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8/12/2019 INFORME N 5 - MEDICION LA ENERGA MONOFSICA II
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MEDIDORES DE ENERGA ELCTRICA
CURSO : MEDI DAS ELCTRICAS I IDOCENTE : I ng. Lucio Lozano Ricci
ALUMNOS :- Ramrez Saavedra Christiam Paul- Cuicapuza Surez Chr istian I ssami- Saldaa Tuesta Jhon Erick
CICLO : 2013-IILima Octubre del 2013.
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MEDIDA DE LA ENERGA ELCTRICA
OBJETIVO:Las mediciones de energa elctrica que se efectan mediante medidores o
contadores, se utilizan para calcular el valor de la energa que se vende al
consumidor, la compaa suministradora. Tambin se utiliza para el control de la
energa gastada en las redes elctricas, fbricas industriales, etc.INTRODUCCIN:Como se sabe la energa elctrica es a la forma de energa resultante de la
existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite
establecer una corriente elctrica entre ambos para obtener trabajo, sabiendo que
la energa elctrica puede transformarse en muchas otras formas de energa, tales
como la energa luminosa o luz, la energa mecnica y la energa trmica.
Pues bien, la energa elctrica tiene una gran importancia para el desarrollo de una
zona habitada por sus diversas y mltiples aplicaciones, es as que es importante
cuantificar el consumo de energa elctrica en los diversos puntos o usuarios queutilizan este importante elemento.
Las compaas elctricas que venden "electricidad", deben saber cunta
electricidad consume cada uno de sus clientes. De otra manera, no tendran forma
de saber cmo facturar. Esto lo hacen por medio de un Medidor de Energa o
Contador elctrico (llamado tambin Vatihormetro), por cada consumidor.
Es importante sealar que la electricidad no se puede medir, ya que si lo
recordamos esta es solo un fenmeno, para ello con el medidor elctrico se puede
saber, cuanto trabajo se realiza por cada consumidor conectado.
Esta facturacin por cada usuario se hace en funcin a la cantidad de trabajo que
efecta la energa elctrica que consume. As pues, para determinar el trabajo
total efectuado, que es lo mismo que la potencia total consumida, se multiplica la
rapidez de ejecucin del trabajo en Watt, por el tiempo total durante el cual se
efecta el trabajo.
En el presente trabajo se tratara de explicar en conceptos generales todo lo
concerniente a medidores de energa elctrica dado a su gran importancia en el
campo de la electricidad y por ende en el campo de la ingeniera elctrica.
MEDIDOR DE ENERGA ELCTRICA:El medidor de consumo elctrico tambin es conocido como
medidor de energa elctrica. Es un tipo de medidor para medir la
energa elctrica. Recoge el voltaje y corriente de la fuente de
energa, convierte la informacin en salida de pulso (proporcional a
la energa elctrica) y tiene la informacin visualizada en un
registro o un visor digital.
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El medidor de energa elctrica es un aparato que contabiliza la energa en las
lneas y redes de corriente alterna, tanto monofsicas y trifsicas.
Estos instrumentos funcionan bajo el principio de induccin magntica, producido
por la circulacin de corriente.
CLASIFCACIN DE LOS MEDIDORES DE ENERGIA ELCTRICA:
Existen varios tipos de medidores dependiendo de su construccin, tipo de energaque mide, clase de precisin y conexin a la red elctrica.
DE ACUERDO CON SU CONSTRUCCIN:
Pueden clasificarse en tres grupos:
Medidores electromecnicos: o medidores de induccin,compuesto por un conversor electromecnico (bsicamente unvatmetro con su sistema mvil de giro libre) que acta sobreun disco, cuya velocidad de giro es proporcional a la potencia
demandada, provisto de un dispositivo integrador.
