Informe Final Experimento Nº05 EE391N
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
CONTRASTE DE MEDIDORES ESTÁTICOS ELECTRÓNICOS CICLOMÉTRICOS Y DIGITALES DIG ITALES CON EL EQUIPO PATRÓN ZERA-TIPO-308
LABORATORIO Nº 5 INFORME FINAL CURSO: LABORATORIO DE MEDIDAS ELÉCTRICAS I
DOCENTE: YAURI ROJAS, OSWALDO / SANDOVAL RODRIGUEZ ALBERTO ALUMNOS:
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Informe Final Experimento Nº05 EE391N CONTRASTE DE MEDIDORES ESTÁTICOS ELECTRÓNICOS CICLOMÉTRICOS Y DIGITALES CON EL EQUIPO PATRÓN ZERA-TIPO-308
I)
OBJETIVOS: Usando los equipos patrón Zera TPZ-308 y ST-1000 contrastamos un medidor electrónico estático de energía eléctrica y emitir un protocolo de los ensayos y
mediciones realizados. Hay tres razones importantes para la medición de energía y adicionales a la necesidad de determinar el funcionamiento el estado del sistema eléct rico.
Proveer datos para una auditoria energética
Dar una distribución apropiada de los costos de la energía eléctrica a departamentos o secciones de manera individual basados en las lecturas de los medidores.
Proveer datos históricos sobre los cuales basar los estándares de electricidad para un producto facturado o un servicio ofrecido, y evaluara el desempeño contar el est ándar.
II)
FUNDAMENTO TEÓRICO Como se sabe la energía eléctrica es a la forma de energía resultante de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente eléctrica entre ambos para obtener trabajo, sabiendo que la energía eléctrica puede transformarse en muchas otras formas de ener gía, tales como la energía luminosa o luz, la energía mecánica y la energía térmica. Pues bien, la energía eléctrica tiene una gran importancia para el desarrollo de una zona habitada por sus diversas y múltiples aplicaciones, es así que es importante cuantificar el consumo de energía eléctrica en los diversos puntos o usuarios que utilizan este importante elemento. Las compañías eléctricas que venden "electricidad", deben saber cuánta electricidad consume cada uno de sus clientes. De otra manera, no tendrían forma de saber cómo facturar. Esto lo hacen por medio de un Medidor de Energía o Contador eléctrico (llamado también Vati-horímetro), por cada consumidor.
El método potencia-tiempo o método de rotor; se mide el tiempo que tar da en girar, un determinado número de vueltas, el disco al aplicar al medidor una determinada potencia. Si se conoce la constante Cn del medidor expresado e n Kw-h/rev y la potencia
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Informe Final Experimento Nº05 EE391N P medida con un vatímetro, se calcula el tiempo nominal Tn que debe tardar el disco en efectuar N número de vueltas. El tiempo Tn será:
=
∗∗∗
Midiendo el tiempo Tm (tiempo medido) realmente transcurrido se obtiene el error relativo.
%=
−
El error absoluto es D = Tn – Tm; este concepto no se utiliza e n medidores de energía. En las figuras n° 1 y n°2, se muestran los diagramas de los circuitos que se utilizan para el contraste con carga ficticia y la verificación con carga, respectivamente, de medidores monofásico y trifásico.
MEDIDOR DE ENERGÍA ELÉCTRICA: El medidor de consumo eléctrico también es conocido como medidor de energía eléctrica. Es un tipo de medidor para medir la energía eléctrica. Recoge el voltaje y corriente de la fuente de energía, convierte la información en salida de pulso (proporcional a la energía eléctrica) y tiene la información visualizada en un registro o un visor digital. El medidor de energía eléctrica es un aparato que contabiliza la energía en las líneas y redes de corriente alterna, tanto monofásicas y trifásicas. Estos instrumentos funcionan bajo el principio de inducción magnética, producido por la circulación de corriente.
Medidores totalmente electrónicos: La medición de energía y el r egistro se realizan por medio de un proceso análogo-digital (sistema totalmente electrónico) utilizando un microprocesador y memorias. A su vez, de acuerdo a las facilidades implementadas, estos medidores se clasifican como:
-
Medidores de demanda: miden y almacenan la energía total y una única demanda en las 24 hs. (un solo períodos, una sola tarifa).
-
Medidores multitarifa: miden y almacenan energía y demanda en diferentes tramos de tiempo de las 24 hs., a los que le corresponden diferentes tarifas (cuadrantes múltiples). Pueden registrar también la energía reactiva, factor de potencia, y parámetros especiales adicionales.
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Informe Final Experimento Nº05 EE391N Para los pequeños consumidores, industriales y domiciliarios, se mantiene aún el uso de medidores de inducción de energía activa y reactiva. Para los medianos consumidores se instalan generalmente medidores electrónicos. Para los grandes consumidores, a fin de facilitar la tarea de medición y control, el medidor permite además la supervisión a distancia vía módem (en muchas marcas incorporado al medidor).
