Funcionamiento de Un Analizador de Red

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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. Existe una gran variedad de analizadores los cuales exportan o muestran los parámetros eléctricos directa o indirectamente a través de Display y transmiten por comunicaciones todas las magnitudes eléctricas medidas y/o calculadas. Además, un mismo analizador puede contener varios softwars, cuyas aplicaciones vayan destinadas a distintos tipos de análisis. Algunos analizadores son expandibles o modulares, pudiendo dotarlos de funciones adicionales asociables a cualquier parámetro eléctrico medido o calculado. Un Analizador de Redes es un instrumento capaz de analizar las propiedades de las redes eléctricas, especialmente aquellas propiedades asociadas con la reflexión y la transmisión de señales eléctricas, conocidas como parámetros de dispersión (Parámetros-S). Los analizadores de redes son más frecuentemente usados en altas frecuencias, que operan entre los rangos de 9 kHz hasta 110 GHz. Este tipo de equipo es ampliamente utilizado en la fabricación de amplificadores de alta potencia y en filtros para señales de radiofrecuencia para obtener la precisión requerida en los parámetros de respuesta a las señales. Existen también algunos tipos de analizadores de redes especiales que cubren rangos más bajos de frecuencias de hasta 1 Hz. Estos pueden ser usados por ejemplo en el

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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.

Existe una gran variedad de analizadores los cuales exportan o muestran los parámetros eléctricos directa o indirectamente a través de Display y transmiten por comunicaciones todas las magnitudes eléctricas medidas y/o calculadas.

Además, un mismo analizador puede contener varios softwars, cuyas aplicaciones vayan destinadas a distintos tipos de análisis. Algunos analizadores son expandibles o modulares, pudiendo dotarlos de funciones adicionales asociables a cualquier parámetro eléctrico medido o calculado.

Un Analizador de Redes es un instrumento capaz de analizar las propiedades de las redes eléctricas, especialmente aquellas propiedades asociadas con la reflexión y la transmisión de señales eléctricas, conocidas como parámetros de dispersión (Parámetros-S). Los analizadores de redes son más frecuentemente usados en altas frecuencias, que operan entre los rangos de 9 kHz hasta 110 GHz.

Este tipo de equipo es ampliamente utilizado en la fabricación de amplificadores de alta potencia y en filtros para señales de radiofrecuencia para obtener la precisión requerida en los parámetros de respuesta a las señales.

Existen también algunos tipos de analizadores de redes especiales que cubren rangos más bajos de frecuencias de hasta 1 Hz. Estos pueden ser usados por ejemplo 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

Los analizadores de red tienen la capacidad de obtener medidas de los siguientes parámetros

- Tensión promedio por fase (V)- Tensión máxima por fase (V)- Tensión mínima por fase (V)- Corriente promedio por fase (A)- Corriente máxima por fase (A)- Potencia activa trifásica (kW)- Potencia inductiva trifásica (kVAR)- Potencia capacitiva trifásica (kVAR)

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- Factor de potencia trifásico- Energía activa (kWH)- Energía reactiva inductiva (kVARH)- Energía reactiva capacitiva (kVARH)- Frecuencia del sistema (Hz)- Distorsión Armónica (THD)

2.1. ARMONICOS

Son voltajes y corrientes con frecuencias múltiplos enteros de la frecuencia fundamental (60Hz). Los armónicos son generados por las cargas no-lineales. Es decir, es la distorsión de la forma de onda está compuesto de una onda senoidal fundamental a 60Hz tal como de 3er orden (180Hz), de 5to orden (300Hz), si las cuales se adicionan dando como consecuencia una onda distorsionada.

2.2. FLICKER

El flicker es una impresión subjetiva de la fluctuación de iluminación o variación notoria instantánea de los niveles de iluminación, ocasionada por fluctuaciones de tensión en la red de alimentación eléctrica origina en quien la percibe una sensación desagradable.

El flicker depende fundamentalmente de la frecuencia, amplitud y duración de las fluctuaciones de tensión que lo causan. Estas oscilan entre los 0,5Hz y los 30Hz de frecuencia. La tolerancia del flicker es de 1Pst (nivel de severidad de corta duración).

El flicker de la línea de distribución eléctrica a las fluctuaciones de tensión que son percibidas por el ojo humano como un parpadeo molesto de la iluminación. Estas fluctuaciones pueden ser causadas por cargas pesadas intermitentes tales comosoldadoras de arco, o pueden deberse a oscilaciones del sistema interconectado. Existen normas que regulan el nivel de flicker aceptable.

2.3. DISTORSION ARMONICA (THD) DE TENSION Y CORRIENTE

Las corrientes armónicas al circular por el sistema de potencia producen caídas de voltaje armónicas que son capaces de distorsionar la onda de voltaje de suministro. La forma de evaluar un voltaje o una corriente distorsionada es a través del parámetro denominado distorsión armónica total THD(Total Harmonic Distorsión).

2.4. PARAMETROS S (SCATTERING)

Los parámetros de dispersión S o "Scattering" permiten la caracterización de elementos en alta frecuencia, mediante el censado y medición de ondas de tensión incidentes y reflejadas, hacia y desde los puertos de señal de los dispositivos activos o pasivos empleados en los distintos sistemas que emplean

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señales de Radiofrecuencia o Microondas. Estos parámetros son obtenidos utilizando Analizadores de Redes, los cuales son instrumentos que permiten la medición directa de los mismos.

