FUNCIONAMIENTO DE UN ANALIZADOR DE RED 1. DEFINICION: Un Analizador de Redes es un instrumento capaz de analizar las propiedades de las redes eléctricas. Diseñados para ser instalados de forma muy sencilla en cualquier instalación y para que su uso sea totalmente adaptable a cualquier tipo de medida requerida. Disponen de una memoria interna donde se guardan todos los parámetros deseados, totalmente programables. !is !iste te una una gran gran "ari "aried edad ad de anal analiz izad ador ores es los los cual cuales es e!po e!port rtan an o muestran los parámetros eléctricos directa o indirectamente a tra"és de Display y transmiten por comunicaciones todas las magnitudes eléctricas medidas y#o calculadas. Además, un mismo analizador puede contener "arios soft$ars, cuyas aplicaciones "ayan destinadas a distintos tipos de análisis. Algunos analiz analizado adorres son e!pan e!pandib dibles les o modula modulare res, s, pudien pudiendo do dotarl dotarlos os de funcio funciones nes adicio adicional nales es aso asocia ciable bless a cualq cualquie uierr paráme parámetr tro o eléctri eléctrico co medido o calculado. Un Analizador de Redes es un instrumento capaz de analizar las prop propie ieda dade dess de las las redes edes eléc eléctr tric icas as,, es espe peci cial alme ment nte e aque aquell llas as propiedades asociadas con la re%e!ión y la transmisión de señales eléctricas, conocidas como parámetros de dispersión & ParámetrosS'. (os analizadores de redes son más frecuentemente usados en altas frecuencias, que operan entre los rangos de ) *+z asta -- /+z. ste tipo de equipo es ampliamente utilizado en la fabricación de ampl am pli0 i0ca cado dorres de alt alta pot potenci encia a y en 0ltr 0ltros os par para señal eñale es de radiofrecuencia para obtener la precisión requerida en los parámetros de respuesta a las señales. !isten también algunos tipos de analizadores de redes especiales que cubren rangos más ba1os de frecuencias de asta - +z. stos pueden ser usados por e1emplo en el análisis de estabilidad de lazos abiertos o para la medición de audio y componentes ultrasónicos.
2. PARAMETROS MEDIDOS POR LOS ANALIZADORES DE REDES (os analizadores de red tienen la capacidad de obtener medidas de los siguientes parámetros parámetros 2 3ensión promedio por fase &4' 2 3ensión má!ima por fase &4' 2 3ensión m5nima por fase &4' 2 6orriente promedio por fase &A'
2 6orriente má!ima por fase &A' 2 7otencia acti"a trifásica &*8' 2 7otencia inducti"a trifásica &*4AR' &*4AR' 2 7otencia capaciti"a trifásica &*4AR' 2 9actor de potencia trifásico 2 nerg5a acti"a &*8+' 2 nerg5a reacti"a inducti"a &*4AR+' 2 nerg5a reacti"a capaciti"a &*4AR+' 2 9recuencia del sistema &+z' 2 Distorsión Armónica &3+D'
2.1. ARMONICOS :on "olta1es y corrientes con frecuencias m;ltiplos enteros de la frecuencia fundamental &<+z'. (os armónicos son generados por las cargas no2lineales. s decir, es la distorsión de la forma de onda está compuesto de una onda senoidal fundamental a <+z tal como de =er orden &->+z', de ?to orden &=+z', si las cuales se adicionan dando como consecuencia una onda distorsionada.
2.2. FLICKER l %ic* ic*er es una una impr impres esió ión n sub1e ub1eti ti"a "a de la %uct uctuaci uació ón de ilum ilumin inac ació ión n o "ari "ariac ació ión n noto notori ria a inst instan antá táne nea a de los los ni"e ni"ele less de iluminación, ocasionada por %uctuaciones de tensión en la red de alimentación eléctrica origina en quien la percibe una sensación desagradable. l %ic*er depende fundamentalmente de la frecuencia, amplitud y duración de las %uctuaciones de tensión que lo causan. stas oscilan entre los ,?+z y los =+z de frecuencia. (a tolerancia del %ic*er es de -7st &ni"el de se"eridad de corta duración'. l %ic*er de la l5nea de distribución eléctrica a las %uctuaciones de tensión que son percibidas por el o1o umano como un parpadeo mole molest sto o de la ilum ilumin inac ació ión. n. sta stass %uct %uctua uaci cion ones es pued pueden en se serr causadas por cargas pesadas intermitentes tales como soldadoras de arco, o pueden deberse a oscilaciones del sistema inter intercon conect ectado ado.. !iste !isten n normas normas que regul regulan an el ni"el ni"el de %ic* %ic*er aceptable.
2.. DISTORSION ARMONICA !T"D# DE TENSION $ CORRIENTE (as corrientes armónicas al circular por el sistema de potencia prod produc ucen en ca ca5d 5das as de "olt "olta1 a1e e armó armóni nica cass que que so son n ca capa pace cess de distorsionar la onda de "olta1e de suministro. (a forma de e"aluar un "olta1e o una corriente distorsionada es a tra"és del parámetro deno denomi mina nado do dist distor orsi sión ón armó armóni nica ca tota totall 3+ 3+D& D&3 3otal otal +a +arrmoni monicc Distorsión'.
2 6orriente má!ima por fase &A' 2 7otencia acti"a trifásica &*8' 2 7otencia inducti"a trifásica &*4AR' &*4AR' 2 7otencia capaciti"a trifásica &*4AR' 2 9actor de potencia trifásico 2 nerg5a acti"a &*8+' 2 nerg5a reacti"a inducti"a &*4AR+' 2 nerg5a reacti"a capaciti"a &*4AR+' 2 9recuencia del sistema &+z' 2 Distorsión Armónica &3+D'
2.1. ARMONICOS :on "olta1es y corrientes con frecuencias m;ltiplos enteros de la frecuencia fundamental &<+z'. (os armónicos son generados por las cargas no2lineales. s decir, es la distorsión de la forma de onda está compuesto de una onda senoidal fundamental a <+z tal como de =er orden &->+z', de ?to orden &=+z', si las cuales se adicionan dando como consecuencia una onda distorsionada.
