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Electrónica de potencia CÓDIGO AE5010

LABORATORIO N° 05 “Armónicos”

Alumno (os):

Grupo Semestre Fecha de entrega

: : :

1.Juan Yupanqui Quispe 2.Kevin Choque Chisi 3.Yeric Flores Ñaupa 4. 5. B Profesor: 5 Ing. Jorge HUARCA 25 05 18 Hora:

Nota:

ELABORACION DE ATS :

Armónicos

TAREA:

ALUMNOS (Apellidos y Nombres)

Choque Chisi Kevin Yeric Flores Ñaupa

X

TALLER

AMBIENTE

G5

SESION Nº

05

17

05

18

DIA

MES

AÑO

EQUIPO DE TRABAJO FIRMA FIRMA FIRMA

Yupanqui Quispe Juan Yeison

X

LABORATORIO

FIRMA

Ing. Jorge HUARCA

FIRMA FIRMA FIRMA

DOCENTE:

FECHA

ANALISIS DE TRABAJO SEGURO (ATS)

CARACTERISTICAS DE EQUIPOS Y HERRAMIENTAS ………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….…………. ………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….…………. ………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….…………. ………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….…………. ………….………….………….………….………….………….………….…………..………….………….………….…………. ………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….…………. ………….………….………….………….………….…………………………………………………………..……………….…… …….………….………….………….………….………………………………………………………………………………...

X

OTROS RIESGOS

PASOS DE LA TAREA

MEDIDAS DE CONTROL

(ESPECIFICAR PARA CADA CASO)

1 Indicaciones del docente 2 Recepción de la llave del modulo 3 Armado del circuito rectificador de media 4 5 6 7 8 9 10 11 12

onda Revisión del circuito montado Toma de datos del circuito montado Desmontaje del circuito de rectificador Montaje del circuito resistivo y diodo volante. Revisión del circuito Toma de datos del circuito montado Desmontaje dl circuito de TRIAC Devolución de la llave del modulo Orden y limpieza.

Distracciones X X X X X X

X X X X X X X X X

Prestar atención al docente encargado. Caminar por lugares seguras Armar ordenadamente sin saltarse los pasos

X

Pedir la revisión del docente antes de energizar el circuito. Tomar los datos adecuadas del circuito montado. Apagar primero para quitar las conexiones del circuito armado. Armar el circuito de forma ordenada. Pedir la revisión del docente antes de energizar el circuito. Registrar os datos comprendidos y adecuados. Apagar el circuito comunicando para desmontar Caminar por lugares seguras Dejar el área de trabajo limpio y ordenado.

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Nro. DD-106 Página 1 / 31 Semestre: Grupo:

Armónicos

I. OBJETIVOS • • •

Reconocer los armónicos generados con diferentes circuitos. Implementar circuitos que me generen armónicos. Interpretar las gráficas obtenidas por los instrumentos de medición.

II. EQUIPO Y MATERIALES A UTILIZAR     

Módulo de Electrónica de Potencia. Un multímetro digital. Software PHACON. Software FOURIER para análisis de Armónicos. Conectores.

Cajón ... A puentes U negras puentes U azules puentes U rojos puentes H negras bananas rojos bananas azules bananas negras Circuitos de conexión. Adaptador USB a RS-232 Cable USB (extensión) Cable RS-232 bananas color verde – amarillo

Cantidad 16 2

6 1 1 1 4

III. INTRODUCCIÓN TEÓRICA DISTORSION ARMONICA

El uso de equipo electrónico moderno ha cambiado nuestras vidas, proporcionándonos mayor comodidad y dependencia eléctrica, pero este hecho ha cambiado también la característica de la carga en las instalaciones modernas. Los equipos electrónicos han ganado el nombre de "Carga no lineal"; debido a su particular característica de consumir corriente no senoidal al aplicársele alimentación senoidal. Con lo cual se produce una distorsión de las señales de tensión y corriente a lo largo del sistema de distribución

Cajón ...B bananas color cafe bananas color negro bananas color verde bananas color plomo bananas color verde – amarillo bananas color azul bananas color rojo

Cantidad 4 23 4 4

Fusibles en buen estado Fusibles en mal estado

6 1

10 10

5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Armónicos

Nro. DD-106 Página 2 / 31 Semestre: Grupo:

5

eléctrica. Produciendo algunos efectos adversos, como lo son:



Corrientes excedentes por el neutro.