2.5. VALOR EFICAZ

Se llama valor eficaz de una corriente alterna, al valor que tendria una corriente continua que produjera la misma potencia que dicha corriente alterna, al aplicar sobre una misma resistencia.

2.6. POTENCIA Y FACTOR DE POTENCIA

Existen tres cantidades estándares asociadas a la potencia:

- Potencia Aparente (S).- Potencia Activa (P).- Potencia Reactiva (Q).- El factor de Potencia (Fp).

2.7. OTROS PARAMETROS

- Máxima demanda potencia activa, activa y reactiva;- Tensión de línea o fase- Intensidad de línea- Frecuencia

3. ARQUITECTURA BASICA DE UN ANALIZADOR DE REDES

Los modelos que se pueden encontrar más frecuentemente son los de dos puertos, pero también existen modelos de cuatro puertos en el mercado, y algunos cuentan con algunas mejoras para su fácil operación, como pantalla sensible al tacto y la posibilidad de conectarle un ratón o teclado por medio de puertos PS/2 o USB, Inclusive los modelos más modernos cuentan con una plataforma en base Windows por lo que su operación se simplifica considerablemente.

4. ANALIZADORES DE REDES EN BAJA, MEDIA Y ALTA TENSION.

Los analizadores tienen como misión la medida de los principales parámetros eléctricos, las 24h.

Las redes de media tensión, se utilizan principalmente para realizar el suministro de energía a los clientes de tipo industrial y para acercar aun más la energía a los clientes de baja; a los que se distribuirá mediante las segundas, redes de baja tensión desde los centros de transformación. Es evidente que, el diseño y operación de todo elsistema de energía eléctrica requiere una adecuada planificación para garantizar su correcto funcionamiento en todo momento y en el futuro.

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La planificación de redes de distribución implica la obtención del programa de actuaciones futuras a realizar en la red, de modo que permitan alcanzar unos determinados objetivos, para tener un funcionamiento adecuado de la red. El objetivo principal consiste en dar un suministro de calidad optimizando costos.

Según modelo, tiene posibilidad de captar señales procedentes del centro de transformación, ya sean de tipo analógico o digital:

- Estado interruptor alta y baja tensión- Temperatura del centro- Temperatura, presión y nivel liquido del transformador- Estado clima, sistema ventilación, incendios, etcetera.- Detección de acceso, ocupación e intrusión.- Etcétera

5. BENEFICIOS DE ANALIZADOR DE REDES

5.1. AHORRAR- Detectar y prevenir el exceso de consumo (kW・h)- Analizar curvas de carga para ver donde se produce la máxima demanda de

energía- Dimensionar baterías de condensadores que compensen la reactiva (consumo de

kVAR)- Detectar fraude en los contadores de energía

5.2. PREVENIR

Estos equipos son ideales para realizar mantenimientos periódicos del estado de la red eléctrica tanto en baja como en media tensión, ver curvas de arranque de motores, detectar posibles saturaciones del transformador, cortes de alimentación, pobre calidad de suministro, etc.

5.3. SOLVENTAR

Poder analizar donde tenemos un problema en una red eléctrica para poder solucionar problemas de disparos intempestivos, fugas diferenciales, calentamiento de cables, resonancias de la batería con el transformador, armónicos, perturbaciones, flicker, desequilibrios de fases, etc. Al mismo tiempo, nos permite diseñar los tamaños adecuados para los filtros activos o pasivos de armónicos, filtros para variadores de velocidad, etc.´

6. RECOMENDACIONES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

Se recomienda realizar el monitoreo a circuitos alimentadores y derivados anualmente o cuando se presenten problemas de sobrecalentamiento, cargos por bajo factor de potencia, cargos inesperados por consumo de energía, entre otros.

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10. ATENCION EN EL USO DEL ANALIZADOR DE RED / AVISO DE SEGURIDAD:

- No use ni el analizador de redes, las pinzas ni el cable cuando sea evidente que están dañadas.

- Tenga mucho cuidado sobre todo cuando efectue mediciones en conductores de platinas y de conductores de Bus.

- Para evitar daños en el analizador de red, efectúe por favor únicamente mediciones dentro de los rangos de especificados (evitando los limites de los rangos). Tenga siempre en cuenta las indicaciones de advertencia.

- No exponga el analizador de red a temperaturas extremas, a la radiación solar directa, a humedad relativa extrema o al agua.

- Evite sacudidas extremas. Coloque el analizador de red siempre con cuidado.

- Antes de encenderlo debería estabilizar el analizador de red a la temperatura ambiental (importante cuando se transporta de lugares fríos a calientes y viceversa).

- Los trabajos de reparación y manutención, así como la simple apertura del analizador de red eléctrica deben ser efectuados únicamente por técnicos cualificados de PCE Group.

- No apoye el analizador de red con su parte frontal contra la superficie de trabajo para evitar posibles daños en el dispositivo de mando.

- Use el analizador de red en interiores de edificios. En caso que lo haga en el exterior únicamente cuando las condiciones ambientales sean secas.

- No exponga el analizador de red mientras lo está usando a radiación solar directa, altas temperaturas, alta humedad o humedad de condensación.

- El analizador de red no está protegido contra polvo y agua (tenga esto muy en cuenta).

- No exponga el analizador de red en áreas corrosivas o de gases explosivos.

- No use nunca el analizador de red con manos húmedas.

