mediciones electricas clase 9-2

Mediciones EléctricasIng. Roberto Solís Farfán

CIP 84663

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICAUNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

MEDIDORES DE ENERGIAMEDIDORES DE ENERGIAMEDIDORES DE ENERGIAMEDIDORES DE ENERGIA

Los medidores eléctricos o contadores se emplean para medir el trabajo eléctrico. Sus indicaciones forman la base para el calculo del consumo de energía eléctrica entre la empresa concesionaria y el usuario final.

MEDIDOR MECANICOMEDIDOR MECANICOMEDIDOR MECANICOMEDIDOR MECANICO

Consta de un disco de inducción con registrador tipo reloj o ciclométrico.Ventajas:

. Vida útil bastante larga

. Costo bajo del propio medidorDesventajas:. Precisión no superior a la Clase 2.0 según IEC. Requieren mantenimiento periódicamente. Pierden precisión con el tiempo por desgaste de las piezas móvibles. Susceptible al fraude. Limitado en su funcionalidad e inflexible

MEDIDOR MECANICOMEDIDOR MECANICOMEDIDOR MECANICOMEDIDOR MECANICO

• Los medidores de energía electromecánico consiste básicamente en un motor cuyo torque es proporcional al flujo de energía que circula

MEDIDOR MECANICOMEDIDOR MECANICOMEDIDOR MECANICOMEDIDOR MECANICO

Elemento Elemento MóvilMóvil

Elemento Elemento MóvilMóvil

MEDIDOR MECANICOMEDIDOR MECANICOMEDIDOR MECANICOMEDIDOR MECANICO

Disco de inducción con registrador de estado sólido de pantalla LCD (Cristal Líquido)

MEDIDOR HIBRIDOMEDIDOR HIBRIDOMEDIDOR HIBRIDOMEDIDOR HIBRIDO

+ 0000.0

Ventajas:. Vida útil bastante larga. Costo bajo del propio medidor. Permitían medición en multitarifas . Perfil de Carga. Menos fallas del registrador que el caso con medidores de demanda mecánica.

Desventajas:•Precisión no superior a la Clase 2.0 según IEC•Requieren mantenimiento periódicamente•Pierden precisión con el tiempo por desgasto de las piezas movibles•Susceptible al fraude•Limitado en su funcionalidad e inflexible

MEDIDOR HIBRIDOMEDIDOR HIBRIDOMEDIDOR HIBRIDOMEDIDOR HIBRIDO

Las señales de entrada pasan por transformadores de corriente y potenciaVentajas:. Clase de precisión de 0.5 ó 0.2 segun IEC

. Integración de medición reactiva

. Establidad

. Detección de Fraude

. Comunicación Remota (Módem)Desventajas:. Costo - solamente permitía su aplicación en las instalaciones mas importantes. Cierta Inflexibilidad

MEDIDOR DE ESTADO SÓLIDOMEDIDOR DE ESTADO SÓLIDOMEDIDOR DE ESTADO SÓLIDOMEDIDOR DE ESTADO SÓLIDO

• En la actualidad, los medidores electromecánicos está siendo reemplazados por los medidores electrónicos que ofrecen mayor seguridad, eficiencia y flexibilidad para la medición de diferentes parámetros, y no solamente de energía.

MEDIDOR ELECTRONICOSMEDIDOR ELECTRONICOSMEDIDOR ELECTRONICOSMEDIDOR ELECTRONICOS

• Estos equipos poseen memoria no volátil para almacenar datos referidos al comportamiento del sistema, que permiten realizar un seguimiento del mismo. También están adaptados para implementar un sistema de energía prepago, que tienen bastante aceptación por parte de los distribuidores, porque permite un mejor control de morosidad y evita el corte y reconexión del suministro por parte de la empresa concesionaria.