2.2. FLICKER l %ic* ic*er es una una impr impres esió ión n sub1e ub1eti ti"a "a de la %uct uctuaci uació ón de ilum ilumin inac ació ión n o "ari "ariac ació ión n noto notori ria a inst instan antá táne nea a de los los ni"e ni"ele less de iluminación, ocasionada por %uctuaciones de tensión en la red de alimentación eléctrica origina en quien la percibe una sensación desagradable. l %ic*er depende fundamentalmente de la frecuencia, amplitud y duración de las %uctuaciones de tensión que lo causan. stas oscilan entre los ,?+z y los =+z de frecuencia. (a tolerancia del %ic*er es de -7st &ni"el de se"eridad de corta duración'. l %ic*er de la l5nea de distribución eléctrica a las %uctuaciones de tensión que son percibidas por el o1o umano como un parpadeo mole molest sto o de la ilum ilumin inac ació ión. n. sta stass %uct %uctua uaci cion ones es pued pueden en se serr causadas por cargas pesadas intermitentes tales como soldadoras de arco, o pueden deberse a oscilaciones del sistema inter intercon conect ectado ado.. !iste !isten n normas normas que regul regulan an el ni"el ni"el de %ic* %ic*er aceptable.
2.. DISTORSION ARMONICA !T"D# DE TENSION $ CORRIENTE (as corrientes armónicas al circular por el sistema de potencia prod produc ucen en ca ca5d 5das as de "olt "olta1 a1e e armó armóni nica cass que que so son n ca capa pace cess de distorsionar la onda de "olta1e de suministro. (a forma de e"aluar un "olta1e o una corriente distorsionada es a tra"és del parámetro deno denomi mina nado do dist distor orsi sión ón armó armóni nica ca tota totall 3+ 3+D& D&3 3otal otal +a +arrmoni monicc Distorsión'.
2.%. PARAMETROS S !SCATTERIN&# (os pará paráme metr tros os de disp disper ersi sión ón : o @:ca @:catt tter erin ing@ g@ per permite miten n la caract caracteri erizac zación ión de ele elemen mentos tos en alta alta frecu frecuenc encia, ia, median mediante te el censado y medición de ondas de tensión incidentes y re%e1adas, acia y desde los puertos de señal de los dispositi"os acti"os o pasi"os empleados en los distintos sistemas que emplean señales de Radiofrecuencia o icroondas. stos parámetros son obtenidos utilizando Analizadores de Redes, los cuales son instrumentos que permiten la medición directa de los mismos.
2.'. (ALOR EFICAZ :e llama "alor e0caz de una corriente alterna, al "alor que tendria una corriente continua que produ1era la misma potencia que dica corriente alterna, al aplicar sobre una misma resistencia.
2.). POTENCIA $ FACTOR DE POTENCIA !isten tres cantidades estándares estándares asociadas a la potenciaB 2 2 2 2
7oten otenci cia a Apa Aparrente ente &:'. &:'. 7otencia Acti"a &7'. 7otencia Reacti"a &C'. l factor de 7otencia &9p'.
2.*. OTROS PARAMETROS 2 2 2 2
á!ima demanda potencia acti"a, acti"a acti"a y reacti"a 3ensión de l5nea o fase Entensidad de l5nea 9recuencia
. AR+UITECTURA ,ASICA DE UN ANALIZADOR DE REDES (os modelos que se pueden encontrar más frecuentement f recuentemente e son los de dos puertos, pero también e!isten modelos de cuatro puertos en el merrca me cado do,, y algu alguno noss cuen cuenta tan n co con n algun algunas as me me1o 1ora rass para para su fáci fácill oper operac ació ión, n, co como mo pant pantal alla la se sens nsib ible le al tact tacto o y la posi posibi bili lida dad d de conectarle un ratón o teclado por medio de puertos 7:#F o U:G, Enclusi"e los modelos más modernos cuentan con una plataforma en base 8indo$s por lo que su operación se simpli0ca considerablemente.
%. ANALIZADORES DE REDES EN ,AA MEDIA $ ALTA TENSION. (os analizadores tienen como misión la medida de los principales parámetros eléctricos, las FH.
Las re/es /e me/0a tes0, se utilizan principalmente para realizar el suministro de energ5a a los clientes de tipo industrial y para acercar aun más la energ5a a los clientes de ba1a a los que se distribuirá mediante las segundas, re/es /e 3a4a tes0 desde los centros de transformación. s e"idente que, el diseño y operación de todo el sistema de energ5a eléctrica requiere una adecuada plani0cación para garantizar su correcto funcionamiento en todo momento y en el futuro. (a plani0cación de redes de distribución implica la obtención del programa de actuaciones futuras a realizar en la red, de modo que permitan alcanzar unos determinados ob1eti"os, para tener un funcionamiento adecuado de la red. l ob1eti"o principal consiste en dar un suministro de calidad optimizando costos. :eg;n modelo, tiene posibilidad de captar señales procedentes del centro de transformación, ya sean de tipo analógico o digitalB 2 stado interruptor alta y ba1a tensión 2 3emperatura del centro 2 3emperatura, presión y ni"el liquido del transformador 2 stado clima, sistema "entilación, incendios, etcetera. 2 Detección de acceso, ocupación e intrusión. 2 tcétera
'. ,ENEFICIOS DE ANALIZADOR DE REDES '.1. A"ORRAR 2 Detectar y pre"enir el e!ceso de consumo &*8 ' 2 Analizar cur"as de carga para "er donde se produce la má!ima demanda de energ5a 2 Dimensionar bater5as de condensadores que compensen la reacti"a &consumo de *4AR' 2 Detectar fraude en los contadores de energ5a ・
'.2. PRE(ENIR stos equipos son ideales para realizar mantenimientos periódicos del estado de la red eléctrica tanto en ba1a como en media tensión, "er cur"as de arranque de motores, detectar posibles saturaciones del transformador, cortes de alimentación, pobre calidad de suministro, etc.
