Medir
una magnitud es hallar el numero que indica las veces que la unidad esta
contenida en la magnitud a medir.
Todas las medidas se expresan en numero
de unidades.
Importancia:
La producción, distribución y aprovechamiento de cualquier producto es posible
gracias a la medición.
Así entonces el Objeto que nos Ocupa es el Medidor de Energía Eléctrica
Un medidor de Energía Eléctrica es el conjunto de elementos electromecánicos o electrónicos que se utilizan para el registro del consumo de energía eléctrica, tanto activa como reactiva, y en algunos casos su demanda máxima.
Los medidores se clasifican de acuerdo con su tecnología, la energía a medir, la clase de exactitud y el tipo de conexión a la red.
EL MEDIDOR DE INDUCCION O ELECTROMECANICO.
El principio de funcionamiento es el de un par motor. Si la bobina de corriente es recorrida por una corriente y la bobina de tensión alimentada por una tensión, se crea un campo magnético. En este campo se encuentra un disco con eje soportado en unos cojinetes; la velocidad de disco va de acuerdo a la magnitud de la carga que se encuentre conectada. El eje tiene un sinfín que hace contacto con un piñón y este a su vez, se conecta con otros hasta llegar al numerador o registro; en otras palabras, es un sistema de transmisión mecánica.
El principio de funcionamiento es el de un par motor. Si la bobina de corriente es recorrida por una corriente y la bobina de tensión alimentada por una tensión, se crea un campo magnético. En este campo se encuentra un disco con eje soportado en unos cojinetes; la velocidad de disco va de acuerdo a la magnitud de la carga que se encuentre conectada. El eje tiene un sinfín que hace contacto con un piñón y este a su vez, se conecta con otros hasta llegar al numerador o registro; en otras palabras, es un sistema de transmisión mecánica.
El numerador generalmente
tiene 5 dígitos y algunos un digito adicional que corresponde a los decimales;
la integración depende del fabricante, el cual dice en la constante,
cuantos giros tiene que dar para integrar un kWh. La constante puede ser kh que
está dada en Wh por revolución, y el kd revoluciones por kW.
Medidor Estático o Electrónico
Medidores
estáticos o electrónicos: El medidor electrónico multifuncional, es un
dispositivo de estado sólido totalmente programable por software, uni o
bidireccional donde el usuario tiene la posibilidad de seleccionar las variables
a medir entre; energía activa, reactiva y aparente, demanda máxima, doble y
multi-tarifa, valores de potencia activa, reactiva, aparente, corriente,
voltaje y factor de potencia y otras características de la red que determinan
la calidad de energía.
Todo medidor electrónico de energía eléctrica, está compuesto por una tarjeta electrónica, la cual contiene un chip que se encarga del procesamiento de los datos de corriente y tensión recibidos de convertidores de señal análoga a digital calculando la potencia consumida por el usuario.
El procesamiento digital de las señales, permite el cálculo estable y exacto por encima de las variaciones de tiempo y medio ambiente. El chip incluido en el circuito electrónico de cálculo de consumos, controla en forma directa un contador con motor electrónico de paso (stepper motor) que produce la lectura.
El chip integra dos convertidores análogo a digital de 16 bits y la lógica para el procesamiento de señales digitales necesaria para mediciones de energía eléctrica. Los convertidores sigma-delta con muestreo a una frecuencia de 900 MHz, digitalizan las señales de tensión a partir de transductores de corriente y tensión, lo cual significa una alta precisión en la lectura.
La estructura de entrada con su amplia gama dinámica y etapa de ganancia programable en el canal de corriente, alivia inmensamente la interface del transductor al permitir las conexiones directas a este y simplifica el diseño de los filtros antialiasing, adicionalmente un filtro paso alto elimina cualquier DC del canal de corriente, eliminando las inexactitudes que las tensiones desplazadas puedan introducir a los cálculos de potencia real. Sello de seguridad 33
La potencia real se calcula a partir de la señal de potencia instantánea, la cual se genera al multiplicar las señales de corriente y tensión. Un filtro de paso bajo extrae el componente de la potencia real (en otras palabras la corriente directa). Este enfoque calcula potencia real correctamente hasta en ondas de corriente y tensión no sinusoidales y para todos los factores de potencia, todo el procesamiento de señales, como filtración y multiplicación, se hace en la dimensión digital para asegurar alta estabilidad con respecto a la temperatura y al tiempo.
También dentro del chip se encuentran dos convertidores digital a frecuencia; uno produce una salida de baja frecuencia y el otro una salida de altafrecuencia. En ambos casos, la constante de impulsaciones de salida de los convertidores digital a frecuencia, varía con el valor de la potencia real disipada en el tiempo. Aún más, el chip ofrece un rango de frecuencias de salida seleccionables por el diseñador, para ajustarse a la mayoría de los medidores. La salida de baja frecuencia debido a su largo tiempo de acumulación entre pulsos, tiene una frecuencia que es proporcional al promedio de la potencia real. La salida de alta frecuencia, con su tiempo de acumulación más corto, es proporcional a la potencia instantánea. Como resultado, la salida de alta frecuencia es útil para calibrar el medidor bajo condiciones de carga constante.
Partes del Medidor electrónico
Energía Activa es aquella que al ingresar a una instalación por los
conductores de electricidad produce luz, calor y movimiento. Produce trabajo.
El consumo de energía activa durante un determinado tiempo es representado mediante la formula: E = P *
t
Siendo:
E= Energìa (kW*h)
P = Potencia del equipo (kW)
E= P*t = 1Kwh = Kw*h
La unidad de medida de la energía activa se abrevia kWh y
se lee kilovatiohora.