MEDIDOR ELECTRONICOSMEDIDOR ELECTRONICOSMEDIDOR ELECTRONICOSMEDIDOR ELECTRONICOS

. Sellado compacto de diseño sin tornillos. Tipo de conexión frontal inferior. Visualizador ciclométrico. Material de la base y tapa: Policarbonato

MEDIDOR ELECTRONICOSMEDIDOR ELECTRONICOSMEDIDOR ELECTRONICOSMEDIDOR ELECTRONICOS

DiseñoDiseñoDiseñoDiseño

MEDIDOR ELECTRONICOSMEDIDOR ELECTRONICOSMEDIDOR ELECTRONICOSMEDIDOR ELECTRONICOS

Medidor Electrónico Medidor Electrónico Monofásico marca STAR Monofásico marca STAR modelo DDS26B modelo DDS26B Registrador CiclométricoRegistrador Ciclométrico

Voltage Divider &

Special Energy

L1 in L1 out

L2 out L2 in

MCU

Register

Pulse Output LED Energy Pulse Indicator

LED Reverse Indicator

Current Divider Voltage Divider & Current Divider

Measuring Chip

Special Energy

Measuring Chip

El funcionamiento de estos medidores esta principalmente basado en el El funcionamiento de estos medidores esta principalmente basado en el circuito integrado que estos poseen , existen diferentes tipos de circuitos circuito integrado que estos poseen , existen diferentes tipos de circuitos integrados, algunos de ellos permiten la programación para adecuarlo a integrados, algunos de ellos permiten la programación para adecuarlo a las necesidades del usuario. La presentación de las mediciones se realiza las necesidades del usuario. La presentación de las mediciones se realiza en un display de cristal liquido (LCD), o contador ciclométrico. en un display de cristal liquido (LCD), o contador ciclométrico.

Principio Principio Principio Principio

MEDIDOR ELECTRONICOSMEDIDOR ELECTRONICOSMEDIDOR ELECTRONICOSMEDIDOR ELECTRONICOS

funcionamiento funcionamiento funcionamiento funcionamiento

de de de de

Principio de funcionamiento Principio de funcionamiento Principio de funcionamiento Principio de funcionamiento

La energía activa será entoncesLa energía activa será entonces

2/cos2/cos SRSRRS IVIVp Como el medidor mide también la potencia en conexión Como el medidor mide también la potencia en conexión inversa, es decir que la medición es unidireccional., se inversa, es decir que la medición es unidireccional., se tiene:tiene:

MEDIDOR ELECTRONICOSMEDIDOR ELECTRONICOSMEDIDOR ELECTRONICOSMEDIDOR ELECTRONICOS

2/cos2/cos SRSRRS IVIVp

La expresión de la energía activa La expresión de la energía activa será:será:

TIVIVEp SRSRRS 2/cos2/cos(

Principio de funcionamiento Principio de funcionamiento Principio de funcionamiento Principio de funcionamiento

MEDIDOR ELECTRONICOSMEDIDOR ELECTRONICOSMEDIDOR ELECTRONICOSMEDIDOR ELECTRONICOS

El principal componente del medidor es el Microprocesador (MCU) el cual es un circuito integrado, usado para el procesamiento de datos:La señal es recibida por el chip de medición, el cual realiza la integración de las señales de tensión y de corriente.Características del chip de medición

• Alta exactitud con un error menor de 0.1% sobre un rango de 500 a 1.

• Indicado potencia inversa..

Principio de funcionamiento Principio de funcionamiento Principio de funcionamiento Principio de funcionamiento

Pulso de salida Pulso de salida parapara

Interfase Interfase directa del directa del

motor motor contador de contador de

pasos.pasos.Bajo consumo Bajo consumo

de de potencia potencia

15mW.15mW.

Ventajas de los MedidoresVentajas de los MedidoresElectrónicosElectrónicos

Ventajas de los MedidoresVentajas de los MedidoresElectrónicosElectrónicos

CLASE DE PRECISIÓNCLASE DE PRECISIÓNLos medidores electrónicos monofásicos Los medidores electrónicos monofásicos tienen mejor clase de precisión que los tienen mejor clase de precisión que los electromecánicos, esto es conveniente electromecánicos, esto es conveniente ya que se obtiene mejor calidad de ya que se obtiene mejor calidad de medida evitando un sub registro o sobre medida evitando un sub registro o sobre registro de medición de la energía, esto registro de medición de la energía, esto también conlleva a una menor también conlleva a una menor probabilidad de penalidad a la empresa probabilidad de penalidad a la empresa concesionaria.concesionaria.