'.. SOL(ENTAR 7oder analizar donde tenemos un problema en una red eléctrica para poder solucionar problemas de disparos intempesti"os, fugas diferenciales, calentamiento de cables, resonancias de la bater5a con el transformador, armónicos, perturbaciones, %ic*er,
desequilibrios de fases, etc. Al mismo tiempo, nos permite diseñar los tamaños adecuados para los 0ltros acti"os o pasi"os de armónicos, 0ltros para "ariadores de "elocidad, etc.I
). RECOMENDACIONES PARA EL ,UEN FUNCIONAMIENTO :e recomienda realizar el monitoreo a circuitos alimentadores y deri"ados anualmente o cuando se presenten problemas de sobrecalentamiento, cargos por ba1o factor de potencia, cargos inesperados por consumo de energ5a, entre otros.
15. ATENCION EN EL USO DEL ANALIZADOR DE RED 6 A(ISO DE SE&URIDAD: 2 Jo use ni el analizador de redes, las pinzas ni el cable cuando sea e"idente que están dañadas. 2 3enga muco cuidado sobre todo cuando efectue mediciones en conductores de platinas y de conductores de Gus. 2 7ara e"itar daños en el analizador de red, efect;e por fa"or ;nicamente mediciones dentro de los rangos de especi0cados &e"itando los limites de los rangos'. 3enga siempre en cuenta las indicaciones de ad"ertencia. 2 Jo e!ponga el analizador de red a temperaturas e!tremas, a la radiación solar directa, a umedad relati"a e!trema o al agua. 2 "ite sacudidas e!tremas. 6oloque el analizador de red siempre con cuidado. 2 Antes de encenderlo deber5a estabilizar el analizador de red a la temperatura ambiental &importante cuando se transporta de lugares fr5os a calientes y "ice"ersa'. 2 (os traba1os de reparación y manutención, as5 como la simple apertura del analizador de red eléctrica deben ser efectuados ;nicamente por técnicos cuali0cados de 76 /roup. 2 Jo apoye el analizador de red con su parte frontal contra la super0cie de traba1o para e"itar posibles daños en el dispositi"o de mando. 2 Use el analizador de red en interiores de edi0cios. n caso que lo aga en el e!terior ;nicamente cuando las condiciones ambientales sean secas. 2 Jo e!ponga el analizador de red mientras lo está usando a radiación solar directa, altas temperaturas, alta umedad o umedad de condensación.
2 l analizador de red no está protegido contra pol"o y agua &tenga esto muy en cuenta'. 2 Jo e!ponga el analizador de red en áreas corrosi"as o de gases e!plosi"os. 2 Jo use nunca el analizador de red con manos ;medas. 2 Utilice siempre los tra1es de seguridad &guantes especiales...'. 2Antes de conectar las l5neas de prueba o las pinzas, desconecte siempre con anterioridad el medidor. 2 7ara e"itar daños o un corto circuito, de1e el ob1eto a medir sin corriente antes de conectarlo al analizador de red o a las pinzas. 2 (as entradas de medición no están separadas unas de otras. 6uando conecta una parte, las demás también están en funcionamiento. 2 Retire todas las l5neas de medición que no desee usar de las instalaciones. 2 6onecte primeramente el cable de prueba al analizador de red y después a la pieza a comprobar.
TIPOS DE ANALIZADOR DE REDES 7ara acer las instalaciones tan e0cientes como sea posible, es esencial conocer los detalles de su comportamiento y su consumo. sto permite identi0car y eliminar las pérdidas de potencia, as5 como optimizar el uso de la electricidad. s posible traba1ar de forma más e0ciente si se comienza midiendo los parámetros eléctricos. l analizador de red se caracteriza por medir parámetros de la red eléctrica, de modo que podemos cuanti0car además de pre"enir y sol"entar problemas asociados a cualquier red. 6ontribuye con la calidad de energ5a. 7or el uso del analizador de redes podemos clasi0carlo en F gruposB 2 analizador de red de panel&01o en tableros o en rieles' 2 analizador de red portátil&transportable'
ANALIZADOR DE RED DE PANEL n este traba1o nos centraremos en un equipo en particular tratando de e!plicar, el funcionamiento de los analizadores de redes.
ANALIZADOR DE RED !A,,-M2M#
1. &ENERALIDADES l analizador de redes tiene funciones de análisis a"anzado que permiten una medida efecti"a de los principales parámetros eléctricos en redes trifásicas o monofásicasB tensión, corriente, frecuencia, factor de potencia, potencia acti"a y reacti"a, energ5a acti"a y reacti"a. Entegrado en paneles eléctricos de media o de ba1a tensión, el analizador permite la medida y el análisis en tiempo real de los parámetros eléctricos, as5 como la "eri0cación de la calidad de la energ5a gracias a la medida de 3+D. 3ambién mantiene el consumo del sistema ba1o control, puede dar cifras en *g 6F para asegurar un uso más e0ciente y racional de la energ5a. n sistemas industriales donde el consumo de energ5a es muy importante, monitorizar la potencia absorbida y medir la má!ima demanda es indispensable para e"itar pagar penalizaciones a la compañ5a eléctrica. Adicionalmente se tiene la posibilidad de mantener la calidad de los parámetros eléctricos ba1o control, con resultados positi"os en los costos de operación y de seguridad. ste dispositi"o es capaz de transmitir todos los parámetros medidos mediante protocolos de comunicación a"anzados, lo que facilita su integración en redes Mo/37s RTU Mo/37s TCP6IP 8 Pro937s DP . 7ara la integración con sistemas de super"isión y control están disponibles sa0/as /e ;7sos /0<0taes para controlar remotamente el consumo de energ5a acti"a y reacti"a.
Sa0/as /0<0taes programables como umbrales de alarmas con acti"ación retardada e istéresis. Sa0/as re= con corriente nominal asta -
as con rango 7rogramable &2F mA o H 2FmA' para gestión remota de e"entos y estados.
