UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA E.A.P DE INGNERÍA ELÉCTRICA
LABORATORIO DE MEDIDAS ELÉCTRICAS II INFORME N°5 : MEDIDOR DE LA ENERGÍA ACTIVA MONOFÁSICA AUTOR: OCHOA GUEVARA GIANCARLO 10190234
CIUDAD UNIVERSITARIA, OCTUBRE DE 2015
Laboratorio de Medidas Eléctricas II
EXPERIMENTO N°5:
MEDIDOR DE LA ENERGÍA ACTIVA MONOFÁSICA I.
OBJETIVO Las mediciones de energía eléctrica que se efectúan mediante medidores o contadores, se utilizan para calcular el valor de la energía que se vende al consumidor, la compañía suministradora. También se utiliza para el control de la energía gastada en las redes eléctricas, fábricas industriales, etc., saber.
II.
FUNDAMENTO TEÓRICO El medidor de energía que más se usa es el de polo apantallado. La corriente alterna que fluye en las bobinas de tensión (Bv) y bobina de corriente (Bi), producen un campo magnético alterno que interactúan con el disco de aluminio (Ver figura Nº 1). El flujo magnético que se genera en la bobina de tensión está desfasado 90º respecto a la bobina de corriente, esto sucede porque el circuito magnético de la (Bv) se cubre con una hoja de cobre. El resultado es que el disco de aluminio experimenta un torque que lo hace girar. El par generado o torque es proporcional a: Tg = Kg V I cosg ………………… (1) Donde: Kg = constante de fabricación A este par se le opone el imán de frenado (imán permanente) para producir un imán opuesto que interactúa con el disco de aluminio. Este par de frenado es proporcional a la rotación del disco: Tf = Kf N
……………….. (2)
Donde: Tf = Torque de frenado. Kf = constante de fabricación. N = R. P. M. En el equilibrio igualando (1) = (2), la velocidad de rotación del disco es proporcional a V I Cosg.; es decir, a la potencia verdadera que consume la carga: Kg V I Cosg = Kf N Donde: N = Kd V I Cosg
Medidor de la energía activa monofásica
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III.
EQUIPOS E INSTRUMENTOS
1 Contador de energía monofásico 220 V- 10 A – 60 Hz.
1 Panel de carga resistiva
1 Voltímetro 0-300 V AC.
1 Amperímetros 0- 20 A AC. 1 Llave cuchilla monofásica
Cables de conexión
1 Cronómetro Digital
IV.
V.
PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS 1)
Instalar el circuito como se muestra en la figura Nº 2.
2)
Tomar valores de tensión y corriente, usando las lámparas de 100W en paralelo y contar el número de vueltas del disco del medidor monofásico, para un tiempo de 3 minutos.
3)
Tomar valores de tensión y corriente, cuando se instala las resistencias en paralelo de 80 W y contar el número de vuelta del disco del medidor monofásico para un tiempo de 3 minutos.
CUESTIONARIO 1. Presentar en forma tabulada los valores obtenidos en la experiencia
Valores obtenidos en el laboratorio POTENCIA de carga
Vo
VL
I
tiempo
#Vueltas
#Vueltas/tiempo
Watt
Volt
Volt
Amp
min
rev
RPM
3 x 100
227.6
225.9
1.35
3.17
8
2.5237
2 x 200
229.6
227.6
2.65
3
16
5.3333
Medidor de la energía activa monofásica
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2. Trazar las curvas V vs I, W vs V. Explique sus tendencias 3 2.5 2 o I
1.5 V vs I
1 0.5 0 227.5
228
228.5
229
229.5
230
Vo
250
200
e j e l e d o l u t í T
150
W vs V
100
50
0 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Título del eje
Ambas gráficas presentan un comportamiento lineal, en cuanto cambian los valores de V y W se puede distinguir claramente que los valores obtenidos para las distintas cargas se relacionan linealmente entre sí, esto es debido a que estamos trabajando con una carga netamente resistiva sin influencia de un factor de potencia o una eficiencia que modifique el comportamiento de la corriente.
Medidor de la energía activa monofásica
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3. ¿Cuál es la importancia del experimento? El presente experimento nos proporciona los datos necesarios para establecer una relación entre el consumo de potencia activa con los giros del disco del contador de energía. También obtener la energía de consumo por el circuito, utilizando los factores de conversión del medidor. Mejorar el factor de potencia del sistema con la potencia reactiva constante.
4. Describa los componentes del medidor utilizado en este experiencia
Conjunto del imán: El conjunto es totalmente estañado y el ajuste es obtenido a través de dos tornillos de elevada fuerza coercitiva que garantizan total estabilidad.
Numerador: El numerador es ciclo métrico auto posicionante. La estructura es de aluminio. Los tambores y engranajes son de material termoplástico de alta calidad.
Placa Indicadora: Es de una sola pieza, de aluminio y diseñada para fijarse sin necesidad de tornillos.
Tapa Principal del Medidor: Puede ser de vidrio o policarbonato. Tapa de la caja de Bornes: Puede ser de aluminio no quebradizo o material termoplástico transparente.
Cojinete Superior (Guía): El cojinete superior es fijado a presión. A través de un movimiento giratorio el mismo es convertible para la utilización de numerador unidireccional.
Medidor de la energía activa monofásica
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Bornes: Los bornes son de bronce niquelado (latón) y con dos tornillos para la fijación de cada uno de los conductores.
Cojinete Inferior: El cojinete inferior es del tipo magnético, utiliza el principio de repulsión magnética.
Base: Hecha de aluminio de silicio, incorpora el gancho de fijación del medidor, formando una única pieza.