- Utilice siempre los trajes de seguridad (guantes especiales...).

-Antes de conectar las líneas de prueba o las pinzas, desconecte siempre con anterioridad el medidor.

- Para evitar daños o un corto circuito, deje el objeto a medir sin corriente antes de conectarlo al analizador de red o a las pinzas.

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- Las entradas de medición no están separadas unas de otras. Cuando conecta una parte, las demás también están en funcionamiento.

- Retire todas las líneas de medición que no desee usar de las instalaciones.

- Conecte primeramente el cable de prueba al analizador de red y después a la pieza a comprobar.

TIPOS DE ANALIZADOR DE REDES

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Para hacer las instalaciones tan eficientes como sea posible, es esencial conocer los detalles de su comportamiento y su consumo. Esto permite identificar y eliminar las pérdidas de potencia, así como optimizar el uso de la electricidad. Es posible trabajar de forma más eficiente si se comienza midiendo los parámetros eléctricos.

El analizador de red se caracteriza por medir parámetros de la red eléctrica, de modo que podemos cuantificar además de prevenir y solventar problemas asociados a cualquier red. Contribuye con la calidad de energía.

Por el uso del analizador de redes podemos clasificarlo en 2 grupos:

- analizador de red de panel(fijo en tableros o en rieles)- analizador de red portátil(transportable)

ANALIZADOR DE RED DE PANEL

En este trabajo nos centraremos en un equipo en particular tratando de explicar, el funcionamiento de los analizadores de redes.

ANALIZADOR DE RED (ABB-M2M)

1. GENERALIDADES

El analizador de redes tiene funciones de análisis avanzado que permiten una medida efectiva de los principales parámetros eléctricos en redes trifásicas o monofásicas: tensión, corriente, frecuencia, factor de potencia, potencia activa y reactiva, energía activa y reactiva.

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Integrado en paneles eléctricos de media o de baja tensión, el analizador permite la medida y el análisis en tiempo real de los parámetros eléctricos, así como la verificación de la calidad de la energía gracias a la medida de THD. También mantiene el consumo del sistema bajo control, puede dar cifras en kg C02 para asegurar un uso más eficiente y racional de la energía.

En sistemas industriales donde el consumo de energía es muy importante, monitorizar la potencia absorbida y medir la máxima demanda es indispensable para evitar pagar penalizaciones a la compañía eléctrica. Adicionalmente se tiene la posibilidad de mantener la calidad de los parámetros eléctricos bajo control, con resultados positivos en los costos de operación y de seguridad.

Este dispositivo es capaz de transmitir todos los parámetros medidos mediante protocolos de comunicación avanzados, lo que facilita su integración en redes Modbus RTU, Modbus TCP/IP y Profibus DP.

Para la integración con sistemas de supervisión y control están disponibles salidas de pulsos digitales para controlar remotamente el consumo de energía activa y reactiva.

Salidas digitales programables como umbrales de alarmas con activación retardada e histéresis. Salidas relé con corriente nominal hasta 16A, y salidas análogicas con rangoProgramable (0-20 mA o 4 -20mA) para gestión remota de eventos y estados.

2. TOMA DE DATOS

El analizador de red está en capacidad de realizar las siguientes mediciones:

- Mediciones maximos y minimos.- Maximo y minimo de la medicion.- Max. /Min. Voltaje por fase.- Max. /Min. Corriente por fase.- Max. /Min. Corriente neutral.- Max. /Min. Frecuencia.- Max. /Min. Factor de potencia.- Max. /Min. KW, Kvar, KVA.- Maxima demanda de voltaje por fase.- Maxima demanda de Amperes por fase.- Status de la informacion.- Rotacion de fase. Status del relevador.- Contadores. Comunicacion TXD, RXD.- Mediciones en tiempo real.- Voltaje L-L.- Voltaje L-N por fase.- Corriente por fase.- Corriente neutral.- Frecuencia.

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- Factor de potencia.- Potencia activa.- Potencia reactiva.- Potencia aparente.- KW, Kvar, kVA, FP por fase.

3. CARACTERISTICAS TECNICAS

TENSIÓN DE ALIMENTACIÓN [V] De 24 a 240 V c.a./c.c.De 48 a 240 V c.a./c.c. M2M ETHERNET, M2M PROFIBUS, M2M I/O

RANGO DE FRECUENCIA [HZ] 45 – 65

FUSIBLE DE PROTECCIÓN T 0.5 A de 24 V a 100 VT 0.25 A de 100 V a 240 V

CONSUMO [VA] 7 max

TIPO DE MEDICIÓN TRMS con muestreo.

PRECISIÓN DE LAS MEDICIONESTensión ± 0,5% F.E. ± 1 dígitoCorriente ± 0,5% F.E. ± 1 dígitoFrecuencia 40.0 ÷ 99.9: ± 0.2% ± 0.1100 ÷ 500: ± 0.2% ± 1Factor de potencia ± 1% ± 1 dígito (desde cosØ= 0.3 Inductivo a cosØ= 0.3 Capacitivo)Potencia activa ± 1% ± 0.1% F.E. (de cosØ= 0.3 Inductivo a cosØ= 0.3 Capacitivo)Energía activa Clase 1Rango de mediciónTensión [V] De 10 a 500 aprox. TRMS VL-N. Visualización con 0 decimales.Corriente [A] De 50 mA a 5 A TRMS. Visualización en A con 2 decimales.Frecuencia [Hz] De 40 a 500Con 1 decimal hasta 99,9 y 0 decimales por encima de 100Factor de potencia