2. TOMA DE DATOS l analizador de red está en capacidad de realizar las siguientes medicionesB 2 ediciones ma!imos y minimos. 2 a!imo y minimo de la medicion. 2 a!. #in. 4olta1e por fase. 2 a!. #in. 6orriente por fase. 2 a!. #in. 6orriente neutral. 2 a!. #in. 9recuencia. 2 a!. #in. 9actor de potencia. 2 a!. #in. K8, K"ar, K4A. 2 a!ima demanda de "olta1e por fase. 2 a!ima demanda de Amperes por fase. 2 :tatus de la informacion. 2 Rotacion de fase. :tatus del rele"ador. 2 6ontadores. 6omunicacion 3LD, RLD. 2 ediciones en tiempo real. 2 4olta1e (2(. 2 4olta1e (2J por fase. 2 6orriente por fase. 2 6orriente neutral. 2 9recuencia. 2 9actor de potencia. 2 7otencia acti"a. 2 7otencia reacti"a. 2 7otencia aparente. 2 K8, K"ar, *4A, 97 por fase.
. CARACTERISTICAS TECNICAS TENSI?N DE ALIMENTACI?N @( De FH a FH 4 c.a.#c.c. De H> a FH 4 c.a.#c.c. F 3+RJ3, F 7RM9EGU:, F E#M RAN&O DE FRECUENCIA @"Z H? N
CONSUMO O4AP Q ma! TIPO DE MEDICI?N 3R: con muestreo. PRECISI?N DE LAS MEDICIONES Tes0 ,?S 9.. - d5gito Corr0ete ,?S 9.. - d5gito Fre>7e>0a H. T )).)B .FS .- T ?B .FS Fa>tor /e ;ote>0a -S - d5gito &desde cosV .= Enducti"o a cosV .= 6apaciti"o' Pote>0a a>t0Ba -S .-S 9.. &de cosV .= Enducti"o a cosV .= 6apaciti"o' Eer<a a>t0Ba Case 1 Ra0 Tes0 @( De - a ? apro!. 3R: 4(2J. 4isualización con decimales. Corr0ete @A De ? mA a ? A 3R:. 4isualización en A con F decimales. Fre>7e>0a @" De H a ? 6on - decimal asta )),) y decimales por encima de - Fa>tor /e ;ote>0a 4isualización con F decimales Istaa>0 Redes de distribución Ga1a y media tensión. 6one!ión monofásica 6one!ión trifásica con neutro 2 trifásica sin neutro ntradas de corriente OAP Utilizar siempre 3ransformador corriente e!terno. 7rimario de - a - A c.a. apro!. :ecundario ? A y -A c.a. Fre>7e>0a /e a>t7a0a>0 /e os /atos F "eces#segundo Nota: n el caso de secundario del 3A a -A la clase de precisión se reduce a F,?S 9.. W#2 - d5gito, en el rango ?2-S 9.. ntradas de tensión O4P 6one!ión directaasta ? c.a. apro!. 6one!ión indirecta con 3ransformador tensiónB 7rimario de < a < 4 c.a. apro!. :ecundario de < a -) 4 c.a. Nota: n el caso de secundario del 33 inferior a - 4 la clase de precisión se reduce a F,?S 9. W#2 - d5gito, en el rango ?2-S 9.. 9usible de protección para las entradas de tensión OAP .-
MEDIDA DISTORSI?N ARM?NICA O +zP edición de banda asta ? MEDICI?N DE ENER&A 4alor má!imo contado en monofásico - /8 # /4ar # /4A 4alor má!imo contado en trifásico = /8 # /4ar # /4A 4alor má!imo contado en balance de energ5a - /8 # /4ar # /4A con signo 4alor má!imo de energ5a contado en pulsos de entrada H /8 # /4ar CARACTERSTICAS DE LOS TERMINALES ntradas de corriente :ección trans"ersal < mmF 2 7aso <.=? mm ntradas de tensión :ección trans"ersal F.? mmF 2 7aso Q. mm 7uerto serie R:H>? :ección trans"ersal F.? mmF 2 7aso ?.> mm :alidas a relé :ección trans"ersal F.? mmF 2 7aso ?.> mm DIMENSIONES )< mm ! )< mm ! QQ mm &7rofundidad dentro del panelB ?Q mm' PESO OKgP .H má! NORMAS Dimensiones E6 <-??H /rado de protección E6 <?F) 6lase de precisión E6 <<>>, E6 <-=F<2-, E6 ? con optoaislamiento 2 3asa de baudios H.>, ).<, -).F *bps 2 J;mero de paridad 7ar, Empar, ninguna 2 Git de paro -, F 2 Dirección -2FHQ 2 6onectores Gorne de H polos &terminación de -F Mm integrada' Pro937s !M2M PROFI,US#
2 7rotocolo 7ro0bus con función escla"o D724 seg;n la norma E6 <--?> 2 Jorma eléctrica R:H>? con optoaislamiento 2 3asa de baudios Detección automática O).< 2 -F bpsP 2 Endicadores (D 4erde para estado de la comunicación y Ro1o para indicar error comunicación. 2 Dirección 2-F< 2 6onectores 6onector DG) embra &no utilizar conectores con salida cable de )X' EtGeret !M2M ET"ERNET# 2 7rotocolo odbus 367#E7 2 6onectores RYH?