Medidores electromecnicos con registradorelectrnico: el disco giratorio del medidor de induccin se configura paragenerar un tren de pulsos (un valor determinado por cada rotacin del disco,p.e. 5 pulsos) mediante un captador ptico que sensa marcas grabadas en sucara superior. Estos pulsos son procesados por un sistema digital el cual calculay registra valores de energa y de demanda. El medidor y el registrador puedenestar alojados en la misma unidad o en mdulos separados.
Medidores totalmente electrnicos:la medicin de energay el registro se realizan por medio de un proceso anlogo-digital(sistema totalmente electrnico) utilizando un microprocesadory memorias. A su vez, de acuerdo a las facilidadesimplementadas, estos medidores se clasifican como:
Medidores de demanda:miden y almacenan la energa total y una nicademanda en las 24 hs. (un solo perodos, una sola tarifa).
Medidores multitarifa: miden y almacenan energa y demanda endiferentes tramos de tiempo de las 24 hs., a los que le corresponden
diferentes tarifas (cuadrantes mltiples). Pueden registrar tambin laenerga reactiva, factor de potencia, y parmetros especiales adicionales.
Para los pequeos consumidores, industriales y domiciliarios, se mantiene an eluso de medidores de induccin de energa activa y reactiva. Para los medianosconsumidores se instalan generalmente medidores electrnicos. Para los grandesconsumidores, a fin de facilitar la tarea de medicin y control, el medidor permite
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adems la supervisin a distancia va mdem (en muchas marcas incorporado almedidor).
DE ACUERDO CON LA ENERGA QUE MIDEN:
Medidores de energa activa: Mide el consumo de energa activa enkilovatios Hora.
Medidores de energa reactiva: Mide el consumo de energa reactiva enkilovares hora. La energa reactiva se mide con medidores electrnicos quemiden tanto la energa activa como la energa reactiva.
DE ACUERDO CON LA CONEXIN EN LA RED:
Medidor monofsico bifilar: Se utiliza para el registro de consumo en unaacometida que tenga un solo conductor activo o fase y un conductor no activo oneutro.
Medidor monofsico trifilar: Se utiliza para el registro del consumo de unaacometida monofsica de fase partida (110/220 V) donde se tienen dosconductores activos y uno no activo o neutro.
Medidor bifsico trifilar: Se utiliza para el registro del consumo de energa deuna acometida en B.T de dos fases y tres hilos, alimentadas de la red de B.T dedistribucin trifsica.
Medidor trifsico tetrafilar: Se utiliza para el consumo de energa de unaacometida trifsica en B.T de tres fases y cuatro hilos.
Medidor trifsico trifilar: Se utiliza para el registro de consumo de energa deuna acometida trifsica de tres fases sin neutro.
DE ACUERDO CON LA EXACTITUD:
Segn la norma NMP 006:1997, los medidores se dividen en 3 clases: 0.5, 1 y 2
Medidores Clase 0.5:Los medidores de energa activa para corriente alternade la Clase 0.5 se utilizan para la medicin de cantidades de energa muy
grandes, pero con un pequeo campo de carga. La instalacin de estosmedidores debe realizarse con mucho cuidado, eliminando o reduciendo almnimo las magnitudes de influencia externas tales como los camposmagnticos, la no verticalidad y la variacin de la temperatura ambiente. Seutilizan para medir la energa activa suministrada en bloque en punto defrontera con otras empresas electrificadoras o grandes consumidores.
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Medidores Clase 1:Incluye los medidores trifsicos para medir energa activay reactiva de grandes consumidores.
Medidores Clase 2: Es la clasificacin bsica e incluye los medidoresmonofsicos y trifsicos para medir energa activa en casas, oficinas, localescomerciales y pequeas industrias.
El ndice de clase 0,5, 1, y 2 significa los lmites de error porcentual admisible paratodos los valores de corriente entre el 10% nominal y la I mxima con un factor depotencia igual a uno.
FUNCIONAMIENTO:
El medidor es un equipo de medida que registra el consumo de energa elctrica
del usuario a travs de un contmetro o numerador.