Medidores de energía activa: Mide el consumo de energía activa en kilovatios – Hora Clase 1 Incluye los medidores trifásicos para medir energía activa y reactiva de grandes consumidores, para clientes mayores de 55 kW Cuando el cliente es no regulado la tarifa es horaria, por tanto el medidor electrónico debe tener puerto de comunicación o modem para enviar la información a través de la línea telefónica
III)
IV) UNI-FIEE
EQUIPOS A UTLIZAR EN LOS ENSAYOS Y PRUEBAS
Un Equipo Patrón, Marca: ST-1000, Clase 0.01.
Un Equipo Patrón, Marca: Zera, Tipo, TPZ 308-06, Clase: 0.1 – Alemania
Un Autotransformador
Un Elevador de Tensión
Un Amperímetro Digital
Un Voltímetro digital
Un Higrómetro Digital de 0-100 °C y 100 % humedad relativa
Un Cronómetro Digital de 0-50 °C – 0 – 100 % humedad relativa
Una Fuente de Calibración TRANSLITE 0-0.5 / 1.5 / 15 / 60 A – 60 Hz.
CIRCUITOS A UTILIZAR Página 4
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1 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS MEDIDORES DE ENERGIA ACTIVA MONOFASICOS 1.1 ALCANCE Estas especificaciones cubren las condiciones técnicas requeridas para la fabricación, pruebas y entrega de medidores de energía activa monofásicos para emplearse en las conexiones domiciliarias.
1.2
NORMAS APLICABLES
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Los medidores de energía activa, materia de la presente especificación, cumplirán con las prescripciones de la siguiente norma:
INDECOPI NMP 006 – 1997 Medidores de Energía activa para Corriente alterna de clases 0,5; 1 y 2 (equivalente a IEC 521)
1.3
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS Los medidores de energía activa monofásicos para corriente alterna tendrán las siguientes características:
Diseño
1.4
:
Electrónico
Clase de precisión
:
Tensión nominal :
220 V
Corriente nomina :
10 A
Frecuencia
:
Número de hilos :
2
Medición
Energía activa
;
1
60 Hz
REQUISITOS MECÁNICOS Los medidores se diseñarán y construirán de tal manera que no presenten ningún peligro en servicio normal y en condiciones normales de uso, para asegurar especialmente:
La protección de las personas contra las descargas eléctricas. La protección de las personas contra los efectos de una temperatura excesiva. La no propagación del fuego.
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Informe Final Experimento Nº05 EE391N Desde el punto de vista mecánico, los medidores cumplirán con las prescripciones del numeral 5. de la norma NMP-006.
1.5
REQUISITOS ELÉCTRICOS Las características eléctricas de los medidores se indican en la tabla características técnicas garantizadas.
1.6
MARCADO DE MEDIDORES Placa de características
Cada medidor debe llevar las indicaciones que se establecen en la norma NMP-006. Las marcas deberán ser indelebles, fácilmente visibles y legibles desde el exterior. Diagrama de conexión y marca de bornes
Cada medidor debe llevar de manera indeleble el diagrama de conexión. Si los bornes del medidor llevan marcas deben reproducirse en el diagrama.
1.7
ENSAYOS DE PRECISIÓN Condiciones bajo los cuales deben realizarse los ensayos Estas condiciones están definidas en la norma NMP-006
Límites de los errores
Cuando el medidor se encuentre en las condiciones nominales indicadas en 8.1, los errores, en porcentaje, no deben exceder los límites para la clase de precisión pertinente, indicados en las tablas 11 y 12 de la norma NMP-006-1997.
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Informe Final Experimento Nº05 EE391N Ensayo de la constante de medidor
Se debe verificar que la relación entre el número de revoluciones del rotor del medidor y las indicaciones del integrador sea correcta.
Ensayo de sobrecorrientes de corta duración
El circuito de ensayo debe ser prácticamente no inductivo. Después de la aplicación de la sobrecorriente de corta duración, manteniendo la tensión en los bornes del medidor, se debe dejar a éste en reposo durante el tiempo suficiente para que pueda recuperar la temperatura inicial con el o los circuitos de tensión alimentados (aproximadamente una hora).
Los medidores monofásicos de conexión directa deben ser capaces de soportar un impulso de corriente, cuyo valor de cresta sea igual a 50 veces la corriente máxima (o a lo sumo 7 000 A) y que conserve un valor superior a 25 veces la corriente máxima (o a lo sumo 3 500 A) durante 1 ms.
Después de este ensayo, la variación del error no debe exceder el valor indicado en la tabla 16 de la norma NMP-006-1 997.
Ensayo de influencia del autocalentamiento
Después de haber alimentado los circuitos de tensión nominal durante por lo menos 1 hora y sin estar alimentados los circuitos de corriente, se debe aplicar la máxima corriente a estos últimos. El error del medidor debe ser medido con un factor de potencia igual a la unidad inmediatamente después de aplicar la corriente, continuando a intervalos lo suficientemente cortos para permitir un trazado correcto de la curva de variación del error en función del tiempo.
El ensayo debe realizarse durante por lo menos 1 hora y, en todo caso, hasta que la variación observada durante un periodo de 20 minutos no sobre pase el 0,2%. El mismo ensayo debe realizarse con un factor de potencia de 0,5 inductivo.