Altos niveles voltaje de neutro a tierra.



Recalentamiento en transformadores.



Reducción en la capacidad de distribución



Penalización por bajo factor de potencia

El problema con cargas no lineales, es la forma no sinusoidal que la corriente adopta, producto de las diferentes ondas (múltiplos enteros de la fundamental), que a ella se suman y que son originadas por las cargas no lineales. Esta deformación de las señales de tensión y corriente se expresa usualmente en términos de "Distorsión Armónica".

La distorsión armónica describe la variación en estado estacionario o continuo en la forma de onda de la frecuencia fundamental. Para esta condición de estado estacionario las frecuencias son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Los síntomas típicos de problemas de armónicas incluyen disparo en falso de fusibles, disparos inexplicables de interruptores, sobrecalentamiento de transformadores y de motores, funcionamiento defectuoso de impulsores, relevadores, computadoras, etc.

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Armónicos

Nro. DD-106 Página 3 / 31 Semestre: Grupo:

5

IV. PROCEDIMIENTO PARTE 1: ANALISIS DE CARGA LINEAL 1.- Armar el circuito de carga lineal: 𝑅=270 Ω, colocar una foto del armado.

2.- Utilizando el software Phacon visualice 2 graficas la tensión, corriente y potencia en la entrada y la tensión, corriente y potencia en la Salida. Transfiera la curva a las rejillas.

3.- Utilizando el software de Fourier, determine los armónicos en la corriente de entrada y corriente de salida hasta la 10ma armónica (Espectro y Tabla):

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Semestre: Grupo:

Armónicos Corriente de entrada

A

Nro. DD-106 Página 4 / 31

B

0

-0.00569063

1

0.0174502

0.205698

2

0.00266897

0.00205414

3

0.00286466

-0.000406756

4

-0.00185312

-0.000395775

5

-0.00614928

-0.00893246

6

-0.00061822

-0.00117684

7

-0.00232788

0.00409378

8

-0.000509389

-0.000447019

9

7.48167e-005

0.00106522

10

-0.00137964

0.000449478

5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Semestre: Grupo:

Armónicos Corriente de salida

A

Nro. DD-106 Página 5 / 31

B

0

0.00726917

1

0.015034

0.208566

2

-0.000167029

0.00217114

3

0.00242426

0.000350793

4

0.00167945

0.000573086

5

-0.00566742

-0.00806752

6

0.000480246

0.000811948

7

-0.00206729

0.00496612

8

-0.00132281

0.000210758

9

0.000918772

0.000643517

10

-0.000918772

0.000799615

5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Armónicos

4.- Reconstruya la señal con los armónicos:

5.- ¿Qué armónico provoca mayor efecto? * El armónico número 5.

6.- Explique porque aparecen estos armónicos en la gráfica.

Nro. DD-106 Página 6 / 31 Semestre: Grupo:

5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Armónicos

Nro. DD-106 Página 7 / 31 Semestre: Grupo:

5

PARTE 2: ANALISIS DE RECTIFICADOR NO CONTROLADO MONOFASICO DE MEDIA ONDA CON CARGA RESISTIVA El circuito rectificador de media onda con una carga resistiva, la tensión continua generada tiene un alto componente de tensión de rizado (alto factor de rizo), debido a que según la dirección de conmutación del diodo- solamente el semiciclo positivo o negativo se transfiere al lado de tensión continua. 1.- Armar el circuito de rectificador de media onda con una carga: 𝑅=270 Ω, colocar una foto del armado. 2.- Utilizando el software Phacon visualice 2 graficas la tensión, corriente y potencia en la entrada y la tensión, corriente y potencia en la Salida. Adjunte imagen.