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Visualización con 2 decimalesInstalaciónRedes de distribución Baja y media tensión.Conexión monofásicaConexión trifásica con neutro - trifásica sin neutroEntradas de corriente [A] Utilizar siempre Transformador corriente externo.Primario de 1 a 10000 A c.a. aprox.Secundario 5 A y 1A c.a.Frecuencia de actualización de los datos 2 veces/segundo

Nota:En el caso de secundario del TA a 1A la clase de precisión se reduce a 2,5% F.E. +/- 1 dígito, en el rango 5-100% F.E.Entradas de tensión [V] Conexión directahasta 500 c.a. aprox.Conexión indirecta con Transformador tensión:Primario de 60 a 60000 V c.a. aprox. Secundario de 60 a 190 V c.a.Nota: En el caso de secundario del TT inferior a 100 V la clase de precisión se reduce a 2,5% F.E +/- 1 dígito, en el rango 5-100% F.E.Fusible de protección para las entradas de tensión [A] 0.1

MEDIDA DISTORSIÓN ARMÓNICA [Hz] Medición de banda hasta 500

MEDICIÓN DE ENERGÍAValor máximo contado en monofásico 10 GWh / GVarh / GVAhValor máximo contado en trifásico 30 GWh / GVarh / GVAhValor máximo contado en balance de energía 10 GWh / GVarh / GVAh con signoValor máximo de energía contado en pulsos de entrada 40 GWh / GVarh

CARACTERÍSTICAS DE LOS TERMINALESEntradas de corriente Sección transversal 6 mm2 - Paso 6.35 mmEntradas de tensión Sección transversal 2.5 mm2 - Paso 7.62 mmSalidas de pulsos Sección transversal 2.5 mm2 - Paso 5.08 mmPuerto serie RS485 Sección transversal 2.5 mm2 - Paso 5.08 mmSalidas a relé Sección transversal 2.5 mm2 - Paso 5.08 mm

DIMENSIONES 96 mm x 96 mm x 77 mm (Profundidad dentro del panel: 57 mm)

PESO [Kg] 0.400 máx

NORMASDimensiones IEC 61554

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Grado de protección IEC 60529Clase de precisión IEC 60688, IEC 61326-1, IEC 62053-21, IEC 62053-23, IEC 62053-31Seguridad eléctrica IEC 61010-1

INTERFAZ DE USUARIOPantalla Texto desplegable en idioma seleccionable por el usuarioTipo de pantalla LCD con retroiluminación la cual puede ajustar el usuarioDimensiones de la pantalla [mm] 72x57

INTERFAZ DE COMUNICACIÓNRS485 (M2M MODBUS, M2M ALARM, M2M I/O)- Protocolo Modbus RTU- Norma eléctrica RS485 con optoaislamiento- Tasa de baudios 4.8, 9.6, 19.2 kbps- Número de paridad Par, Impar, ninguna- Bit de paro 1, 2- Dirección 1-247- Conectores Borne de 4 polos (terminación de 120 Ohm integrada)Profibus (M2M PROFIBUS)- Protocolo Profibus con función esclavo DP-V0 según la norma IEC 61158- Norma eléctrica RS485 con optoaislamiento- Tasa de baudios Detección automática [9.6 - 12 Mbps]- Indicadores LED Verde para estado de la comunicación y Rojo para indicar errorcomunicación.- Dirección 0-126- Conectores Conector DB9 hembra (no utilizar conectores con salida cable de 90º)Ethernet (M2M ETHERNET)- Protocolo Modbus TCP/IP- Conectores RJ45

SALIDA DIGITAL PROGRAMADA COMO PULSOSTensión auxiliar de alimentación del contacto [V] 48 max (pico c.a./c.c.)Corriente máxima [mA] 100 (pico c.a./c.c.)Duración del pulso [ms] 50 OFF (min) / 50 ON contacto cerradoFrecuencia de pulsos 10 pulsos/s (máx)

SALIDA DIGITAL PROGRAMADA COMO ALARMATensión auxiliar de alimentación del contacto [V] 48 máx (pico c.a./c.c.)Corriente máxima [mA] 100 (pico c.a./c.c.)Retardo activación alarma [s] 1 - 900 s (programable)

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Histéresis reentrada alarma 0 - 40% (programable)

SALIDA RELÉ (M2M ALARM)Corriente normal [A] 16 AC1 - 3 AC15Corriente máx. instantánea [A] 30Tensión nominal [V] 250 V c.a.Tensión máx. instantánea [V] 400 V c.a.Carga nominal [VA] 4000 AC1 - 750 AC15

SALIDA ANALÓGICA (M2M I/O)Parámetros eléctricos programables Span [0 - 20 mA a 4 - 20 mA]Carga Típica 250 Ohm, máx 600 Ohm

ENTRADAS DIGITALES (M2M I/O)Tensión nominal [V] 24 V c.c. (absorción = 13 mA)Tensión máx. [V] 32 V c.c. (absorción = 22 mA)Tensión máx. para estado OFF [V] 8 V c.c.Tensión máx. para estado ON [V] 18 V c.c.