Energía Reactiva. Existen numerosos receptores, tales como motores, transformadores,
reactancias, etc., que para funcionar necesitan que se formen campos
magnéticos. Estos equipos, en general inductivos, absorben energía de la
red para crear los campos magnéticos y la devuelven mientras
desaparecen. Con este intercambio de energía, se provoca un consumo
suplementario que no es aprovechable por los receptores. A esta energía
se le denomina “energía reactiva” y se mide en kVArh. La energía
reactiva provoca una sobrecarga en líneas, transformadores y
generadores, sin llegar a producir un rendimiento útil.
Se permite un consumo equivalente al 50% del total de la energía activa
en un período de facturación. Pero el exceso del 50% se cobra como penalización
debido a la inconveniencia de la utilización de esta energía tanto para la distribuidora como para el usuario. La solución a este problema es la instalación de
bancos de condensadores.
La unidad de medida de la energía reactiva se abrevia kVARh y
se lee kilovareshora.
Los medidores utilizados son electrónicos multitarifa, y que miden tanto energía activa como reactiva.
Los medidores utilizados son electrónicos multitarifa, y que miden tanto energía activa como reactiva.
Factor de potencia (cos φ): relaciona el consumo de energía
activa y aparente de una instalación. La energía aparente a su vez
depende de la energía activa y reactiva. Para un mismo consumo de
energía activa, cuanto mayor es el consumo de energía reactiva menor es
el factor de potencia y mayor es la penalización económica (en caso de
que el cosφ sea inferior a un determinado valor).
Medición Directa: Es
aquella en la cual se conectan directamente al medidor los conductores de la cometida,
en este caso la corriente de la carga
pasa totalmente a través de sus bobinas de corriente.
Medición
Semi-directa: Es aquella en la cual las señales de corriente se toman a través
de transformadores de corriente y las señales de tensión se toman directamente
de las líneas de alimentación a la carga. Para obtener la energía consumida por
una instalación, es necesario multiplicar la lectura indicada en el aparato de
medida por la relación de transformación de los TC’s utilizados.
Relación de transformaciones exigidas según la potencia nominal de transformador a medir
Características técnicas de los medidores de medida semi-directa
Medición
Indirecta: Es aquella cuyo medidor de energía no están conectado directamente a
los conductores de la acometida sino a bornes de equipos auxiliares de
medición, tales como transformadores de corriente y de tensión, cuya cantidad
depende si la medición se hace con dos elementos o tres elementos dependiendo
del tipo de conexión que tenga el transformador en el
lado
primario (Delta ó Y). Para obtener la energía consumida por instalación, es
necesario multiplicar la lectura indicada en el aparato de medida por el
resultado de multiplicar las relaciones de transformación de los TC’s y los TP’s
utilizados.
Para
usuarios con cargas mayores a 112.5 kVA en 13,2kV y 250 kV en 34,5 kV la
medición de energía eléctrica se realizará en media tensión, utilizando
transformadores de tensión y transformadores de corriente y medidores
electrónicos multifuncionales de energía activa, reactiva y demanda máxima, con módem para tarifa horaria.
Selección de TP's a utilizar según el nivel de tensión 13.2 KV la capacidad Instalada
Selección de TP's a utilizar según el nivel de tensión 34.5 KV y la capacidad Instalada
Selección de TP's a utilizar según el nivel de tensión 66 KV y la capacidad Instalada
Selección de TP's a utilizar según el nivel de tensión 115 KV y la capacidad Instalada
Características técnicas de medidores de medida indirecta
Medidores de acuerdo a la Exactitud
De acuerdo a la Norma
NTC 2288 y 2148, los medidores se dividen en las siguientes clases: 2, 1,0.5 y
0.2 Estos valores significan los límites de error porcentual admisible para
todos los valores de corriente entre el 10% nominal y la corriente máxima con
un factor de potencia igual a 1
Medidores clase 2.
Se incluye medidores
monofásicos, bifásicos para medir energía activa en casas oficinas, locales
comerciales y pequeñas industrias con cargas inferiores a 45 kVA.
Medidores clase 1.
Incluye los medidores
trifásicos para medir energía activa y reactiva de grandes consumidores. Para
cargas mayores a 45 kVA Se exige que sean medidores electrónicos.
Medidores clase 0.5
Se utilizan para
medir a grandes consumidores. Cuando el usuario es no regulado o la tarifa es
horaria, el medidor debe tener un puerto de comunicación o módem para enviar la
información a través de la línea telefónica.
Medidores clase 0.2
Se utilizan para
medir la energía activa suministrada en bloque en punto de frontera con otras
empresas electrificadoras o grandes consumidores alimentados a 115 kV. Los
medidores electrónicos de energía activa, deben cumplir con la Norma NTC 2147 “Medidores
Estáticos de Energía Activa. Especificaciones Metrológicas para clase 0.2S y
0.5S” y NTC 4052 “Medidores Estáticos de Energía Activa para corriente alterna
clase 1 “
El índice de clase es el número que expresa
el límite de error porcentual admisible para todos los valores de corriente
entre 0.1 veces la corriente básica y la corriente máxima ó entre 0.05 veces la
corriente nominal y la corriente máxima con un CosΦ = 1.
Medidores Asimétricos
Medidor monofásico bifilar (una fase y un neutro) Es el medidor de uso más frecuente en instalaciones residenciales y está compuesto por una bobina de tensión y una de corriente. lo que constituye Un elemento, Su capacidad está normalmente, entre 15 y 60 amperios.
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Conexión Simétrica 1 Bc , 1 Bp |
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Conexión asimétrica |
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Tipo 2 2 BP y 1BP Conexión Simétrica |