SALIDA DI&ITAL PRO&RAMADA COMO PULSOS Tes0 a7H00ar /e a0meta>0 /e >ota>to @( H> ma! &pico c.a.#c.c.' Corr0ete máH0ma OmAP - &pico c.a.#c.c.' D7ra>0 /e ;7so OmsP ? M99 &min' # ? MJ contacto cerrado Fre>7e>0a /e ;7sos - pulsos#s &má!' SALIDA DI&ITAL PRO&RAMADA COMO ALARMA Tes0 a7H00ar /e a0meta>0 /e >ota>to @( H> má! &pico c.a.#c.c.' Corr0ete máH0ma @mA - &pico c.a.#c.c.' Retar/o a>t0Ba>0 aarma @s - 2 ) s &programable' "0st=res0s reetra/a aarma 2 HS &programable' SALIDA REL !M2M ALARM# Corr0ete orma @A -< A6- 2 = A6-? Corr0ete máH. 0statáea @A = Tes0 om0a @( F? 4 c.a. Tes0 máH. 0statáea @( H 4 c.a. Cartr0>os ;roa
F? Mm, má! < Mm
ENTRADAS DI&ITALES !M2M I6O# Tes0 om0a @( FH 4 c.c. &absorción V -= mA' Tes0 máH. @( =F 4 c.c. &absorción V FF mA' Tes0 máH. ;ara esta/o OFF @( > 4 c.c. Tes0 máH. ;ara esta/o ON @( -> 4 c.c. CONDICIONES CLIMJTICAS Ama>eam0eto @C de 2- a W< F7>0oam0eto @C de 2? a W?? "7me/a/ reat0Ba á! )=S &sin condensación' a HZ6 &RADO DE PROTECCI?N Frota E7? E os term0aes E7F?
%. TIPOS DE CONEION CONEI?N TRIFASICA CON NEUTRO
CONEI?N TRIFASICA SIN NEUTRO
CONEI?N TRIFASICA CON CAR&A E+UILI,RADA
CONEI?N MONOFASICA
'. USO DE SOFTARS PARA EL ANALISIS DE UNA RED ELECTRICA
s muy com;n en las nue"as tecnolog5as el uso de softa$rs que leen o [re%e1an las respuestas de la red\, de manera que miden parámetros en tiempo real con seguridad y precisión. Un analizador de red puede poseer uno o más soft$ars, esto dependerá que cada modelo y marca seg;n la necesidad el usuario, además de ello es posible controlar a distancia a tra"és de redes o señales &telemetr5a'. (os analizadores de redes tienen puertos U:G, interface de comunicación R:H>? que se "isualizan a tra"és de sistema :6ADA, memorias internas para guardar información de los datos obtenidos en un periodo de prueba o permanentemente.
). APLICACIONES 2 2 2 2 2 2 2 2
edición en empresas eléctricas edición comercial :ub estaciones edición industrial y generación edición en campus :ub medición Reemplazo de medición análoga l ser"icio de monitoreo es aplicable a cualquier circuito alimentador o deri"ado en alta y ba1a tensión, con el 0n de detectar problemas de regulación, desbalanceo, ba1o factor de potencia, armónicas, asi como conocer la demanda y consumo de energ5a. 2 (ectura de la má!ima demanda 2 +acer ampliaciones de potencia 2 6ompensar la potencia reacti"a y eliminar la energia reacti"a que "iene en facturas
*. O,SER(ACIONES
Un analizador de red es un dispositi"o electrónico, por ello, para ser conectado en redes de carga considerable, este instrumento deberá contar con transformadores de corriente y de tensión.
Además de las entradas y salidas que posee para medir los parámetros de una red, este dispositi"o cuenta con entradas y puertos que permiten tener un mayor control del equipo, teniendo puertos U:G y ternet de modo que se puede controlar a distancia y mandar señales de prueba. (a compensación de un red requiere de datos precisos en el tiempo, es por ello que estos dispositi"os cuentan con memorias incorporadas, las cuales guardan la información que será utilizada para me1orar y acer e0ciente una red eléctrica.
Un analizador de redes tienen funciones de medida mas no de corrección, es decir, no es de corrección automática, si no que a partir de los datos obtenidos por este dispositi"o se establece o se acen cálculos para poder me1orar la calidad de la energ5a.
n un sistema monofásico la compensación o me1oramiento del factor de potencia es más efecti"o que un sistema trifásico, porque en un sistema trifásico dependerá de que las cargas están equilibradas.
ANALIZADOR DE RED PORTATIL n este traba1o nos centraremos en un equipo en particular tratando de e!plicar, el funcionamiento de los analizadores de redes portátiles.
ANALIZADOR DE RED PORTATIL !METREL - POER MASTER MI22#
1. CARACTERSTICAS PRINCIPALES •
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3otalmente en conformidad con la normati"a de calidad energética E6 <-2H2= 6lase A. 6on tar1eta de memoria micro:D &soporta memorias de asta =F /G' para un registro de datos fácil y potente. H canales de tensión con una amplia escala de mediciónB asta - 4rms, &6A3 EEE # - 4', con soporte para sistemas de tensión alta y media. uestreo simultaneo de tensión y corriente &> canales', con"ersión AD de -< bit para una medición de potencia precisa y error m5nimo de desplazamiento de fase. H canales de corriente con reconocimiento automático de las pinzas y selección de escala. 6umple con las normati"as 6 <-??Q2-F y E -H?) &potencia combinada, fundamental, y no fundamental' y E6
potentesB
registro
de
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l soft$are para 76 Poer(0e B.5 es una parte integral del sistema de medición que ofrece el modo más fácil de descargar, "isualizar y analizar los datos de medición, o para imprimirlos. l analizador 7o$er4ie$ "=. incluye una interfaz sencilla pero potente para descargar los datos del instrumento y analizarlos de forma rápida, intuiti"a y descripti"a. (a organización de la interfaz permite una rápida selección de los datos utilizando la "ista de árbol de modo similar al e!plorador de 8indo$s. l usuario puede descargar fácilmente los datos registrados y organizarlos en m;ltiples emplazamientos con mucos subemplazamientos o posiciones. /enere diagramas, tablas y grá0cas para el análisis de o los datos de calidad de la energ5a, y cree informes impresos profesionales. !porte o copie#pegue los datos en otras aplicaciones o &p.e. o1as de cálculo' para su posterior análisis. s posible presentar y analizar m;ltiples registros de o datos simultáneamente. 6ombine diferentes datos de registro en una ;nica medición, sincronice los datos registrados con diferentes instrumentos con o]sets de tiempo, di"ida los datos del registro en m;ltiples mediciones o e!traiga datos de interés. o
2. DESCRIPCION
DISPOSICI?N DEL PANEL FRONTAL: 1. LCD 7antalla a color 393, de H.= pulgadas, H> ! FQF p5!eles. 2. F1 F% 3eclas de función. . Te>as /e FLEC"A ue"e el cursor y selecciona los parámetros. %. Te>a /e ENTER ntra en el submen;. '. Te>a /e ESC :ale del procedimiento acti"o, con0rma la con0guración seleccionada. ). Te>as /e ATAO Acceso rápido a las principales funciones del dispositi"o. *. Te>a /e LUZ Retroiluminación de alta intensidad apagada#encendido, si presiona la tecla de (U^ más de -,? segundos, se desabilita la señal ac;stica. 7ulse y mantenga para abilitarlo. . Te>a /e ON-OFF nciende#Apaga el dispositi"o. . TAPA 7rotector de los puertos de comunicación y ranura de la tar1eta micro:D. PANEL DE CONEIONES
DISPOSICI?N DEL PANEL DE CONEIONES SUPERIOR: -. 3erminales de entrada de los transformadores &E-, EF, E=, EJ ' de corriente de pinza. F. 3erminales de entrada de tensión &(-, (F, (=, J, /JD'. =. 3oma de alimentación de -F 4.
