¿Qué aspecto tiene la forma de onda de la fuente de alimentación de EE. UU.?

Tomé algunas capturas de osciloscopio de la forma de onda de la red eléctrica en mi casa en Houston, Texas. La casa tiene más de 50 años y el cableado definitivamente no es reciente (sin conexión a tierra). Tenemos bombillas LED en los atenuadores que no fueron diseñados para ellos, así como la colección habitual de electrónica con fuentes de alimentación de conmutación. ¡Esto definitivamente no es ideal!

Primero, aquí hay una vista a gran escala de la onda sinusoidal con mediciones. Las salidas normales de los hogares tienen una sola fase. Veo 110 Vrms con un pico de aproximadamente 150 V, que se encuentra en el extremo inferior del rango nominal. Las distorsiones son visibles cerca de los picos altos y bajos.

AquíhayunaFFT,quemuestraunadistorsióndeltercerarmónico(180Hz)aaproximadamente-30dBconrespectoalafundamental.Elsiguientearmónicomásgrandeeselséptimo(420Hz)aaproximadamente-45dBconrespectoalfundamental.Losotrosarmónicosestánenelrangode-60a-70dB.

Aquíhayunacapturaampliadadeladistorsión,quemuestravariacionesdetalvez5Vdeunaondasinusoidalideal.

ACTUALIZACIÓN:ToméalgunascapturasdealcancedelvoltajedelaredeléctricaenellaboratoriodeSugarLand,Texas,dondetrabajo.Eledificioseconstruyóhaceunosañosenunáreacomercialenrápidodesarrollo,porloqueasumoquelainfraestructuraestáactualizada.LascargascercanasincluyenmuchosequiposdepruebaylucesLED.HayunpisodepruebaATEenelotroladodeledificio,perodudoqueseaunfactorenorme.

Aquíestálaformadeondacompleta.Esmonótonoylasdistorsionessonmuchomenosobvias.Tengaencuentaqueelvoltajeaquíesde122Vrmsconunpicodeaproximadamente165V,ligeramenteporencimadelrangonominal.TantoestocomolareddomésticamuestranunvoltajemáximoinferioralqueesperaríamosparaunaondasinusoidalpuraconelvalorRMSmedido.

AquíestálaFFT.Losarmónicossevenmuydiferentesalosdelacasa.Sorprendentemente,lossiguientespicosmásgrandesdespuésdelosfundamentalestienenaproximadamentelasmismasmagnitudesqueantes.Losotrosarmónicossonpeoresquelosdelacasa.

Finalmente,aquíhayunavistaampliadadelpicopositivo.Lapartesuperioraplanadaesmuchomásobviaaquí.

La potencia de CA es nominalmente una onda sinusoidal de 60 Hz, pero puede estar algo distorsionada, según la carga. Normalmente hablamos del voltaje de la media cuadrática (RMS) de AC. El voltaje máximo es aproximadamente 1.4 veces el valor RMS.

La energía doméstica normal es monofásica, pero el sistema general de distribución de energía es trifásico.