Para explicar el funcionamiento de un medidor de energa elctrica, escogeremos
del medidor ms elemental pero que es muy importante saber su funcionamiento,trataremos del medidor electromecnico o conocido como medidor de
induccin.
El medidor electromecnico utiliza dos juegos de bobinas que producen campos
magnticos; estos campos actan sobre un disco conductor magntico en donde
se producen corrientes parsitas.
La accin de las corrientes parsitas producidas por las bobinas de corriente sobre
el campo magntico de las bobinas de voltaje y la accin de las corrientes
parsitas producidas por las bobinas de voltaje sobre el campo magntico de las
bobinas de corriente dan un resultado vectorial tal, que produce un par de giro
sobre el disco. El par de giro es proporcional a la potencia consumida por el
circuito.
El disco est soportado por campos magnticos y soportes de rub para disminuir
la friccin, un sistema de engranes transmite el movimiento del disco a las agujas
que cuentan el nmero de vueltas del medidor. A mayor potencia ms rpido gira
el disco, acumulando ms giros conforme pasa el tiempo.
Las tensiones mximas que soportan los medidores elctricos son de
aproximadamente 600 voltios y las corrientes mximas pueden ser de hasta 200
amperios. Cuando las tensiones y las corrientes exceden estos lmites se requieren
transformadores de medicin de tensin y de corriente. Se utilizan factores de
conversin para calcular el consumo en dichos casos.
Tambin es importante indicar que existe una bobina de sombra que es una
chapita la cual esta cortocircuitada. Dicha bobina posee una resistencia
despreciable y por ende en esta se generar una corriente muy importante, la cual
al estar sometida a un campo generara un par motor que eliminara el coeficiente
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de rozamiento de los engranajes. El medidor comenzara a funcionar con el 1 % de
la carga y entre un factor de potencia 0,5 en adelanto y atraso.
ELEMENTOS QUE CONSTITUYEN UN MEDIDOR DE ENERGIA ELECTRICATIPO INDUCCIN:
En un medidor de energa tipo induccin los principales elementos son elcircuito magntico, la bobina de corriente, la bobina de tensin y el sistema de
registro. El circuito magntico est formado por un ncleo cerrado de chapas de
fierro con slice y por las bobinas que se montan sobre el ncleo.
La bobina de corriente (en serie con el conductor por el que circula la corriente
principal) est constituida por unas pocas espiras de pletina de cobre arrollada
sobre un carrete aislante. A travs de esta bobina circula toda la corriente que se
utiliza en el circuito o instalacin, por lo tanto su conexionado es en serie. La
bobina de tensin (en derivacin sobre los dos conductores) est formada por
muchas espiras de alambre fino de cobre arrolladas sobre un carrete aislante. Estabobina se conecta en paralelo al circuito y mide la tensin aplicada a l. Los flujos
magnticos producidos por ambas bobinas estn desfasadas 90 y actan
sobre un disco rotrico de aluminio. Estos flujos producen pares de giros, que a su
vez provocan un movimiento de rotacin del disco de aluminio a una
velocidad angular proporcional a la potencia. El disco de aluminio es, adems,
frenado por un imn (freno de corrientes parsitas) de tal forma que la velocidad
angular del disco sea proporcional a la carga. El sistema de registro es un
mecanismo receptor del movimiento que produce la corriente cuando circula por
las bobinas, el cual es producido por induccin magntica. El aparato est
completado por un registrador, que mediante un sistema de transmisin indica los
kilovatios-hora consumidos.