3.- Utilizando el software de Fourier, determine los armónicos en la corriente de entrada y corriente de salida hasta la 10ma armónica (Espectro y Tabla):

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Semestre: Grupo:

Armónicos Corriente de entrada

A

Nro. DD-106 Página 8 / 31

B

0

0.0579852

1

0.0105792

0.10148

2

-0.0451828

0.00555492

3

-0.000849099

0.000103563

4

-0.0126628

0.00654627

5

-0.0036938

-0.00224434

6

0.00129455

0.000980297

7

0.000351014

0.00226458

8

-0.00232906

-0.000453716

9

0.000796598

-0.000716561

10

-0.00304362

9.68769e-005

5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Semestre: Grupo:

Armónicos Corriente de salida

A

Nro. DD-106 Página 9 / 31

B

0

0.0734042

1

0.00738501

0.102529

2

-0.0458184

0.00629687

3

0.000239455

-0.00201564

4

-0.0105866

0.00446664

5

-0.00325745

-0.00473557

6

0.000349957

0.00134919

7

-0.000872995

0.00189078

8

-0.00357881

-0.000814733

9

-0.000865289

7.79984e-006

10

-0.00197461

0.00021596

5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Armónicos

4.- Reconstruya la señal con los armónicos:

5.- ¿Qué armónico presumen mayor efecto? * El armónico 2 6.- Explique porque aparecen estos armónicos en la gráfica.

Nro. DD-106 Página 10 / 31 Semestre: Grupo:

5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Armónicos

Nro. DD-106 Página 11 / 31 Semestre: Grupo:

5

PARTE 3: ANALISIS DE RECTIFICADOR NO CONTROLADO MONOFASICO DE MEDIA ONDA CON CARGA INDUCTIVA 1.- Armar el circuito de rectificador de media onda con una carga: 𝑅=270 Ω y L=0.3H, colocar una foto del armado. 2.- Utilizando el software Phacon visualice 2 graficas la tensión, corriente y potencia en la entrada y la tensión, corriente y potencia en la Salida. Transfiera la curva a las rejillas.

3.- Utilizando el software de Fourier, determine los armónicos en la corriente de entrada y corriente de salida hasta la 10ma armónica(Espectro y Tabla):

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Semestre: Grupo:

Armónicos Corriente de entrada

A

Nro. DD-106 Página 12 / 31

B

0

0.0548513

1

-0.0167263

0.0921124

2

-0.0340614

-0.0182083

3

0.000243382

0.00196022

4

-0.00804095

-0.00236741

5

-0.0014884

0.0013827

6

0.00179841

0.000771075

7

5.87831e-005

0.00250938

8

0.000731025

-0.00257696

9

-0.000233404

-0.00034964

10

-0.0001332623

-0.000692515

5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Semestre: Grupo:

Armónicos Corriente de salida

A

Nro. DD-106 Página 13 / 31

B

0

0.068386

1

-0.0187314

0.0924167

2

-0.0358162

-0.0172126

3

0.00187846

0.0011209

4

-0.00703003

-0.00490673

5

0.000308208

-0.00200293

6

0.000134317

-0.000718702

7

-0.00116296

0.00120206

8

-0.000902124

-0.00140532

9

-0.000726626

0.00145668

10

0.000631549

-0.000544553

5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Armónicos

4.- Reconstruya la señal con los armónicos:

5.- ¿Qué armónico presumen mayor efecto? * El armónico numero 2 6.- Explique porque aparecen estos armónicos en la gráfica.