CONDICIONES CLIMÁTICASAlmacenamiento [°C] de -10 a +60Funcionamiento [°C] de -5 a +55Humedad relativa Máx 93% (sin condensación) a 40°C

GRADO DE PROTECCIÓNFrontal IP50En los terminales IP25

4. TIPOS DE CONEXION

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CONEXIÓN TRIFASICA CON NEUTRO

CONEXIÓN TRIFASICA SIN NEUTRO

CONEXIÓN TRIFASICA CON CARGA EQUILIBRADA

CONEXIÓN MONOFASICA

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5. USO DE SOFTWARS PARA EL ANALISIS DE UNA RED ELECTRICA

Es muy común en las nuevas tecnologías el uso de softawrs que leen o “reflejan 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 softwars, esto dependerá que cada modelo y marca según la necesidad el usuario, además de ello es posible controlar a distancia a través de redes o señales (telemetría).

Los analizadores de redes tienen puertos USB, interface de comunicación RS485 que se visualizan a través de sistema SCADA, memorias internas para guardar información de los datos obtenidos en un periodo de prueba o permanentemente.

6. APLICACIONES

- Medición en empresas eléctricas- Medición comercial- Sub estaciones- Medición industrial y generación- Medición en campus- Sub medición- Reemplazo de medición análoga- El servicio de monitoreo es aplicable a cualquier circuito alimentador o derivado

en alta y baja tensión, con el fin de detectar problemas de regulación, desbalanceo, bajo factor de potencia, armónicas, asi como conocer la demanda y consumo de energía.

- Lectura de la máxima demanda- Hacer ampliaciones de potencia- Compensar la potencia reactiva y eliminar la energia reactiva que viene en

facturas

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7. OBSERVACIONES

Un analizador de red es un dispositivo 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 dispositivo cuenta con entradas y puertos que permiten tener un mayor control del equipo, teniendo puertos USB y Ethernet; de modo que se puede controlar a distancia y mandar señales de prueba.

La compensación de un red requiere de datos precisos en el tiempo, es por ello que estos dispositivos cuentan con memorias incorporadas, las cuales guardan la información que será utilizada para mejorar y hacer eficiente 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 dispositivo se establece o se hacen cálculos para poder mejorar la calidad de la energía.

En un sistema monofásico la compensación o mejoramiento del factor de potencia es más efectivo que un sistema trifásico, porque en un sistema trifásico dependerá de que las cargas están equilibradas.

ANALIZADOR DE RED PORTATIL

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En este trabajo nos centraremos en un equipo en particular tratando de explicar, el funcionamiento de los analizadores de redes portátiles.

ANALIZADOR DE RED PORTATIL (METREL - POWER MASTER MI2892)

1. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES

Totalmente en conformidad con la normativa de calidad energética IEC 61000-4-30 Clase A.

Con tarjeta de memoria microSD (soporta memorias de hasta 32 GB) para unregistro de datos fácil y potente.

4 canales de tensión con una amplia escala de medición: hasta 1000 Vrms,(CAT III / 1000 V), con soporte para sistemas de tensión alta y media.

Muestreo simultaneo de tensión y corriente (8 canales), conversión AD de 16 bit para una medición de potencia precisa y error mínimo de desplazamiento de fase.

4 canales de corriente con reconocimiento automático de las pinzas y selecciónde escala.

Cumple con las normativas EC 61557-12 y IEEE 1459 (potencia combinada,fundamental, y no fundamental) y IEC 62053-22 (Energía).

Pantalla TFT a color de 4.3 pulgadas, acceso remoto a Internet a través de Ethernet.

Registro de formas de onda/corrientes de arranque, que pueden dispararse mediante eventos o alarmas y ejecutarse de manera simultánea a un registro general.

Herramientas de diagnóstico potentes: registro de sobretensiones transitorias

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con disparo de envolvente y nivel. El software para PC PowerView v3.0 es una parte integral del sistema de

medición que ofrece el modo más fácil de descargar, visualizar y analizar los datos de medición, o para imprimirlos.

El analizador PowerView v3.0 incluye una interfaz sencilla pero potente para descargar los datos del instrumento y analizarlos de forma rápida, intuitiva y descriptiva. La organización de la interfaz permite una rápida selección de los datos utilizando la vista de árbol de modo similar al explorador de Windows.

o El usuario puede descargar fácilmente los datos registrados y organizarlos en múltiples emplazamientos con muchos subemplazamientos o posiciones.

o Genere diagramas, tablas y gráficas para el análisis de los datos decalidad de la energía, y cree informes impresos profesionales.

o Exporte o copie/pegue los datos en otras aplicaciones (p.e. hojas decálculo) para su posterior análisis.

o Es posible presentar y analizar múltiples registros de datos simultáneamente. Combine diferentes datos de registro en una única medición, sincronice los datos registrados con diferentes instrumentos con offsets de tiempo, divida los datos del registro en múltiples mediciones o extraiga datos de interés.

2. DESCRIPCION

DISPOSICIÓN DEL PANEL FRONTAL:

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1. LCD Pantalla a color TFT, de 4.3 pulgadas, 480 x 272 píxeles.2. F1 – F4 Teclas de función.3. Teclas de FLECHA Mueve el cursor y selecciona los parámetros.4. Tecla de ENTER Entra en el submenú.5. Tecla de ESC Sale del procedimiento activo, confirma la configuración seleccionada.6. Teclas de ATAJO Acceso rápido a las principales funciones del dispositivo.7. Tecla de LUZRetroiluminación de alta intensidad apagada/encendido, si presiona la tecla de LUZ más de 1,5 segundos, se deshabilita la señal acústica. Pulse y mantenga para habilitarlo.8. Tecla de ON-OFF Enciende/Apaga el dispositivo.9. TAPA Protector de los puertos de comunicación y ranura de la tarjeta microSD.