Bastidor: Es una pieza única de acero estampado y totalmente protegida contra la corrosión. Posee un sistema para la fijación de los núcleos de las bobinas de tensión y corriente, proporcionando así una alta estabilidad en la configuración geométrica del elemento motor, garantizando al mismo tiempo un desempeño metro lógico excepcional.
Bobina de Tensión: El núcleo es de acero al silicio y el bobinado está protegido con material termoplástico garantizando así su alta rigidez dieléctrica.
Bobina de Corriente: Está fijada al bastidor con los tornillos, de modo de facilitar su cambio. El núcleo es de acero al silicio, los conductores poseen la adecuada sección y están cubiertos por un material aislante, esmalte o resina sintética, de última generación. El derivador magnético de sobrecarga (“shunt”) está fijado al núcleo de la bobina garant izando así un óptimo desempeño.
Caja de Bornes: Está hecha de material termoplástico con fibra de vidrio, con un alto grado de aislamiento eléctrico y excelente rigidez mecánica
5. ¿Cuáles son los factores que originan la creación de una gran variedad de medidores de energía?
Medidor de la energía activa monofásica
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6. ¿Cuáles son los esquemas de conexión interna de los medidores monofásicos?
V
O
O
O E -
+
7. ¿Cómo agruparía los medidores de energía para que cumplan su propósito? CLASIFICACIÓN DE LOS MEDIDORES
DE ACUERDO CON SU CONSTRUCCIÓN Medidores de inducción (Electrónicos) Es un medidor en el cual las corrientes en las bobinas fijas reaccionan con las corrientes inducidas en un elemento móvil, generalmente un disco, haciéndolo mover.
Medidores estáticos (Electrónicos) Medidores en los cuales la corriente y la tensión actúan sobre elementos de estado sólido (electrónicos) para producir pulsos de salida y cuya frecuencia es proporcional a los Vatioshora o Var-hora.
DE ACUERDO CON LA ENERGÍA QUE MIDEN Medidores de energía activa Mide el consumo de energía activa en kilovatios – hora.
Medidores de energía reactiva La energía reactiva se mide con medidores electrónicos que miden tanto la energía activa como la energía reactiva.
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DE ACUERDO CON LA EXACTITUD Medidores de clase 0.5 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.
Medidores 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.
Medidores clase 2 Es la clasificación básica e incluye los medidores monofásicos y trifásicos para medir energía activa en casas, oficinas, locales comerciales y pequeñas industrias con cargas menores de 55 kW. El índice de clase 0,5, 1, y 2 significa los límites de error porcentual admisible para todos los valores de corriente entre el 10% nominal y la I máxima con un factor de potencia igual a uno.
DE ACUERDO CON LA CONEXIÓN EN LA RED Monofásico bifilar Se utiliza para el registro de consumo en una acometida que tenga un solo conducto activo o fase y un conductor no activo o neutro.
Medidor monofásico trifilar Se utiliza para el registro del consumo de una acometida monofásica de fase partida(120/240 V) donde se tienen dos conductores activos y uno no activo o neutro.
Medidor bifásico trifilar Se utiliza para el registro del consumo de energía de una acometida en B.T de dos fases y tres hilos, alimentadas de la red de B.T de distribución trifásica.
Medidor trifásico tetrafilar Se utiliza para el consumo de energía de una acometida trifásica en B.T de tres fases y cuatro hilos.
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Medidor trifásico trifilar Se utiliza para el registro de consumo de energía de una acometida trifásica de tres fases sin neutro.
8. Con los valores que se tomaron en este experiencia, cuál es el porcentaje de error que existe entre el contador de energía y midiendo la potencia con los instrumentos de V e Y. Explicar Para ello calculamos las potencias medidas para las dos formas de medición
Voltímetro – Amperímetro: = Medidor: =
POTENCIA de carga
Vo
VL
I
Watt
Volt
Volt
Amp
3 x 100
2 x 200
227.6
229.6
225.9
227.6
tiempo #Vueltas #Vueltas/tiempo min
1.35
rev
3.17
2.65
RPM
8
3
Tipo de medición
Watt /hora
Costo(en soles)
Medidor
218044.2
65.41
Volt - Amp
219574.8
65.87
Medidor 460800.0 Volt - Amp 434260.8
138.24 130.28
2.5237
16
5.3333
Para 100 W:
% =
218.0442 − 219.5748 218.0442
100% = −0.70198%
Para 200 W: % =
460.8 − 434.2608 460.8
100% = 5.7593 %
9. Calcular la cantidad de energía activa consumida en este experiencia y cuánto se tiene que pagar, si el valor tarifario de BT5 es por cargo de energía 0.3 soles /Kwh (Ver el recuadro anterior)
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VI.
OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
Nunca destape el medidor, puede alterarse el mecanismo de medición, además, corre el riesgo de sufrir una descarga eléctrica. El medidor trifásico alimenta potencias superiores a 6 kW a diferencia del medidor monofásico que alimenta potencias inferiores a 6 kW.
VII.
Sabemos que el giro del disco del medidor depende del consumo de energía. Además, no todos los medidores tienen la misma velocidad de giro, este depende del modelo, el cual está determinado por una constante (rev / kW/h)
La constante del medidor determina cuántas revoluciones dará el disco para registrar 1 kW/h.
A medida que se va agregando más carga al circuito, la corriente que se consume aumenta.
Al aumentar la corriente de consumo, el disco del medidor gira con más velocidad.
El motor consume baja potencia activa y su potencia reactiva es mayor en comparación de elementos resistivos.
Al colocar más cargas resistivas al circuito, el factor de potencia aumenta.
La velocidad a la que gira el disco del medidor es directamente proporcional al consumo de energía
BIBLIOGRAFIA
Fundamento de Metrología Eléctrica, Andrés M. Karcz, Tomo-I
Medidor de la energía activa monofásica
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