Nro. DD-106 Página 14 / 31 Semestre: Grupo:

5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Armónicos

Nro. DD-106 Página 15 / 31 Semestre: Grupo:

5

PARTE 4: ANALISIS DE RECTIFICADOR NO CONTROLADO MONOFASICO DE ONDA COMPLETA CON CARGA INDUCTIVA 1.- Armar el circuito de rectificador de media onda con una carga: 𝑅=270 Ω y L=0.3H, colocar una foto del armado. 2.- Utilizando el software Phacon visualice 2 graficas la tensión, corriente y potencia en la entrada y la tensión, corriente y potencia en la Salida. Transfiera la curva a las rejillas.

3.- Utilizando el software de Fourier, determine los armónicos en la corriente de entrada y corriente de salida hasta la 10ma armónica (Espectro y Tabla):

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Semestre: Grupo:

Armónicos Corriente de entrada

A

Nro. DD-106 Página 16 / 31

B

0

-0.00569377

1

-0.024053

0.183411

2

-4.70291e-005

0.000913923

3

0.0126043

0.00772057

4

-0.000941217

-8.08938e-005

5

0.00909337

0.00217961

6

-0.000163639

0.000524447

7

0.0034335

0.00575837

8

-0.000498211

-0.000634751

9

0.00505095

0.00413155

10

0.0011059

0.00166754

5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Semestre: Grupo:

Armónicos Corriente de salida

A

Nro. DD-106 Página 17 / 31

B

0

0.131426

1

0.00160765

-0.000582856

2

-0.0656117

-0.0281389

3

7.88766e-005

-0.000212295

4

-0.0127439

-0.00634104

5

-0.000655997

-0.000205095

6

-0.00134906

0.00130336

7

6.12828e-005

0.00110946

8

0.00121425

-0.0013609

9

0.000260073

0.000305705

10

-0.00178847

-0.000835854

5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Armónicos

4.- Reconstruya la señal con los armónicos:

5.- ¿Qué armónico presumen mayor efecto?

6.- Explique porque aparecen estos armónicos en la gráfica.

Nro. DD-106 Página 18 / 31 Semestre: Grupo:

5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Armónicos

Nro. DD-106 Página 19 / 31 Semestre: Grupo:

5

PARTE 5: ANALISIS DE RECTIFICADOR NO CONTROLADO TRIFASICO DE 6 PULSOS CON CARGA INDUCTIVA 1.- Armar el circuito de rectificador de media onda con una carga: 𝑅=270 Ω y L=0.3H, colocar una foto del armado. 2.- Utilizando el software Phacon visualice 2 graficas la tensión, corriente y potencia en la entrada y la tensión, corriente y potencia en la Salida. Transfiera la curva a las rejillas.

3.- Utilizando el software de Fourier, determine los armónicos en la corriente de entrada y corriente de salida hasta la 10ma armónica (Espectro y Tabla):

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Semestre: Grupo:

Armónicos Corriente de entrada

A

Nro. DD-106 Página 20 / 31

B

0

-0.00695187

1

-0.182863

0.321007

2

-0.00409105

0.000733473

3

-0.000253207

0.000397162

4

-0.00211765

-0.00214802

5

0.0376573

0.0711642

6

-0.000375368

0.00205837

7

-0.0113107

0.0470609

8

-0.00207477

-5.8384e-005

9

0.00132294

4.93116e-005

10

-0.00103416

-0.000678485

5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Semestre: Grupo:

Armónicos Corriente de salida

A

Nro. DD-106 Página 21 / 31

B

0

0.355446

1

0.00139194

0.000937355

2

0.00231802

5.03603e-005

3

-9.38283e-005

0.000284009

4

-0.000814378

-0.00112794

5

-0.000642724

-9.32878e-005

6

-0.00885599

-0.0135243

7

-3.15071e-005

-0.00134728

8

-0.00117455

-0.00147965

9

-0.000215902

-2.04277e-005

10

-0.00086834

1.87528e-005

5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Armónicos

4.- Reconstruya la señal con los armónicos:

5.- ¿Qué armónico presumen mayor efecto? * El numero 6 6.- Explique porque aparecen estos armónicos en la gráfica.