Ventajas de los MedidoresVentajas de los MedidoresElectrónicosElectrónicos

Ventajas de los MedidoresVentajas de los MedidoresElectrónicosElectrónicos

TIEMPO DE VIDATIEMPO DE VIDALos medidores electromecánicos tienen Los medidores electromecánicos tienen un largo tiempo de vida, en campo, se un largo tiempo de vida, en campo, se puede observar medidores con más de 30 puede observar medidores con más de 30 años de funcionamiento, sin embargo son años de funcionamiento, sin embargo son los que tienen mayor desviación con los que tienen mayor desviación con respecto al rango de tolerancia y mayores respecto al rango de tolerancia y mayores perdidas. El tiempo de vida de un medidor perdidas. El tiempo de vida de un medidor electrónico es superior a los 15 años, los electrónico es superior a los 15 años, los principales componentes de un medidor principales componentes de un medidor electrónico son: Sensores de entrada, electrónico son: Sensores de entrada, fuente de energía, modulo de medición de fuente de energía, modulo de medición de energía, el display o registrador y energía, el display o registrador y componentes pasivos.componentes pasivos.

Ventajas de los MedidoresVentajas de los MedidoresElectrónicosElectrónicos

Ventajas de los MedidoresVentajas de los MedidoresElectrónicosElectrónicos

Errores de Medicion Debido a las Errores de Medicion Debido a las Condiciones AmbientalesCondiciones AmbientalesUn medidor electromecánico posee muchas Un medidor electromecánico posee muchas piezas móviles las cuales están propensas a piezas móviles las cuales están propensas a variar su funcionamiento según la temperatura variar su funcionamiento según la temperatura y otras condiciones. Los engranajes y otras condiciones. Los engranajes mecánicos están expuestos a la suciedad, mecánicos están expuestos a la suciedad, polvo y humedad afectando la exactitud de la polvo y humedad afectando la exactitud de la medición, todas estas condiciones además de medición, todas estas condiciones además de la vibración puede conducir a la la vibración puede conducir a la descalibración del medidor, el cual tendrá que descalibración del medidor, el cual tendrá que ser comprobado y/o calibrado con cierta ser comprobado y/o calibrado con cierta periocidad. Ciertamente estas condiciones no periocidad. Ciertamente estas condiciones no afectan a losafectan a los medidores electrónicos. medidores electrónicos.

CONSUMO DE ENERGIA DEL MEDIDORCONSUMO DE ENERGIA DEL MEDIDOREl consumo de energía de un medidor El consumo de energía de un medidor electrónico monofásico marca Star es de electrónico monofásico marca Star es de hasta 1.5 W /7VA en el circuito de voltaje y de hasta 1.5 W /7VA en el circuito de voltaje y de hasta 0.1 VA en el circuito de corriente, en hasta 0.1 VA en el circuito de corriente, en comparación con los medidores comparación con los medidores electromecánicos, los cuales tienen 4 VA en electromecánicos, los cuales tienen 4 VA en circuito de corriente y 2/10 W/VA en el circuito circuito de corriente y 2/10 W/VA en el circuito de tensión, podría realizarse un análisis de tensión, podría realizarse un análisis económico de las perdidas a lo largo del económico de las perdidas a lo largo del tiempo de vida de los medidores tiempo de vida de los medidores electromecánicos, llevándolo a valor actual electromecánicos, llevándolo a valor actual teniendo en cuenta la inversión inicial, teniendo en cuenta la inversión inicial, mantenimiento, calibración, etc para cada uno mantenimiento, calibración, etc para cada uno de las tecnologías descritas.de las tecnologías descritas.