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Informe Final Experimento Nº05 EE391N La variación del error medida como se especificó anteriormente, no debe exceder los valores indicados en la tabla 17 de la norma NMP-006-1 997.
ENSAYOS DE ARRANQUE EN VACÍO Para estos ensayos, las condiciones y valores de las magnitudes de influencia deben ser los indicados en 8.1 con excepción de las modificaciones especificadas en la norma NMP-006.
AJUSTE El medidor estará equipado de los medios de ajuste y regulado de tal manera que cumpla la norma NMP-006; debe poder ser regulado posteriormente, por lo menos dentro de los márgenes indicados en la tabla 19 de la norma NMP-006-1997.
CUESTIONARIO
1. Explicar el principio de funcionamiento del medidor de energía usado en esta experiencia. 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 o joyas; la velocidad del disco va de acuerdo a la magnitud de la carga que se encuentre conectada. El e je 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 la mayoría un adicional que corresponde a los decimales. La integración depende del fabricante, el cual nos 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 kWh.
2. Explique el método empleado en el contraste del medidor de energía triásico.
En nuestra experiencia realizamos la conexión del circuito que se muestra en la figura N°3, y mediante una carga colocada al medidor de energía y con un tiempo base o tiempo medido (Tm) igual a 3 minutos, pasamos a medir el valor del tiempo nominal mediante la siguiente ecuación:
=
∗∗∗
Para la cual tuvimos que tomar todos nuestros valores de número de vueltas y la potencia P. Y así lograr encontrar nuestro tiempo nominal Tn, lo cual nos indicara directamente un error y
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Informe Final Experimento Nº05 EE391N el cual debe estar dentro de lo establecido en normas y así llegamos a realizar nuestro contraste de medidor de energía 3Φ.
3. Qué importancia tiene el tiempo nominal en la experiencia realizada. Es el factor más importante en esta experiencia pues mediante ella y con nuestro Tm igual a 180 segundos, lograremos hallar nuestro error relativo mediante
%=
−
Y asi podemos realizar nuestro contraste del medidor de energía, es decir que nuestro factor de tiempo nominal es el más importante y es por ello que depende de nuestros parámetro hallados como potencia P, Cn, y el número de vueltas N.
4. Explicar otros métodos de contraste de los medidores de energía. Existen varios métodos de contraste y la elección de un método depende del instrumental disponible, de la cantidad y de los tipos de medidores que hay que contrastar periódicamente. Otros métodos muy usados son del contraste por medio del vatímetro patrón y cronometro y también el contraste por medio del contador patrón. El contador patrón es un instrumento especialmente construido con el error prácticamente igual a cero. El contraste de contadores mediante el contador patrón puede realizarse de 2 formas:
Cuando hay necesidad de verificar el medidor en el lugar de su instalación (in situ)
En los laboratorios de medidas eléctricas o en laboratorios de contraste. Y en estos dos tipos de contraste de contadores de energía se puede efectuar de 2 maneras:
Con carga real, es decir utilizando la carga propia de la instalación
Con carga practica Según las normas el contraste se debe hacer con potencia nominal (100%) y fraccionada (50, 25 y 10 %) y con varios valores de factor de potencia.
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5. Que influencia tiene el cosΦ inductivo o capacitivo en la lectura del medidor de energía. Explicar. Bueno el factor de potencia está relacionado directamente con nuestra potencia activa o útil mediante la siguiente expresión:
= . Para un sistema monofásico. = √ 3 .
Para un sistema trifásico.
Entonces nos podemos dar cuenta que si tenemos un factor de potencia bajo, como en el caso de tener muchas cargas inductivas, nuestra corriente va tender a un mayor consumo de corriente, aumento de las perdidas e incremento de las caídas de tensión en los conductores, sobrecarga de transformadores, generadores y líneas de distribución y por ende un aumento en la facturación eléctrica y llevándolo a la pregunta una medición mayor en la lectura del medidor.
OBSERVACIONES Y/O CONCLUSIONES
I.
-
Para hallar nuestro tiempo nominal se debe de tener en cuenta que nuestro Cn debe estar en KW-h/rev, sino nuestros valores serán completamente erróneos.
-
Tener en cuenta que para nuestro medidor de energía trifásico su Kd = 7.2 W-h/rev.
-
En una carga resistiva, el factor de potencia es aproximadamente unitario a pesar de la presencia del medidor trifásico que contiene elementos reactivos.
-
En un carga inductiva y resistiva, el factor de potencia es menor que la unidad.
-
Para calcular los Kw-h, se debe tener presente la constante del medidor y además podemos hallarlo de dos maneras, mediante su constante Kd y por otra parte mediante nuestra potencia P y el tiempo medido Tm expresado en horas.
BIBLIOGRAFIA
http://electroraggio.com/fs_files/user_img/mediciones/contadores%20de%20energia.pdf http://www.osinerg.gob.pe/newweb/uploads/Publico/II%20FORO%20REGIONAL%20ELEC TRICIDAD%20TACNA%202011/JAVIER%20AGUILAR-ImplementLabContraste.pdf http://www.distriluz.com.pe/electrocentro/04_cliente/info03.html
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