Nro. DD-106 Página 22 / 31 Semestre: Grupo:

5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Armónicos

Nro. DD-106 Página 23 / 31 Semestre: Grupo:

5

PARTE 6: ANALISIS DE CONTROL DE FASE DE TRIAC CON CARGA INDUCTIVA 1.- Armar el circuito de rectificador de media onda con una carga: 𝑅=270 Ω, colocar una foto del armado.

2.- Utilizando el software Phacon visualice 2 graficas la tensión, corriente y potencia en la entrada y la tensión, corriente y potencia en la Salida. Transfiera la curva a las rejillas.

3.- Utilizando el software de Fourier, determine los armónicos en la corriente de entrada y corriente de salida hasta la 10ma armónica (Espectro y Tabla):

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Semestre: Grupo:

Armónicos Corriente de entrada

A

Nro. DD-106 Página 24 / 31

B

0

-0.00624309

1

-0.073741

0.0709358

2

0.000207318

-0.00255483

3

0.0381208

0.0350493

4

0.0012247

0.000711938

5

-0.00363686

-0.00989468

6

-0.000224312

-0.00100147

7

0.00225633

0.00863234

8

0.000642575

0.000731202

9

-0.00226632

-0.0027832

10

0.000251281

0.00083473

5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Semestre: Grupo:

Armónicos Corriente de salida

A

Nro. DD-106 Página 25 / 31

B

0

0.00686167

1

-0.0741727

0.0731232

2

-0.0014565

0.00130289

3

0.0406177

0.0342617

4

-0.00203098

0.00156437

5

-0.00568552

-0.00983446

6

0.000805737

-0.00114146

7

0.00171578

0.00776478

8

-0.000185283

-0.00068892

9

-0.00222323

-0.00183097

10

-0.00122372

-0.00105714

5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Armónicos

4.- Reconstruya la señal con los armónicos:

5.- ¿Qué armónico presumen mayor efecto? * En el armónico 3 6.- Explique porque aparecen estos armónicos en la gráfica.

Nro. DD-106 Página 26 / 31 Semestre: Grupo:

5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Armónicos

Nro. DD-106 Página 27 / 31 Semestre: Grupo:

5

V. OBSERVACIONES. (si las hubiere)

V. CONCLUSIONES. (Mínimo dos conclusiones por integrante)  El programa

INVESTIGACIÓN Tema: Calidad de la energía eléctrica. CALIDAD DE ENERGIA ELECTRICA La calidad de la energía eléctrica puede definirse como una ausencia de interrupciones, sobre tensiones y deformaciones producidas por armónicas en la red y variaciones de voltaje RMS suministrado al usuario; esto referido a la estabilidad del voltaje, la frecuencia y la continuidad del servicio eléctrico. Los parámetros de calidad de energía definidos por la norma técnica de calidad, son los siguientes: Tensión: las tolerancias admitidas sobre las tensiones nominales de los puntos de entrega, en todas las etapas y de todos los niveles de tensión, es de hasta el 5% de las tensiones nominales de tales puntos. Perturbaciones:  Tensiones armónicas  Frecuencia  Distorsión armónica NORMATIVA: 

Según la región, zona geográfica o sistema de distribución, se suelen aplicar distintas normativas. En Europa es de obligado cumplimiento la EN50160, normativa que regula la calidad de suministro eléctrico en todo el territorio europeo. En los países anglosajones, las normativas a aplicar son la IEEE 1159 y en materia de armónicos las G5/4.



La energía eléctrica al ser un bien de consumo, debe mantener una determinada calidad, ya que de lo contrario, afectaría a todos los equipamientos que dependieran de un modo directo o indirecto de ésta.



En Materia de armónicos, también existen regulaciones al respecto, no pudiendo excederse los límites marcados por cada normativa.



En el caso de muchos equipamientos electrónicos o eléctricos es de obligado cumplimiento, que éstos se adapten y cumplan con una serie de normativas para no perturbar la red eléctrica a la que están conectados.