Ventajas de los MedidoresVentajas de los MedidoresElectrónicosElectrónicos

Ventajas de los MedidoresVentajas de los MedidoresElectrónicosElectrónicos

Además se tienen las siguientes ventajas:Además se tienen las siguientes ventajas:. No requiere de mantenimiento preventivos. No requiere de mantenimiento preventivos. No requiere de realizar procesos periódicos . No requiere de realizar procesos periódicos de contrastación.de contrastación.. Registro acumulativo del consumo de energía . Registro acumulativo del consumo de energía eléctrico, los que quedan almacenados por eléctrico, los que quedan almacenados por varios añosvarios años. Impide manipulación para hurto de energía ya . Impide manipulación para hurto de energía ya que tradicionalmente con los medidores de que tradicionalmente con los medidores de inducción se usaban imanes para retrazar el inducción se usaban imanes para retrazar el movimiento del disco de inducción.movimiento del disco de inducción.. Impide el hurto dando una señal luminosa . Impide el hurto dando una señal luminosa (LED) en conexión inversa(LED) en conexión inversa..

Ventajas de los MedidoresVentajas de los MedidoresElectrónicosElectrónicos

Ventajas de los MedidoresVentajas de los MedidoresElectrónicosElectrónicos

. Registro siempre positivo, es decir así se . Registro siempre positivo, es decir así se manipule o invierta las conexiones, siempre manipule o invierta las conexiones, siempre registrará el consumo de energíaregistrará el consumo de energía. Mayor familiaridad con los usuarios, ya que . Mayor familiaridad con los usuarios, ya que permite leer con números arábigos el consumo permite leer con números arábigos el consumo de energía.de energía.. Menor consumo propio de energía eléctrica.. Menor consumo propio de energía eléctrica.. Los equipos son mucho mas compactos que los . Los equipos son mucho mas compactos que los medidores de inducción, por lo que reducen el medidores de inducción, por lo que reducen el tamaño y el costo de las cajas porta medidor y tamaño y el costo de las cajas porta medidor y consecuentemente el costo tal de la conexión.consecuentemente el costo tal de la conexión.. Los medidores electrónicos vienen aferidos de . Los medidores electrónicos vienen aferidos de fabrica y no se descalibran durante su vida útil.fabrica y no se descalibran durante su vida útil.. Los materiales utilizados en su fabricación son . Los materiales utilizados en su fabricación son altamente resistentes al fuego, al calor y a los altamente resistentes al fuego, al calor y a los rayos ultravioletas.rayos ultravioletas.

Ventajas de los MedidoresVentajas de los MedidoresElectrónicosElectrónicos

Ventajas de los MedidoresVentajas de los MedidoresElectrónicosElectrónicos

Tipo de Conexión de los Tipo de Conexión de los MedidoresMedidores

Tipo de Conexión de los Tipo de Conexión de los MedidoresMedidores

Conexión internaConexión internaConexión internaConexión interna

Conexión MonofásicaConexión MonofásicaConexión MonofásicaConexión Monofásica

Proceso de InstalaciónProceso de InstalaciónProceso de InstalaciónProceso de Instalación

DesmontajeDesmontajeDesmontajeDesmontaje

Estructura InternaEstructura InternaEstructura InternaEstructura Interna

Cable de comunicación entre la tarjeta y el motor contador de pulsos desconectado; el motor no recibe la señal, por lo que no funciona el contador ciclometrico y el medidor no registra el consumo.

Medidor electrónico monofasico, con contador ciclometrico

Resistencia de Contacto

Potencia de Pérdida

Aumento de Temperatura

Oxidación

Ciclo de Deterioro por Falso contactoCiclo de Deterioro por Falso contactoCiclo de Deterioro por Falso contactoCiclo de Deterioro por Falso contacto

SECUENCIAS DE FASESSECUENCIAS DE FASESDE UN SISTEMA TRIFASICODE UN SISTEMA TRIFASICO

SECUENCIAS DE FASESSECUENCIAS DE FASESDE UN SISTEMA TRIFASICODE UN SISTEMA TRIFASICO

Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente.La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda senoidal (figura), puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de onda periódicas, tales como la triangular o la cuadrada