DISPOSICI?N DEL PANEL DE CONEIONES LATERAL: -. Ranura de tar1eta micro:D. F. 6onector serial 7:#F N R:F=F # /7:. =. 6onector ternet. H. 6onector U:G.
ACCESORIOS: l analizador de red portátil cuenta con los siguientes accesoriosB
. TOMA DE DATOS l analizador de red portátil está en capacidad de realizar las siguientes medicionesB 2 ediciones má!imos y m5nimos. 2 á!imo y m5nimo de la medición. 2 a!. #in. 4olta1e por fase. 2 a!. #in. 6orriente por fase. 2 a!. #in. 6orriente neutral. 2 a!. #in. 9recuencia. 2 a!. #in. 9actor de potencia. 2 a!. #in. K8, K"ar, K4A. 2 á!ima demanda de "olta1e por fase. 2 á!ima demanda de Amperes por fase. 2 :tatus de la informacion. 2 Rotación de fase. :tatus del rele"ador. 2 6ontadores. 6omunicación. 2 ediciones en tiempo real. 2 4olta1e (2(. 2 4olta1e (2J por fase. 2 6orriente por fase.
%. ES+UEMAS DE CONEI?N E INSTALACION l analizador de redes portátil puede instalarse seg;n el tipo de cone!ión que presenta red. 7resentamos algunos esquemas de cone!ión más comunesB
CoeH0 Q Ne7tro
Forma /e 0staa>0
CoeH0 Q
Forma /e 0staa>0
CoeH0 1Q
Forma /e 0staa>0
CALIDAD DE ENER&A ELCTRICA
6alidad de energ5a es un término utilizado para referirse al estándar de calidad que debe tener el suministro de corriente alterna en las instalaciones eléctricas, en términos deB 2 2 2
3ensión 9orma de onda sinusoidal 9recuencia constante
(as des"iaciones respecto a los estándares de calidad ocasionan problemas en los equipos eléctricos. Actualmente en el 7er; se cuenta con la Jorma 3écnica de 6alidad de los :er"icios léctricos &J36:, F2)Q2' aprobada en octubre de -))Q, en la que se establecen las disposiciones que 01an los estándares m5nimos de calidad que garanticen a los usuarios un suministro eléctrico continuo, adecuado, con0able y oportuno. (a Jorma también establece que los usuarios 0nales de la energ5a eléctrica están obligados a cumplir ciertos requerimientos m5nimos que aseguren una buen empleo de la energ5a eléctrica y que no ocasionen perturbaciones en las redes eléctricas. (a causa de estas perturbaciones se debe principalmente al auge de la electrónica de potencia que en los ;ltimos años an permitido un uso más e0ciente de la energ5a eléctrica y aumentos considerables en la producti"idad de los procesos industriales pero, por otra parte, an pro"ocado una situación problemática, a "eces gra"e, donde las corrientes armónicas generadas por los propios equipos electrónicos distorsionan la onda de corriente sinusoidal original y perturban la operación de estos mismos equipos, pro"ocando además, calentamientos e!cesi"os y pérdidas de energ5a en máquinas eléctricas, conductores y demás equipos del sistema eléctrico. l problema no sólo puede sufrirlo el propio usuario propietario de equipos generadores de armónicas, sino que a tra"és de las l5neas de distribución y de transmisión puede propagarlo a otros usuarios de la red eléctrica. (os parámetros de calidad de producto de0nidos por la Jorma 3écnica de 6alidad, son los siguientesB
Tes0: (as tolerancias admitidas sobre las tensiones nominales de los puntos de entrega, en todas las etapas y en todos los ni"eles de tensión, es de asta el ?.S de las tensiones nominales de tales puntos. Fre>7e>0a: 4ariaciones sostenidas de frecuencia Pert7r3a>0oes: a' 3ensiones armónicas indi"iduales. l 9actor de Distorsión total de tensiones armónicas &3+D' no
debe superar el =S para tensiones mayores de < *4 y ?S para tensiones menores de < *4. b' 9l5c*er
1. D?NDE PUEDE ORI&INARSE LA MALA CALIDAD DE ENER&A. 7uede tener dos or5genesB l primero, en la acometida de la red eléctrica que alimenta la instalación por de0ciencias del suministro. l segundo, en la propia instalación. (os equipos electrónicos modernos &computadoras, "ariadores de frecuencia, U7:, balastos electrónicos' utilizan un dispositi"o de electrónica de potencia &diodos, transistores y tiristores' que con"ierten la corriente alterna en corriente directa y traba1an en un modo de interrupción &s$itcing', que funciona a manera de pulsaciones que no tienen forma de onda de "olta1e sinusoidal. Apro!imadamente el ?S de la energ5a pasa por estos dispositi"os antes de ser 0nalmente apro"ecada.
Al resultar corrientes no sinusoidales se produce la distorsión armónica y consumos no lineales.