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Armónicos

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¿dónde puede originarse la mala calidad de energía? Tienen dos tipos de orígenes, los externos y los internos al Sistema Eléctrico. Los disturbios de origen externos son los producidos por las descargas atmosféricas (rayos) en las líneas eléctricas, contactos incidentales entre dos líneas eléctricas principalmente. Los de origen internos son producidos por la operación de dispositivos de desconexión, conmutación electrónica(drive´s, PLC´s, computadoras, etc.), arranque de motores, entre otros

Problemas que genera la mala calidad de energía      

Generación de corrientes armónicas. Fugas de corriente en la red de tierra. Variaciones de voltaje. Estos fenómenos técnicos ocurren por dos razones principalmente: La instalación de equipo electrónico en un ambiente determinado sin haber hecho las modificaciones necesarias en la instalación eléctrica, de tal manera que no hay un equilibrio entre el consumo de energía y la instalación que soporta este consumo. La construcción de edificaciones sin el conocimiento de la carga eléctrica que se requerirá.

¿Qué causa los disturbios eléctricos?   

El cliente: Especificaciones deficientes de los productos de conversión de energía. Grado y aplicación incorrectos. Calibraciones incorrecto.

Imperfecciones en el suministro eléctrico:    

Condensadores para la corrección del factor de potencia. Accidentes en líneas de suministro y equipos distribuidores de electricidad. Reconexiones y maniobras para eliminar falla. Clima.

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Armónicos

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SENSIBILIDAD DE LAS CARGAS: Todas las cargas son diferentes y son sensibles a los impulsos y distorsiones Son sensibles a caídas y aumentos momentáneos de voltaje o reducciones planificadas de tensión

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Armónicos Sensibles a la interrupción del suministro

OPCIONES PARA SOLUCIONAR LOS PROBLEMAS DE CALIDAD DE ENERGIA

Estudio de la calidad de la energía

Informes estadísticos

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ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Armónicos

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ANALIZADORES DE CALIDAD: Analizadores trifásicos portátiles ayudan a monitorear y analizar la calidad de energía eléctrica.

ANALIZADORES DE CALIDAD ELÉCTRICA: 

Analizadores trifásicos portátiles de Fluke ayudan a monitorear y analizar la calidad de la energía eléctrica. La serie 430 de analizadores trifásicos portátiles de calidad de la energía eléctrica de Fluke, ofrecen diversas funciones para analizar los problemas de calidad de la energía de forma rápida y detallada.

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Para poder analizar la calidad de suministro eléctrico es necesaria la instalación de analizadores de medida eléctrica, más complejos, precisos y completos que un sencillo medidor eléctrico. Un analizador eléctrico de calidad de suministro debe ser capaz de analizar por sí mismo todos los fenómenos eléctricos no deseados que podrían afectar a la carga o a la fuente suministradora de la energía eléctrica.

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En el caso de sistemas de corriente alterna, deberá ser capaz de realizar osciloperturbografías con un muestreo superior a las 128 muestras por ciclo eléctrico (50 o 60 ciclos por segundo, según sistemas en el caso más habitual) y por canal de medida, sin multiplexación de ningún tipo de los muestreos de los diversos canales, analizando los ciclos pre y post evento. Es Necesario que también sea capaz de categorizar los fenómenos registrados según dicten las normas vigentes anteriormente mencionadas.

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La precisión de medida debe ser al menos del tipo fiscal clase 0,2s, ya que debe exigirse la mayor precisión posible.

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Los analizadores de calidad de suministro eléctrico deben estar instalados continuadamente en el punto de acometida de la compañía distribuidora al cliente. Los equipos portátiles no son recomendables ya que no se encuentran constantemente analizando y podrían ser retirados o desconectados, invalidando cualquier tipo de campaña de medida.

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Existen muchos fabricantes de analizadores en el mercado, asociaciones y universidades con departamentos especializados en analizar la calidad de suministro eléctrico.