Informe Parcial de Tableros de Medida

7/24/2019 Informe Parcial de Tableros de Medida

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TABLERO DE MEDIDA

1. Objetivos:

Crear en el estudiante un ambiente familiarizado con los instrumentos (analgicos o digitales) de medicinutilizados en este laboratorio, verificar sus caractersticas ms importantes, realizar las conexiones y

verificar el reconocimiento correcto de todos estos instrumentos.

2. Fundamento terio:

El sistema elctrico necesita de una serie de aparatos de medida y control !ue indi!uen la energa

consumida en "#$ y la potencia demandada en "#. %a !ue en la actualidad la energa elctrica es uno

de los importantes factores !ue rige la vida $umana, y estos sistemas de medicin de energa &uegan un

papel preponderante en la relacin econmica entre empresas suministradoras y los consumidores de

energa elctrica.

El contador de energa elctrica es el aparato !ue contabiliza esta energa en las lneas y redes de

corriente alterna, tanto monofsica como trifsicas. 'e los diferentes tipos de contadores de energa

elctrica para corriente alterna, el contador de induccin es el de mayor aplicacin en las instalaciones

elctricas de viviendas y edificios.

!LA"IF!A!I#$ DE LO" MEDIDORE" DE E$ER%IA EL&!TRI!A:

DEA!'ERDO !O$ "' !O$"TR'!!I#$:

Medidores e(etrome)nios:o medidores de induccin, compuesto por un conversorelectromecnico (bsicamente un vatmetro con su sistema mvil de giro libre) !ueacta sobre un disco, cuya velocidad de giro es proporcional a la potencia demandada,provisto de un dispositivo integrador.

Medidores e(etrome)nios on re*istrador e(etrnio: el disco giratorio delmedidor de induccin se configura para generar un tren de pulsos (un valordeterminado por cada rotacin del disco, p.e. pulsos) mediante un captador ptico !ue sensamarcas grabadas en su cara superior. Estos pulsos son procesados por un sistema digital elcual calcula y registra valores de energa y de demanda. El medidor y el registradorpueden estar alo&ados en la misma unidad o en mdulos separados.

Medidores tota(mente e(etrnios:la medicin de energa y el registro se realizan pormedio de un proceso anlogo*digital (sistema totalmente electrnico) utilizando unmicroprocesador y memorias. + su vez, de acuerdo a las facilidades implementadas,estos medidores se clasifican como

Para los pequeos consumidores, industriales y domiciliarios, se mantiene an el

uso de medidores de induccin de energa activa y reactiva. Para los medianosconsumidores se instalan generalmente medidores electrnicos. Para los grandesconsumidores, a fn de acilitar la tarea de medicin y control, el medidor permiteadems la supervisin a distancia va mdem (en muchas marcas incorporado almedidor.

DE A!'ERDO !O$ LA E$ER%+A ,'E MIDE$:

Medidores de ener*-a ativa: -ide el consumo de energa activa en "ilovatios /ora.


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Medidores de ener*-a reativa: -ide el consumo de energa reactiva en "ilovares $ora. 0a energareactiva se mide con medidores electrnicos !ue miden tanto la energa activa como la energareactiva.

DE A!'ERDO !O$ LA EA!TIT'D:

Medidores !(ase /.0:0os medidores de energa activa para corriente alterna de la Clase 1. seutilizan para la medicin de cantidades de energa muy grandes, pero con un pe!ue2o campo decarga. 0a instalacin de estos medidores debe realizarse con muc$o cuidado, eliminando oreduciendo al mnimo las magnitudes de influencia externas tales como los campos magnticos, la noverticalidad y la variacin de la temperatura ambiente. 3e utilizan para medir la energa activasuministrada en blo!ue en punto de frontera con otras empresas electrificadoras o grandesconsumidores.

Medidores !(ase 1:4ncluye los medidores trifsicos para medir energa activa y reactiva de grandes

consumidores.