Pro3emas 7e a0/a/ /e eer<a
2
/eneración de corrientes armónicas
2
9ugas de corrientes en la red de tierra
2
4ariaciones de "olta1e
stos fenómenos técnicos ocurren por dos razones principalmenteB
2
(a instalación de equipo electrónico en un ambiente determinado sin aber eco las modi0caciones necesarias en la instalación eléctrica, de tal manera que no ay un equilibrio entre el consumo de energ5a y la instalación que soporta este consumo.
2 (a construcción de edi0caciones sin el conocimiento de la carga eléctrica que se requerirá.
F. AR_JE6A:
2.1. ARM?NICA
:on frecuencias enteras o m;ltiplos de n;meros enteros de frecuencias fundamentales. 6uando estas se combinan con las ondas sinusoidales fundamentales forman una onda distorsionada, repetiti"a, no sinusoidal. quipos de consumo no lineal como computadoras y tele"isores debido al empleo de un circuito de recti0cación o fuente de poder, generan corrientes armónicas que pueden ocasionar problemas de distorsión lo cual se re%e1a enB 2
Mperación errática de equipo computarizado
2
:obre calentamiento de equipo y conductores
2
9alla prematura de equipos
2
Disparo de interruptores
F.F. :M(U6E_J A :3M: 7RMG(A:
2
antener ba1a la impedancia eléctrica
2
7reparar el circuito para que sea capaz de asimilar el contenido de corrientes armónicas que el equipo instalado "a a generar
2
Galancear correctamente las cargas en los conductores#fases &=' del suministro.
7or e1emplo es com;n obser"ar en grandes edi0cios que se de1a un tablero de uso e!clusi"o para conectar computadoras y equipos electrónicos. :i el tablero es trifásico, se tendrá en las tres fases un consumo como el de la tabla siguiente y por el neutro circularán las armónicas impares m;ltiplos de =, obser"ando que las corrientes en el neutro son superiores a los "alores de fase, situación que, si no es pre"ista por el proyectista producirá problemas. Jormalmente el conductor de neutro no tiene protección de sobrecarga.
6orriente &A rms' 9ase A
H-
9ase G
HH?
9ase 6
H=?
Jeutro
?H>
F.=. 963M: D (A: 6MRREJ3: AR_JE6A:
A. Resoa>0a /e >o/esa/ores /e >om;esa>0 /e a>tor /e ;ote>0a (os condensadores aumentan la distorsión de un sistema y contribuyen a producir el fenómeno de resonancia, es decir, un aumento de la distorsión enormemente ele"ado, que termina por acer colapsar condensadores o transformadores, si es que las protecciones no operan debido precisamente a la presencia de armónicas en el sistema. (a solución del problema consiste en agregar una inductancia en serie con el condensador de compensación reacti"a como se muestra en la 0gura ad1unta. :i bien, la distorsión puede disminuir le"emente, lo más rele"antes es que desaparecen los riesgos de resonancia. (os condensadores antiresonantes tienen precios superiores.
,.C0r>70to e70Baete arm0>o /e 7 s0stema >o >o/esa/ores /e >om;esa>0 /e a>tor /e ;ote>0a
C. Com;esa>0 /e ;ote>0a rea>t0Ba at0resoate
2.%. INCREMENTO DE PRDIDAS (as corrientes armónicas producen un incremento de las pérdidas. n el caso del transformador se producen dos pérdidas rele"antesB 2
(as pérdidas proporcionales a la resistencia de los arrollamientos y a la suma al cuadrado de las corrientes fundamentales y armónicas.
2
(as pérdidas por corrientes parásitas que son proporcionales al cuadrado de la corriente armónica y al cuadrado del orden de la armónica.
n cables y conductores de cobre sólo la primera de ellas está presente y por tanto, es relati"amente simple calcularlas con los procedimientos conocidos. 7ara el caso de transformadores el cálculo es más complicado. De no e!istir datos 0dedignos las pérdidas por corrientes parásitas son un -?S de las pérdidas por resistencia en los arrollamientos. F.?. RRMR: D EJ:3RUJ3M:
(a presencia de armónicas afecta se"eramente la lectura de los instrumentos.
A. Istr7metos /e a<74a /e t0;o ee>tro/0ám0>o
:u principio de funcionamiento es tal que indican el "erdadero "alor efecti"o &true rms' de la onda. Dado que emplean inductancias y sólo consideran usualmente asta la armónica ? en forma 0dedigna.
,. Istr7metos /0<0taes >o re>t09>a/or a a etra/a iden el "alor medio de la onda recti0cada. :i la onda tiene armónicas, el instrumento mide un "alor inferior al "alor e0caz. n la medición de corrientes como las registradas en las computadoras, el instrumento mide un =S menos que el "alor efecti"o &rms'.
C. Istr7metos /e Ber/a/ero Baor ee>t0Bo !tr7e rms# :on instrumentos digitales, que emplean un sensor que registra la ele"ación de temperatura por una resistencia por la cual circula corriente a medir. 7or tanto, el instrumento mide el "erdadero "alor efecti"o de la corriente o "olta1e, incluyendo todas las armónicas.
D.
Istr7metos ;ara me/0r arm0>as
7ara determinar el contenido armónico, no e!iste otro procedimiento que emplear un medidor de armónicas, los que en general despliegan en pantalla las formas de onda, el "alor de la fundamental, de cada armónica, el "alor efecti"o, el "alor má!imo y la distorsión total. =. 9U/A: D 6MRREJ3 J (A RD D 3ERRA
Algunos equipos electrónicos 0ltran la corriente alterna porque tienen un consumo no lineal. l "olta1e 0ltrado aparece como corrientes en el sistema de tierra que tienen frecuencias muy altas &asta - *+z' y que no están sincronizadas con la fundamental de < +z. stas corrientes que pro"ienen de diferentes equipos se combinan en su desplazamiento acia tierra. l resultado de esto son las fugas que se encuentran en los principales puntos de tierra. Mriginalmente la puesta a tierra tiene el propósito de seguridad, oy adicionalmente debe estar preparada para recibir corrientes adicionales. l mal funcionamiento de la cone!ión a tierra puede ocasionarB
2 2
:oc*s eléctricos. Enterferencias con los equipos.