PANEL DE CONEXIONES

DISPOSICIÓN DEL PANEL DE CONEXIONES SUPERIOR:

1. Terminales de entrada de los transformadores (I1, I2, I3, IN ) de corriente de pinza.2. Terminales de entrada de tensión (L1, L2, L3, N, GND).3. Toma de alimentación de 12 V.

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DISPOSICIÓN DEL PANEL DE CONEXIONES LATERAL:

1. Ranura de tarjeta microSD.2. Conector serial PS/2 – RS232 / GPS.3. Conector Ethernet.4. Conector USB.

ACCESORIOS:

El analizador de red portátil cuenta con los siguientes accesorios:

3. TOMA DE DATOS

El analizador de red portátil está en capacidad de realizar las siguientes mediciones:

- Mediciones máximos y mínimos.- Máximo y mínimo de la medición.- Max. /Min. Voltaje por fase.- Max. /Min. Corriente por fase.- Max. /Min. Corriente neutral.

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- Max. /Min. Frecuencia.- Max. /Min. Factor de potencia.- Max. /Min. KW, Kvar, KVA.- Máxima demanda de voltaje por fase.- Máxima demanda de Amperes por fase.- Status de la informacion.- Rotación de fase. Status del relevador.- Contadores. Comunicación.- Mediciones en tiempo real.- Voltaje L-L.- Voltaje L-N por fase.- Corriente por fase.

4. ESQUEMAS DE CONEXIÓN E INSTALACION

El analizador de redes portátil puede instalarse según el tipo de conexión que presenta red. Presentamos algunos esquemas de conexión más comunes:

Conexión 3Ø + Neutro

Forma de instalación

Conexión 3Ø

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Forma de instalación

Conexión 1Ø

Forma de instalación

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CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA Calidad de energía es un término utilizado para referirse al estándar de calidad que debe tener el suministro de corriente alterna en las instalaciones eléctricas, en términos de: - Tensión - Forma de onda sinusoidal- Frecuencia constante Las desviaciones respecto a los estándares de calidad ocasionan problemas en los equipos eléctricos. Actualmente en el Perú se cuenta con la Norma Técnica de Calidad de los Servicios Eléctricos (NTCSE, 020-97-EM) aprobada en octubre de 1997, en la que se establecen las disposiciones que fijan los estándares mínimos de calidad que garanticen a los usuarios un suministro eléctrico continuo, adecuado, confiable y oportuno. La Norma también establece que los usuarios finales de la energía eléctrica están obligados a cumplir ciertos requerimientos mínimos que aseguren una buen empleo de la energía eléctrica y que no ocasionen perturbaciones en las redes eléctricas. La causa de estas perturbaciones se debe principalmente al auge de la electrónica de potencia que en los últimos años han permitido un uso más eficiente de la energía eléctrica y aumentos considerables en la productividad de los procesos industriales pero, por otra parte, han provocado una situación problemática, a veces grave, 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, provocando además, calentamientos excesivos y pérdidas de energía en máquinas eléctricas, conductores y demás equipos del sistema eléctrico. El problema no sólo puede sufrirlo el propio usuario propietario de equipos generadores de armónicas, sino que a través de las líneas de distribución y de transmisión puede propagarlo a otros usuarios de la red eléctrica.

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Los parámetros de calidad de producto definidos por la Norma Técnica de Calidad, son los siguientes: Tensión: Las tolerancias admitidas sobre las tensiones nominales de los puntos de entrega, en todas las etapas y en todos los niveles de tensión, es de hasta el ±5.0% de las tensiones nominales de tales puntos. Frecuencia: Variaciones sostenidas de frecuencia Perturbaciones: a) Tensiones armónicas individuales. El Factor de Distorsión total de

tensiones armónicas (THD) no debe superar el 3% para tensiones mayores de 60 kV y 5% para tensiones menores de 60 kV.

b) Flícker

1. DÓNDE PUEDE ORIGINARSE LA MALA CALIDAD DE ENERGÍA.

Puede tener dos orígenes:

El primero, en la acometida de la red eléctrica que alimenta la instalación por deficiencias del suministro. El segundo, en la propia instalación.

Los equipos electrónicos modernos (computadoras, variadores de frecuencia, UPS, balastos electrónicos) utilizan un dispositivo de electrónica de potencia (diodos, transistores y tiristores) que convierten la corriente alterna en corriente directa y trabajan en un modo de interrupción (switching), que funciona a manera de pulsaciones que no tienen forma de onda de voltaje sinusoidal.

Aproximadamente el 50% de la energía pasa por estos dispositivos antes de ser finalmente aprovechada.

Al resultar corrientes no sinusoidales se produce la distorsión armónica y consumos no lineales.

Problemas que genera la mala calidad de energía

- Generación de corrientes armónicas

- Fugas de corrientes en la red de tierra

- Variaciones de voltaje

Estos fenómenos técnicos ocurren por dos razones principalmente:

- La instalación de equipo electrónico en un ambiente determinado sin haber hecho las modificaciones necesarias en la instalación eléctrica, de tal manera que no hay un equilibrio entre el consumo de energía y la instalación que soporta este consumo.

- La construcción de edificaciones sin el conocimiento de la carga eléctrica que se requerirá.