Medidores !(ase 2:Es laclasificacin bsica e incluye los medidoresmonofsicos y trifsicos para medir energaactiva en casas, oficinas, localescomerciales y pe!ue2as industrias.

!l ndice de clase ",#, $, y %signifca los lmites de errorporcentual admisi&le para todoslos valores de corriente entre el$"' nominal y la m)ima con un

actor de potencia iguala uno.

MEDIDORELE!TROME!$I!O O

MEDIDOR DE I$D'!!I#$.

Para calcular la potencia activa seleccionaremos un periodo de medicin adecuado (T) y en

ese lapso registraremos simultneamente el nmero de vueltas del disco. Con la siguienteecuacin calculamos P:


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Donde: P: es la potencia activa expresada en kW. Na: es el nmero de vueltas del disco en el periodo T. Ka: es la constante de integracin de energa activa.

(!evoluciones"K#$% T: es el tiempo durante el cual se reali&a la medicin expresado

en segundos.

ELEME$TO" ,'E !O$"TIT'E$ '$ MEDIDOR DE E$ER%IA ELE!TRI!A TI3O

I$D'!!I#$:

En un medidor de energa tipo induccin

los principales elementos son el circuito

magntico, la bobina de corriente, la

bobina de tensin y el sistema de registro.

El circuito magntico est formado por un

ncleo cerrado de c$apas de fierro con

slice y por las bobinas !ue se montan

sobre el ncleo.

La bobina de orriente (en serie con elconductor por el !ue circula la corriente

principal) est constituida por unas pocas

espiras de pletina de cobre arrollada sobre

un carrete aislante. + travs de esta bobina

circula toda la corriente !ue se utiliza en el

circuito o instalacin, por lo tanto su

conexionado es en serie. La bobina detensin (en derivacin sobre los dosconductores) est formada por muc$as

espiras de alambre fino de cobre arrolladas sobre un carrete aislante. Esta bobina se conecta en paralelo

al circuito y mide la tensin aplicada a l. 0os flu&os magnticos producidos por ambas bobinas estn

desfasadas 516 y actan sobre un disco rotrico de aluminio. Estos flu&os producen pares de giros, !uea su vez provocan un movimiento de rotacin del disco de aluminio a una velocidad angular

proporcional a la potencia. El disco de aluminio es, adems, frenado por un imn (freno de corrientes

parsitas) de tal forma !ue la velocidad angular del disco sea proporcional a la carga. El sistema de

registro es un mecanismo receptor del movimiento !ue produce la corriente cuando circula por las

bobinas, el cual es producido por induccin magntica. El aparato est completado por un registrador, !ue

mediante un sistema de transmisin indica los "ilovatios*$ora consumidos.

EL 4AT+METRO


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0os vatmetros son aparatos destinados a medir la potencia activa

consumida entre dos puntos + y 7 de un circuito elctrico (fig. 8). 0os

vatmetros pueden ser electrodinmicos, de induccin, trmicos y

digitales.

0os vatmetros electrodinmicos constan principalmente de

'na bobina mvi( Bv5denominada bobina vo(tim6tria, estalimentada por la tensin entre los puntos + y 7 donde va

montado el vatmetro (extremos de la carga). 3u resistencia es

muy elevada para !ue la corriente !ue se derive por ella sea

despreciable (caracterstica propia de un voltmetro).

'na bobina 7ija Bi5 denominada bobina am8erim6tria, es

recorrida por la corriente !ue circula por la carga. 3u resistencia

es muy pe!ue2a para !ue la cada de tensin en ella sea

despreciable (caracterstica propia de un ampermetro).

'n resorte anta*onista !ue se opone al giro de la bobina

mvil.

'na a*uja so(idariacon la bobina mvil, !ue al desplazarse

sobre una escala graduada da la medida de la potencia activaleda por el vatmetro.