7re"ención de estos problemas 2 2
antener ba1as las impedancias en la ruta a tierra. Disponer un plano del sistema de tierra detallado de tal manera que establezca claramente el origen, el destino de los cables y si estos pueden ser desconectados.
H. R/U(A6E_J D 4M(3AY (a regulación de "olta1e es una de las caracter5sticas rele"antes de la calidad de la red eléctrica. (a causa principal para de0nir las "ariaciones de "olta1e, con respecto al "alor nominal, se relaciona con garantizar el funcionamiento de equipos en rangos espec50camente determinados. (os equipos que son más afectados por una mala regulación de "olta1e son las luminarias &que disminuyen su "ida ;til cuando el "olta1e crece' y los motores eléctricos &que aumentan sus pérdidas y arrancan con di0cultad cuando el "olta1e es ba1o'. (as "ariaciones t5picas de "olta1e son las siguientesB 2 2 2
7ico de alto "olta1e. 6a5das de "olta1e. [7arpadeo\ de "olta1e.
7re"enir o solucionar estos problemas 2
6ircuitos dedicados para equipo electrónico especial con sus correspondientes instalaciones de bac* up como por e1emplo U7:. 2 mpleo de conductores adecuadamente dimensionados. 2 6ompensación del factor de potencia. 2 Un sistema de cone!ión a tierra con un buen diseño y mantenimiento.
2 Enstalación de eliminadores de sobretensión para protección de áreas cla"es.
'. FLUCTUACIONES DE (OLTAE
(as %uctuaciones de "olta1e no sólo incrementan F momentáneamente las pérdidas E R por calor sino que en mayor grado afectan el funcionamiento, rendimiento y "ida ;til de los equipos conectados al sistema. stas %uctuaciones son causadas principalmente por grandes cargas %uctuantes como los equipos de soldadura.
l primer método básico para mane1ar el problema y reducir sus efectos ser5a instalar un alimentador o subestación separada para este tipo de cargas este método tiende a aislar eléctricamente la carga %uctuante de la carga que requiere "olta1e uniforme.
:i esto no fuera posible, la "ariación brusca de corriente deberá limitarse a un m5nimo, el arranque de motores con "olta1e reducido ayuda a reducir la ca5da de "olta1e lo mismo que la corriente de arranque. !isten "arios métodos de arranque a "olta1e reducido y su selección para el caso determinado depende del tamaño y tipo de carga, ni"eles de fallo y otras consideraciones. :i las %uctuaciones persisten es recomendable utilizar equipos de regulación de "olta1e de alta "elocidad, como un transformador estabilizador de "olta1e delante del equipo de soldadura.
(a fuente de "olta1e para los equipos de soldadura no deberá "ariar más del -S, por deba1o del "alor nominal durante la soldadura. Una fuente de energ5a inadecuada puede causar una soldadura lenta o incluso malas soldaduras. ste punto adquiere mayor importancia cuando la carga de soldadura representa una porción considerable de la carga total de la planta.
). ARM?NICOS EN EL SISTEMA
Un armónico es una componente senoidal de una señal periódica que tiene una frecuencia que es un m;ltiplo entero de la frecuencia fundamental.
ntre los efectos producidos por los armónicos, se encuentranB
2
6alentamiento rotatorias.
en
cables
transformadores
y
máquinas
2
rrores en los medidores tipo inducción
2
Aparición de sobretensiones armónicas lo que ocasiona fallas, especialmente en bancos de condensadores
2
al funcionamiento de los equipos electrónicos de control, de protección, de medida y de telecomunicación.
(os efectos de los armónicos pueden eliminarse reduciendo la magnitud de las corrientes o "olta1es armónicos que se producen en el sistema. (a reducción puede acerse mediante la instalación de 0ltros o mediante cone!ión de la carga a un ni"el de tensión para el cual el efecto de los armónicos sea menos considerable.
l ob1eti"o de un 0ltro de armónicos es proporcionar una trayectoria a tierra de ba1a impedancia para los armónicos de "olta1e o corriente, con el 0n de facilitar su circulación a tierra y pre"enir su propagación en el resto del sistema. TA,LA I Cara>terst0>as m0tes /e as ;ert7r3a>0oes
T=rm0o em;ea/o
Des>r0;>0 Distorsión armónica l "olta1e de1a de ser sinusoidal la distorsión de "olta1e total es mayor que un ?S. (a corriente es superior al FS. Diferencia de "olta1e entre
7or el conductor de neutro circula la corriente debida a los desequilibrios entre cada fase y a componentes armónicas principalmente de órden =. l "olta1e en el conductor de neutro no debe ser superior a .< 4. 7uede medirse como "olta1e entre neutro y tierra.
TA,LA 2 Ee>tos /e a /0stors0 arm0>a E70;o
Ee>tos o3serBa/os
3ransformador
:obrecalentamiento si el factor K es ele"ado &superior a F.Q' y la carga es superior al )S de la nominal.
6ondensadores
(os condensadores &de compensación de factor de potencia de iluminación, por e1emplo' se queman si la corriente por ellos es más que -.= "eces su corriente nominal.
otores de inducción
6ables de cone!ión
quipos de computación
:obrecalentamiento y "ibraciones e!cesi"as si las distorsión de tensión es superior al ?S. :obrecalentamiento si el "alor efecti"o de la corriente &medido con un instrumento true rms' es superior al que soporta el cable. 7érdidas de algunos datos y daños en algunas componentes electrónicas debido a que el "olta1e má!imo es superior al nominal o a que e!iste un diferencial de "olta1e entre neutro y tierra.
TA,LA Me/0/as /e me4oram0eto /e 0staa>0oes e=>tr0>as >otam0a/as ; or arm0>as Pro8e>to o me4oram0eto E70;o o 0staa>0