ESTRUCTURA DE UN MEDIDOR ELECTROMECNICO:El medidor de induccin est constituido por las siguientes partes:
1. Bobina de Tensin2. Bobina de Intensidad3. Imn de frenado
4. Regulacin fina5. Regulacin gruesa6. Disco7. Sistema de Transmisin8. Terminales de conexin
La representacin esquemtica de la estructura de un medidor de induccin, sevisualiza a continuacin en la siguiente figura:
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CARACTERSTICAS PRINCIPALES EN LOS MEDIDORES DE ENERGAELCTRICA:En la placa de caractersticas de un medidor de energa se indica:
a) Corriente Nominal (In): corriente para la cual el medidor esdiseado y que sirve de referencia para la realizacin de ensayos yverificaciones. Tambin se la conoce como corriente bsica.
b) Corriente mxima (Imx): es la intensidad lmite, es decir, el mximoamperaje que puede ser conducido en rgimen permanente por la corriente
del medidor, sin que su error porcentual y temperatura admisible sean
superados. Este valor de la corriente lmite se indica entre parntesis
detrs de la corriente nominal In(Imax); por ejemplo: 10 (20) A, 10(40) A,
15(60) A,15 (100)A., etc.
c) Tensin nominal: Tensin para la cual el medidor es diseado y sirvede referencia para la realizacin de pruebas. Se debe indicar que los
medidores electrnicos se disean con un rango de tensin sin que se
vea afectado su precisin.
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d) Constante del disco (Kh ):expresada en Wh/revolucin, es el nmero devatios-hora correspondientes a una revolucin o vuelta completa del disco.
Expresada en revolucin/Kwh, es el nmero de revoluciones
correspondiente a un KWh que debe dar el disco. En medidores electrnicos,
esta constante viene expresada en Wh/pulso.
e) Clase de precisin: Es el valor mximo del error de medicinexpresado en porcentaje para el cual fue diseado el medidor dentro
del rango 10% de corriente nominal y su corriente mxima.
MARCAS MS CONOCIDAS DE MEDIDORES DE ENERGA ELCTRICA:Existen muchas empresas que fabrican y distribuyen estos productos para la
medicin de la energa elctrica, entre las marcas ms reconocidas podemos
mencionar:
-MEDIDOR ELECTRICO ASSME
- MEDIDOR ELECTRICO MERCAR- MEDIDOR ELECTRICO TWILIGHT- MEDIDOR ELECTRICO METERING ENGINEERING- MEDIDOR ELECTRICO FALKE- MEDIDOR ELECTRICO STRONGER
MATERIALES Y EQUIPOS:
- 1 Contador de energa monofsico 220 V 10 A 60 Hz.- 1 Panel de carga resistiva.- 1 Voltmetro 0-300 V AC.- 1 Ampermetros 0-20 A AV.- 1 Llave cuchilla monofsica.- Cables de Conexin.- 1 Cronmetro.
Medidor Elctrico Stronger -
Monofsico Ciclometrico
Medidor Elctrico Falke -
Monofsico Digital
Medidor Elctrico Stronger -
Monofsico Digital
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PROCEDIMIENTOS:
1. Instalar el circuito como se muestra en la figura N 1.2. Tomar valores de tensin y corriente, usando las lmparas de 100W en
paralelo y contar el nmero de vueltas del disco del medidor monofsico,
para un tiempo de 3 minutos.
3. Tomar valores de tensin y corriente, cuando se instala las resistencias enparalelo de 80W y contar el nmero de vueltas del disco del medidor
monofsico para un tiempo de 3 minutos.
DATOS OBTENIDOS:
VVolt
AAmp
# VueltasPor min.
3 focos200 W
PotenciaVxI Watt
Wh KWh2.4x#Rev
110 1.75 4 11 192.5 9.625 9.6220 2.70 11 11 594 29.7 26.4110 2.65 6 3 Resist. 29.5 14.575 14.4220 5.10 23 3 Resist. 1122 56.1 55.2
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CUESTIONARIO:
1. Trazar la curva V vs I, W vs V, explique su tendencia:Para 3 focos de 200W
V(Volt) I(Amp) W #vuel/3min kwh kdx#vuel/3min
110 1.75 192.5 4 9.62 9.6220 2.7 594 11 29.7 26.4
3 Resistencias de 80wV(Volt) I(Amp) W #vuel/3min kwh kdx#vuel/3min
110 2.65 291.5 6 14.57 14.4
220 5.1 1122 23 56.1 55.2
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
0 50 100 150 200 250
V vs I
0
100
200
300
400
500
600
700
0 50 100 150 200 250
V vs W para 3 focos de 200W
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2. Presentar en forma tabulada los valores de la experiencia.Para 3 focos de 200W
V(Volt) I(Amp) W #vuel/3min kwh kdx#vuel/3min110 1.75 192.5 4 9.62 9.6
220 2.7 594 11 29.7 26.4
3 Resistencias de 80WV(Volt) I(Amp) W #vuel/3min kwh kdx#vuel/3min
110 2.65 291.5 6 14.57 14.4
220 5.1 1122 23 56.1 55.2
0
1
2
3
4
5
6
0 50 100 150 200 250
V vs I para 3 res de 80w
0
200
400
600
800
1000
1200
0 50 100 150 200 250
V vs W para 3 res de 80 w
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3. Cul es la importancia del experimento.Darnos cuanta del funcionamiento del medidor de energa y sus parmetros.
Saber cmo se halla manualmente los kilowatts-hora para de esa forma verificar la
exactitud y precisin de los instrumentos que nos registran el consumo de energa.
Para darnos cuenta si un medidor est registrando el consumo real, ya que esa
medida afecta directamente a nuestros bolsillos.
4. describa los componentes del medidor usado en esta experiencia.
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5. cules son los factores que originan la creacin de una granvariedad de medidores de energa.
condiciones climticas corriente presin temperatura precisin
6. cules son los esquemas de conexin interna de los medidoresmonofsicos.
7. como agrupara los medidores de energa para que cumplan supropsito.
Monofsicos
Trifsicos
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8. Con los valores que se tomaron en esta experiencia, cual es elporcentaje de error que existe entre el contador de energa ymidiendo la potencia con los instrumentos I y V.
Para 3 focos de 200WV
(Volt)A
(Amp)Wh
V*I*(3/60)Wh
2.4x#RevERROR
%
110 1.75 9.625 9.6 0.26220 2.70 29.7 26.4 11.11
3 Resistencias de 80W110 2.65 14.575 14.4 1.20220 5.10 56.1 55.2 1.60
9. Calcular la cantidad de energa activa consumida en estaexperiencia y cunto se tiene que pagar, si el valor tarifario de BT5es por cargo de energa de 5.85 ctv-sol/KWh.
Para 3 focos de 200WV
(Volt)Wh
2.4x#RevCosto
(Ctv-sol)110 9.6 0.05616220 26.4 0.15444
3 Resistencias de 80W110 14.4 0.08428220 55.2 0.32292
CONCLUSIONES:
Se pudo concluir que la energa vara de acuerdo al tiempo que transcurreen funcionamiento.
Los medidores de energa elctrica, son aparatos usados para la medida delconsumo de energa elctrica.
La gran variedad de medidores presentes en el mercado permiten elegir alusuario el ms adecuado segn su necesidad y economa.
El mecanismo de funcionamiento de los medidores es similar en todos losmodelos, algunos han ido mejorando en funcin a la facilidad de registro de
la energa consumida y la lectura de estos.
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Los medidores con un funcionamiento defectuoso, registran valores deconsumo con un exceso, es decir no registran lo consumido realmente, es
por eso que se debe pedir la inspeccin de estos a la empresa prestadora
del servicio.
Saber la lectura de nuestros medidores es importante para podercontabilizar nuestro consumo, y no ser engaados.
RECOMENDACIONES:
Tener cuidado al momento de manipular los diferentes instrumentos de laboratorio
ya que se est trabajando con corriente alterna (220 V) y de tal forma evitar
daos, ya sea fsico o material.
BIBLIOGRAFA:
Circuitos Elctricos Joseph A. Edminister. http://es.wikipedia.org/wiki/Vaihormetro http://www.oocities.org/encelec/fichas/14.html