F'$!IO$AMIE$TO: 0as bobinas amperimtrica y voltimtrica creansendos campos magnticos !ue responden en el tiempo a los mismos

valores alternos de la intensidad y la tensin respectivamente. 9or lo

tanto, entre los dos campos se originan las fuerzas !ue dan lugar a un

desplazamiento de la agu&a, !ue es proporcional a la potencia activa. 0a

constante de proporcionalidad es la denominada constante del vatmetro,

de modo !ue la potencia activa medida es el producto del nmero de

divisiones !ue marca la agu&a por dic$a constante

P=n divisionesKW

0a constante :; del vatmetro se obtiene multiplicando el alcance utilizado en el circuito voltimtrico, el

alcance utilizado en el circuito amperimtrico y el factor de potencia indicado en el vatmetro, dividido por

el nmero de divisiones de la escala.

KW=AlcancetensinAlcancecorrientecos

n divisiones fondo escala

3i en el cuadrante del vatmetro no se indica el factor de potencia para el cual $a sido construido, se

considera !ue ste vale 8. 9or el contrario, si el factor de potencia se indica, ser siempre menor de 8 y

se dice !ue el vatmetro $a sido construido para un factor de potencia acortado.


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potencia activa !ue consume la carga > entre los puntos + y 7, el vatmetro podr ser conectado como se

indica en la fig. ? y fig. @.

0os vatmetros poseen una marca (A B) en una de las bornas de cada circuito (voltimtrico y

amperimtrico), para identificar el sentido relativo entre los vectores tensin e intensidad, de modo !ue en

esa marca debemos de $acer coincidir los principios o los finales de los fasores tensin e intensidad.

9odemos representar en un sistema de e&es coordenados los vectores representativos de la intensidad yde la tensin con su correspondiente ngulo de desfase (como se muestra en la fig. ). En el caso de

invertir la conexin en uno de los fasores el factor de potencia correspondiente es el mismo en valor

absoluto pero de signo contrario (fig. y fig. D). n error en el sentido de la conexin de uno de los

circuitos del vatmetro da lugar a una potencia activa de signo negativo. Esto se traduce en !ue la agu&a

del vatmetro se desplaza en sentido contrario, por deba&o del principio de la escala


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EL FRE!'E$!+METRO

El frecuencmetro se utiliza para medir la frecuencia de la tensin aplicada en sus bornas. Consiste enuna bobina de tensin con muc$as

espiras de $ilo muy fino, sta crea un

campo magntico !ue cambia con el

tiempo tantas veces como la tensin.

Ese campo magntico incide sobre las

lminas frontales del instrumento, las

cuales poseen una frecuencia de

resonancia distinta para cada lmina,

de modo !ue la lmina cuya frecuencia

de resonancia coincide con la

frecuencia de la tensin comienza a

vibrar.

El valor de la frecuencia se lee en el

cuadrante del instrumento y viene dada

en /z. 3e conecta como un voltmetro,

en paralelo.

MEDIDA E$ ALTA TE$"I#$

En el caso de medir potencias en tensiones elevadas nos podemos encontrar con valores de

tensin e intensidad elevados, por encima de los alcances de los circuitos voltimtricos y

amperimtricos del vatmetro. En estos casos es necesario el uso de transformadores detensin e intensidad. El modo de conexin del circuito se muestra en la fig. 88.

0a constante del vatmetro se ve afectada por la presencia de ambos transformadores, siendo

la nueva constante del vatmetro

Kw =KWKTIKTT

'onde

KW : cte de nuestro instrumento


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K

TI : relac.trans'. del trans'ormador de intensidad

KTT : relac.trans'. del trans'ormador de tensin

Aun cuando la intensidad fuera pequea y estuviera dentro del alcance del ampermetro, si la tensin eselevada, habra que utilizar transformador de intensidad para aislar de la alta tensin el ampermetro. Enalgunos casos, debido a un bajo factor de potencia en el circuito medido, se tiene baja lectura en elvatmetro. a tendencia para mejorar la lectura y llevar la aguja al !ltimo tercio de la escala "aumentar lasdivisiones marcadas por la aguja#, es utilizar alcances para la tensin y$o intensidad menores de los

valores que hay en el circuito. Esta pr%ctica no es aconsejable, porque estamos sobrecargando las bobinasde tensin y$o intensidad del instrumento de medida con la posibilidad de averiarlo a corto o largo plazo