CorrienteCorrienteCorrienteCorriente

AlternaAlternaAlternaAlterna

Representación fasorialUna función senoidal puede ser representada por un vector giratorio, al que se denomina fasor o vector de Fresnel, que tendrá las siguientes características:•Girará con una velocidad angular ω. •Su módulo será el valor máximo o el eficaz, según convenga

Las corrientes trifásicas se generan mediante alternadores dotados de tres bobinas o grupos de bobinas, arrolladas sobre tres sistemas de piezas polares equidistantes entre sí

La corriente trifásica está formada por un conjunto de tres formas de onda, desfasadas una respecto a la otra 120 grados

CorrienteCorrienteCorrienteCorriente

TrifásicaTrifásicaTrifásicaTrifásica

Si rotamos un campo magnético a través de una bobina entonces se produce un voltaje monofásico y se observaría una señal de voltaje como se muestra en la grafica , En cambio, si colocamos tres bobinas separadas por ángulos de 120° se estarán produciendo tres voltajes con una diferencia de fase de 120° cada uno como los que se observan en la grafica

Generación de Corriente AlternaGeneración de Corriente AlternaGeneración de Corriente AlternaGeneración de Corriente Alterna

La corriente trifásica está formada por un conjunto de tres formas de onda, desfasadas una respecto a la otra 120 grados, según el diagrama que se muestra a continuación.

Corriente TrifásicaCorriente TrifásicaCorriente TrifásicaCorriente Trifásica

Por convención se toma siempre como voltaje de referencia al voltaje de fase a. Cuando el voltaje de fase b está retrasado del voltaje de fase a 120° y el voltaje de fase c está adelantado al de fase a por 120° se dice que la secuencia de fase es positiva. En esta secuencia de fase los voltajes alcanzan su valor pico en la secuencia a-b-c. Los voltajes de a, b y c representados con fasores son los siguientes:

Secuencia de Fases PositivaSecuencia de Fases PositivaSecuencia de Fases PositivaSecuencia de Fases Positiva

El voltaje de fase b está adelantado 120° al de la fase a. y el voltaje de fase c está atrasado 120° al de la fase a.                                                   

Entonces, podemos decir que la fase a, quedo como estaba, pero las de b, y c, invirtieron posición, en este caso la fase total viro un ángulo hacia el lado opuesto, por lo que el motor, invertiría el sentido, de lo que deducimos que invirtiendo dos fases se invierte el sentido de giro de los motores.

Secuencia de Fases NegativaSecuencia de Fases NegativaSecuencia de Fases NegativaSecuencia de Fases Negativa

SI EL MÁXIMO DE TENSIÓN DE LA SI EL MÁXIMO DE TENSIÓN DE LA FASE FASE RR ES SEGUIDO POR EL ES SEGUIDO POR EL MÁXIMO DE LA FASE MÁXIMO DE LA FASE SS, Y A SU VEZ , Y A SU VEZ POR EL MÁXIMO DE LA FASE POR EL MÁXIMO DE LA FASE TT, SE , SE DICE QUE LA SECUENCIA ES DICE QUE LA SECUENCIA ES RRSSTT. . POR EL CONTRARIO, SI EL MÁXIMO POR EL CONTRARIO, SI EL MÁXIMO DE TENSIÓN DE LA FASE DE TENSIÓN DE LA FASE RR ES ES SEGUIDO POR EL MÁXIMO DE SEGUIDO POR EL MÁXIMO DE TT Y Y LUEGO POR LA FASE LUEGO POR LA FASE SS, SE DICE QUE , SE DICE QUE EL ORDEN DE FASES ES EL ORDEN DE FASES ES RRTTSS..

SECUENCIASECUENCIASECUENCIASECUENCIA

R T

ST R

Secuencia positiva

Secuencia negativa

S

La inversión de dos de las tres fases, puede causar daños a maquinas o producir accidentes personales al hacer girar los motores en sentido inverso. Una inversión en la secuencia de las fases, suele ocurrir cuando se modifican las instalaciones eléctricas y durante las labores de mantenimiento del cableado.

