Los sistemas de alimentación de CA tienen muchas más unidades, términos, medidas, formas de onda interesantes y matemáticas para describir su comportamiento. Todas las fórmulas presentadas aquí son solo para referencia y validación. La intención de este artículo es transmitir el concepto sin tener que hacer cálculos numéricos serios. Todos los términos y fórmulas se entrelazan, por lo que es difícil crear un flujo de un tema a otro sin saltarse un poco.

En general, el objetivo de la compañía de servicios eléctricos es proporcionar un voltaje de onda sinusoidal a su edificio a una frecuencia fija, voltaje fijo e, idealmente, puro y sin armónicos.

La frecuencia es cuántos ciclos se completan en 1 segundo. La unidad de frecuencia es (Hz). En los EE. UU., nuestra red funciona a 60 Hz, también conocido como 60 ciclos por segundo. La duración en el tiempo de un ciclo completo se denomina período. Por lo general, la frecuencia está garantizada +/- 2 % (típicamente +/- 0,1 Hz). De hecho, si la empresa de servicios públicos pasa 15 minutos del día enviando 59,5 Hz, generalmente intentará pasar también 15 minutos del día a 60,5 Hz para compensarlo. Muchos relojes de pared analógicos más antiguos se sacaron de la frecuencia de línea porque la red generalmente es así de buena.

La empresa de generación de energía tiene el objetivo de entregar voltaje con muy buena regulación. Si coloca una carga de corriente alta en el sistema, el voltaje debería tener una caída muy pequeña. Por lo general, la regulación de voltaje hasta la entrada de un edificio será de +/- 3%. Cuando visite a un cliente, esté atento a lo que sucede en el sitio. Si nota que las luces se atenúan a medida que se energiza una carga de alta potencia, la regulación de voltaje es deficiente.

Otro objetivo es entregar voltaje con la distorsión armónica total (THD%) más baja posible para producir una onda sinusoidal de CA casi perfecta. Una onda sinusoidal pura no contiene ningún armónico. Cualquier contenido armónico cambia la forma de onda del voltaje entregado, y esa es esencialmente la definición de distorsión. De acuerdo con IEEE-519-1992, la empresa de servicios públicos generalmente debe suministrar voltaje con menos del 5 % de THD hasta el punto de acoplamiento común.

(PCC) El PCC es básicamente el nodo de distribución de servicios públicos de voltaje más bajo que usted y un edificio vecino comparten. Consulte IEEE-519-1992.

Donde (t) es el vector de intervalo de tiempo y (f) es la frecuencia, p = 3.14159, (t) es el tiempo a lo largo del eje X y VPEAK es el voltaje más alto en la parte superior del pico de onda sinusoidal.

La onda sinusoidal de arriba en la Figura 2 se generó perfecta, sin armónicos, y se muestra en 2 ciclos completos. En una conversación informal, los ingenieros casi nunca se refieren a la onda sinusoidal en la Figura 2 con la Ecuación (5). Debería llamarse simplemente una onda sinusoidal de 120VRMS 60Hz. Así es como debería verse el voltaje que sale de su receptáculo en casa si se ve en un osciloscopio.

Debido a que la forma de onda es pura y no contiene armónicos, se puede usar la siguiente fórmula sencilla para calcular el RMS o el valor efectivo de la forma de onda:

¡Recuerde que la fórmula (6) es efectiva solo para ondas sinusoidales puras! Tan pronto como las formas de onda contienen armónicos y apenas se distorsionan visiblemente, la ecuación simple ya no da resultados utilizables.

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