Resumen de The Electromagnetic Compatibility Research Group: research questions
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Este artículo resume las actividades desarrolladas por el Grupo de Investigación en Compatibilidad Electromagnética �EMC� de la Universidad Nacional de Colombia, Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, durante los últimos 30 años. A principios de los años ochenta, y durante un lustro, el grupo se concentró en el desarrollo de herramientas experimentales como la construcción de aparatos de alta tensión, prácticas docentes para estudiantes y observación de las descargas eléctricas. Con estas herramientas pudo enfocarse, durante una década, en la solución de uno de los mayores problemas de compatibilidad electromagnética del sector eléctrico colombiano: las fallas de los transformadores de distribución causadas por los rayos. Por cerca de diez años esta investigación se enfocó en entender las causas del extremadamente alto índice de fallas de transformadores de distribución en las zonas rurales colombianas, especialmente en la vertiente del río Negro. El principal resultado de esta investigación fue la reducción, en un orden de magnitud en la tasa promedio de falla de los transformadores de distribución, del 10%. En este trabajo se observó un comportamiento notable de diversos objetos metálicos eléctricamente aislados e inmersos en un campo eléctrico, los llamados electrodos flotantes. Ese fue el inicio de los estudios de electrodos flotantes y la formulación de una pregunta científica: ¿cómo interactúan las descargas eléctricas con los electrodos flotantes? Ésta nueva pregunta se enfrentó en el segundo lustro de los años noventa y la primera década del 2000. El estudio estaba relacionado con el uso de la carga acumulada en un electrodo flotante, y la pregunta abrió cuatro áreas de investigación: física de la descarga en gases, generación de impulsos rápidos, recolección de la energía presente en el campo eléctrico y posibilidades de las fuentes de alta impedancia.
En el presente trabajo se resume lo más relevante hecho por el Grupo EMC-UN en dichos frentes. La investigación de los electrodos flotantes se inició con la formulación de cuatro patentes. Las nuevas preguntas para la década del 2010 están relacionadas con la medición de impulsos electromagnéticos producidos por los rayos (LEMP), estudios en interferencia intencional (IEMI), medición de impulsos de corriente con tiempos de ascenso en el rango de los pico-segundos, limpieza de agua mediante la aplicación de ozono generado por descargas eléctricas; y recolección, almacenamiento y uso de las pequeñas cantidades de energía extraídas de los campos eléctricos y electromagnéticos. El futuro del Grupo de Compatibilidad Electromagnética está fuertemente relacionado con la interacción con otros grupos de investigación.
- English
This paper summarises the Universidad Nacional de Colombia�s Electrical and Electronic Engineering Department�s Electromagnetic Compatibility Research Group (EMC-UNC) activities during the last 30 years. The group was involved in developing experimental tools during the early 1980s, such as constructing high-voltage apparatus, developing high-voltage practical work for students and observing electrical discharges. These tools enabled the group to spend a decade focused on resolving one of the Colombian electrical sector�s main EMC problems: distribution transformer�s failures caused by lightning. For almost a decade this investigation was focused on understanding the causes of the extremely high failure index in Colombian rural areas, especially in the Rionegro basin. The main result of this investigation was a reduction by one order of magnitude in mean 10% distribution transformer failure rate. During this research work a noticeable pattern was observed of several electrically-isolated metallic bodies immersed in an electric field (i.e. floating electrodes). This was led to initiating floating electrode studies and formulating a new scientific question, �How do corona electrical discharges interact with floating electrodes?� This new research question was dealt with during the second half of the 1990s and the first decade of the 2000s. This investigation was related to using electrostatically-accumulated charge on a floating electrode. This question opened up four research areas: gas discharge physics, generating fast current impulses, harvesting energy from the electric field and the possibility of high impedance current sources. This paper has summarised the most relevant work done by the EMC-UNC group on these topics. This floating electrode research work started by formulating four patents. Fresh research questions for the 2010s were related to measuring lightning electromagnetic pulses (LEMP), intentional electromagnetic interference (IEMI) studies, measuring picoseconds-rise-time impulses, cleaning water by corona discharge and harvesting, accumulating and using small amounts of energy extracted from electric and electromagnetic fields. The future of the EMC-UNC group is closely related to interaction with other groups.