Consecuencia de la Inversión de Consecuencia de la Inversión de SecuenciaSecuencia

Consecuencia de la Inversión de Consecuencia de la Inversión de SecuenciaSecuencia

• L1 (R) Rojo (Red)

• L2 (S) Blanco (White)

• L3 (T) Azul (Blue)

Secuencimetro KyoritsuSecuencimetro KyoritsuSecuencimetro KyoritsuSecuencimetro Kyoritsu

Es un instrumento que sirve para verificar el sentido de la secuencia de fases de la corriente eléctrica trifásica.

Uso :Se utiliza en las instalaciones de equipos eléctricos trifásicos como motores, medidores, cosfímetros, redes.

SecuencimetroSecuencimetroSecuencimetroSecuencimetro

FuncionamientoFuncionamientoFuncionamientoFuncionamiento

El Secuencímetro esta conformado por tres bobinas separadas 120° eléctricos una respecto a la otra, un disco giratorio, una flecha impresa en el sentido horario, cables de colores.Se conecta los tres cables de acuerdo a las fases que indica el instrumento y se presiona el botón de encendido.

RS

T

R

S

T

Identificación y señalización de fases en medidor trifásico ASA

AcometidaAlimentador o cable del Usuario

Sec.

L1 L2 L3

Identificación de la Secuencia de fases en Bornes de salida del medidor

RS

T

R

S

T

Identificación y señalización de fases en medidor trifásico ASA

AcometidaAlimentador o cable del Usuario

Fase

R

Fase

S

Fase

T

T

Rs

MatrizR S T

Carga del Cliente Medidor

Nuevo

Instalación del medidor nuevo, instalando los cables de alimentación y del cliente ya identificados con la cinta de colores.

Fase R

Fase S

Fase T

Identificación y Señalización de fases en Medidor Trifásico DIN

Sistema de MediciónSistema de MediciónSistema de MediciónSistema de Medición

CONCEPTOS GENERALES

La potencia consumida en un elemento cualquiera de un circuito, es la velocidad con que la energía eléctrica es convertida en cualquier otra forma de energía (calor, mecánica, química, etc.)

La potencia es la energía eléctrica consumida en la

unidad de tiempo.Las máquinas eléctricas consumen esa potencia, es decir, la potencia activa, la transforman en potencia mecánica en el eje de la máquina y la potencia reactiva, no la consumen, sino que la utilizan para crear su campo magnético.

φ

S

P

Q

Simetría.- Se refiere a las tensiones, cuando en un sistema de tensiones, éstas tienen igual modulo y están desfasadas entre sí un mismo ángulo, se dice que el sistema es simétrico.

UR

USUT

120° 120°

120°

Equilibrio.- Se refiere a las cargas o corrientes, cuando éstas en un sistema de intensidades tienen igual modulo y están desfasadas entre sí un mismo ángulo, se dice que el sistema es equilibrado o balanceado.

IR

ISIT

120° 120°

120°

Teniendo en cuenta éstas definiciones podemos clasificar los sistemas de tensiones y corrientes según sean:

{ Simétricas

Asimétricas

Corrientes {Equilibradas

Desequilibradas

Simétricos y equilibrados

Simétricos y desequilibrados

Asimétricos y equilibrados

Asimétricos y desequilibrados}

Estos sistemas pueden estar conectados en estrella o triangulo y sí son estrella pueden tener o no neutro accesible

Tensiones

El método de los dos vatímetros (conocido también como Método ARÓN) se utiliza para medir la potencia activa consumida por una carga equilibrada o desequilibrada sin hilo neutro. Las conexiones de los dos vatímetros a la red están representadas en la figura. Las bobinas amperimétricas se introducen en dos fases cualesquiera de la red, y las bobinas voltimétricas se conexionan entre la fase que tiene la bobina amperimétrica correspondiente y la fase restante.

Prueba para la colocación de fusibles

220 V.

000 V.

Prueba para la colocación de Fusibles

220 V.

000 V.

Puesta en Servicio suministro con losa portafusible