2. ARMÓNICAS

2.1. ARMÓNICA

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Son frecuencias enteras o múltiplos de números enteros de frecuencias fundamentales. Cuando estas se combinan con las ondas sinusoidales fundamentales forman una onda distorsionada, repetitiva, no sinusoidal.

Equipos de consumo no lineal como computadoras y televisores debido al empleo de un circuito de rectificación o fuente de poder, generan corrientes armónicas que pueden ocasionar problemas de distorsión lo cual se refleja en:

- Operación errática de equipo computarizado

- Sobre calentamiento de equipo y conductores

- Falla prematura de equipos

- Disparo de interruptores

2.2. SOLUCIÓN A ESTOS PROBLEMAS

- Mantener baja la impedancia eléctrica

- Preparar el circuito para que sea capaz de asimilar el contenido de corrientes armónicas que el equipo instalado va a generar

- Balancear correctamente las cargas en los conductores/fases (3) del suministro.

Por ejemplo es común observar en grandes edificios que se deja un tablero de uso exclusivo para conectar computadoras y equipos electrónicos. Si 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 múltiplos de 3, observando que las corrientes en el neutro son superiores a los valores de fase, situación que, si no es prevista por el proyectista producirá problemas. Normalmente el conductor de neutro no tiene protección de sobrecarga.

  Corriente

(A rms)

Fase A 410

Fase B 445

Fase C 435

Neutro 548

2.3. EFECTOS DE LAS CORRIENTES ARMÓNICAS

A. Resonancia de condensadores de compensación del factor de potencia

Los condensadores aumentan la distorsión de un sistema y contribuyen a producir el fenómeno de resonancia, es decir, un aumento de la distorsión enormemente elevado, que

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termina por hacer colapsar condensadores o transformadores, si es que las protecciones no operan debido precisamente a la presencia de armónicas en el sistema.

La solución del problema consiste en agregar una inductancia en serie con el condensador de compensación reactiva como se muestra en la figura adjunta. Si bien, la distorsión puede disminuir levemente, lo más relevantes es que desaparecen los riesgos de resonancia. Los condensadores antiresonantes tienen precios superiores.

B. Circuito equivalente armónico de un sistema con condensadores de compensación de factor de potencia

C. Compensación de potencia reactiva antiresonante

2.4. INCREMENTO DE PÉRDIDAS

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Las corrientes armónicas producen un incremento de las pérdidas. En el caso del transformador se producen dos pérdidas relevantes: - Las pérdidas proporcionales a la resistencia de los arrollamientos y a la suma al

cuadrado de las corrientes fundamentales y armónicas.

- Las pérdidas por corrientes parásitas que son proporcionales al cuadrado de la corriente armónica y al cuadrado del orden de la armónica.

En cables y conductores de cobre sólo la primera de ellas está presente y por tanto, es relativamente simple calcularlas con los procedimientos conocidos. Para el caso de transformadores el cálculo es más complicado. De no existir datos fidedignos las pérdidas por corrientes parásitas son un 15% de las pérdidas por resistencia en los arrollamientos.

2.5. ERRORES DE INSTRUMENTOS

La presencia de armónicas afecta severamente la lectura de los instrumentos.

A. Instrumentos de aguja de tipo electrodinámico

Su principio de funcionamiento es tal que indican el verdadero valor efectivo (true rms) de la onda. Dado que emplean inductancias y sólo consideran usualmente hasta la armónica 5 en forma fidedigna.

B. Instrumentos digitales con rectificador a la entrada

Miden el valor medio de la onda rectificada. Si la onda tiene armónicas, el instrumento mide un valor inferior al valor eficaz. En la medición de corrientes como las registradas en las computadoras, el instrumento mide un 30% menos que el valor efectivo (rms).

C. Instrumentos de verdadero valor efectivo (true rms)

Son instrumentos digitales, que emplean un sensor que registra la elevación de temperatura por una resistencia por la cual circula corriente a medir. Por tanto, el instrumento mide el verdadero valor efectivo de la corriente o voltaje, incluyendo todas las armónicas.

D. Instrumentos para medir armónicas

Para determinar el contenido armónico, no existe otro procedimiento que emplear un medidor de armónicas, los que en general despliegan en pantalla las formas de onda, el valor de la fundamental, de cada armónica, el valor efectivo, el valor máximo y la distorsión total.

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3. FUGAS DE CORRIENTE EN LA RED DE TIERRA

Algunos equipos electrónicos filtran la corriente alterna porque tienen un consumo no lineal. El voltaje filtrado aparece como corrientes en el sistema de tierra que tienen frecuencias muy altas (hasta 100 kHz) y que no están sincronizadas con la fundamental de 60 Hz. Estas corrientes que provienen de diferentes equipos se combinan en su desplazamiento hacia tierra. El resultado de esto son las fugas que se encuentran en los principales puntos de tierra. Originalmente la puesta a tierra tiene el propósito de seguridad, hoy adicionalmente debe estar preparada para recibir corrientes adicionales. El mal funcionamiento de la conexión a tierra puede ocasionar: - Shocks eléctricos.- Interferencias con los equipos. Prevención de estos problemas - Mantener bajas 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.

4. REGULACIÓN DE VOLTAJE

La regulación de voltaje es una de las características relevantes de la calidad de la red eléctrica. La causa principal para definir las variaciones de voltaje, con respecto al valor nominal, se relaciona con garantizar el funcionamiento de equipos en rangos específicamente determinados. Los equipos que son más afectados por una mala regulación de voltaje son las luminarias (que disminuyen su vida útil cuando el voltaje crece) y los motores eléctricos (que aumentan sus pérdidas y arrancan con dificultad cuando el voltaje es bajo). Las variaciones típicas de voltaje son las siguientes: - Pico de alto voltaje.- Caídas de voltaje.- “Parpadeo” de voltaje. Prevenir o solucionar estos problemas - Circuitos dedicados para equipo electrónico especial con sus correspondientes

instalaciones de back up como por ejemplo UPS.- Empleo de conductores adecuadamente dimensionados.- Compensación del factor de potencia.- Un sistema de conexión a tierra con un buen diseño y mantenimiento.

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- Instalación de eliminadores de sobretensión para protección de áreas claves. 5. FLUCTUACIONES DE VOLTAJE

Las fluctuaciones de voltaje no sólo incrementan momentáneamente las pérdidas I2R por calor sino que en mayor grado afectan el funcionamiento, rendimiento y vida útil de los equipos conectados al sistema. Estas fluctuaciones son causadas principalmente por grandes cargas fluctuantes como los equipos de soldadura. El primer método básico para manejar el problema y reducir sus efectos sería instalar un alimentador o subestación separada para este tipo de cargas; este método tiende a aislar eléctricamente la carga fluctuante de la carga que requiere voltaje uniforme. Si esto no fuera posible, la variación brusca de corriente deberá limitarse a un mínimo, el arranque de motores con voltaje reducido ayuda a reducir la caída de voltaje lo mismo que la corriente de arranque. Existen varios métodos de arranque a voltaje reducido y su selección para el caso determinado depende del tamaño y tipo de carga, niveles de fallo y otras consideraciones. Si las fluctuaciones persisten es recomendable utilizar equipos de regulación de voltaje de alta velocidad, como un transformador estabilizador de voltaje delante del equipo de soldadura. La fuente de voltaje para los equipos de soldadura no deberá variar más del 10%, por debajo del valor nominal durante la soldadura. Una fuente de energía inadecuada puede causar una soldadura lenta o incluso malas soldaduras. Este punto adquiere mayor importancia cuando la carga de soldadura representa una porción considerable de la carga total de la planta.

6. ARMÓNICOS EN EL SISTEMA

Un armónico es una componente senoidal de una señal periódica que tiene una frecuencia que es un múltiplo entero de la frecuencia fundamental. Entre los efectos producidos por los armónicos, se encuentran: - Calentamiento en cables transformadores y máquinas rotatorias.- Errores en los medidores tipo inducción- Aparición de sobretensiones armónicas; lo que ocasiona fallas, especialmente

en bancos de condensadores- Mal funcionamiento de los equipos electrónicos de control, de protección, de

medida y de telecomunicación.

Los efectos de los armónicos pueden eliminarse reduciendo la magnitud de las corrientes o voltajes armónicos que se producen en el sistema. La reducción puede hacerse mediante la instalación de filtros o mediante conexión de la carga a un nivel de tensión para el cual el efecto de los armónicos sea menos considerable.

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El objetivo de un filtro de armónicos es proporcionar una trayectoria a tierra de baja impedancia para los armónicos de voltaje o corriente, con el fin de facilitar su circulación a tierra y prevenir su propagación en el resto del sistema.

TABLA I

Características límites de las perturbaciones

Término empleado

Distorsión armónica

Diferencia de voltaje entre

 Descripción

El voltaje deja de ser sinusoidal la distorsión de voltaje total es mayor que un 5%. La corriente es superior al 20%.

Por el conductor de neutro circula la corriente debida a los desequilibrios entre cada fase y a componentes armónicas principalmente de órden 3.

El voltaje en el conductor de neutro no debe ser superior a 0.6 V. Puede medirse como voltaje entre neutro y tierra.

TABLA 2

Efectos de la distorsión armónica

Equipo

Transformador

 Condensadores

Motores de inducción

Cables de conexión

Equipos de computación

Efectos observados

Sobrecalentamiento si el factor K es elevado (superior a 2.7) y la carga es superior al 90% de la nominal.

Los condensadores (de compensación de factor de potencia de iluminación, por ejemplo) se queman si la corriente por ellos es más que 1.3 veces su corriente nominal.

Sobrecalentamiento y vibraciones excesivas si las distorsión de tensión es superior al 5%.

Sobrecalentamiento si el valor efectivo de la corriente (medido con un instrumento true rms) es superior al que soporta el cable.

Pérdidas de algunos datos y daños en algunas componentes electrónicas debido a que el voltaje máximo es superior al nominal o a que existe un diferencial de voltaje entre neutro y tierra.

 

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TABLA 3

Medidas de mejoramiento de instalaciones eléctricas contaminadas por armónicas

 Equipo o instalación

Distribución de electricidad

Condensadores

Equipos contaminantes

Proyecto o mejoramiento

Dimensionamiento de conductores considerando armónicas.Disminución de las corrientes por el neutro mediante balance de cargas.Disminución de las corrientes armónicas mediante filtros y transformadores de aislación.Tableros separados para equipos sensibles.

Sustitución por condensadores antiresonantes.

Mejoramiento de los equipos (exigencia a los fabricantes de ubicar filtros de líneas o reactancias serie).

Ejemplo: Transformadores de aislación.