!ARA!TER+"TI!A" 3RI$!I3ALE" E$ LO" MEDIDORE" DE E$ER%+AEL&!TRI!A:

En la placa de caractersticas de un medidor de energa seindica

a9 !orriente $omina( In9: corriente para la cual elmedidor es dise2ado y !ue sirve de referencia para la

realizacin de ensayos y verificaciones. Fambin se la

conoce como corriente bsica.b9 !orriente m);ima Im);9:es la intensidad lmite, es decir,

el mximo ampera&e !ue puede ser conducido en rgimen

permanente por la corriente del medidor, sin !ue su error

porcentual y temperatura admisible sean superados. Este

valor de la corriente lmite se indica entre parntesis

detrs de la corriente nominal 4n(4max)G por e&emplo 81 (=1) +, 81(@1) +, 8(1) +,8 (811)+., etc.

9 Tensin nomina(: Fensin para la cual el medidor es dise2ado y sirve de referencia para larealizacin de pruebas. 3e debe indicar !ue los medidores electrnicos se dise2an con un

rango de tensin sin !ue se vea afectado su precisin.d9 !onstante de( diso


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3lo se emplean para corriente continua. Fienen gran precisin y sensibilidad. 3onampermetros, voltmetros, o$mmetros, etc.

b. E(etroma*n6tios o de =ierro mvi(9:formados por una bobina con un interior constituido pordos ncleos de material ferromagntico, uno fi&o y otro mvil, este ltimo conectado a la agu&aindicadora. Juncionan por!ue al circular corriente (la !ue se !uiere medir) por la bobina seorigina una campo magntico !ue imanta los dos ncleos con la misma polaridad, originndoseuna repulsin !ue $ace girar el ncleo mvil. El campo magntico es proporcional a la corriente!ue atraviesa la bobina. 3e usa para ampermetros y voltmetros tanto de corriente continuacomo alterna.

c. E(etrodin)mios:formados por dos bobinas, una fi&a y otra mvil, concntricas, !ue sonatravesadas por la corriente !ue se !uiere medir, crendose en ambas bobinas campos magnticos!ue $acen !ue la bobina mvil gire moviendo la agu&a indicadora. 3e usan para ampermetros,vatmetros y voltmetros tanto de corriente continua como alterna.

d. De induin:estn formados por un electroimn atravesado por una corriente alterna !ue dalugar a un campo magntico variable. En el entre$ierro del imn tienen un disco de aluminio !ue vaacoplado a la agu&a indicadora y !ue es mvil. En dic$o disco se originan corrientes deJoucault!ue dan lugar a un campo magntico opuesto al del imn, detenindose la agu&a en unadeterminada posicin de la escala. 3e usan para ampermetros y voltmetros de corriente alterna.

e. E(etrot6rmios:se basan en el efecto Koule. +ctualmente, los ms usados tienen una lminabimetlica formada por dos metales con distinto coeficiente de dilatacin unidas longitudinalmente.Cuando esta lmina es atravesada por la corriente elctrica, el metal con mayor coeficiente dedilatacin se alarga, curvando la lmina, este movimiento se transmite a la agu&a indicadora !ue semover por la escala. 3e usa para ampermetros y voltmetros tanto de corriente continua comoalterna.

"IMBOLO%+A 'TILI?ADA E$ LO" A3ARATO" DEMEDIDA" EL&!TRI!A"

0os aparatos de medida pueden ser analgicos o digitalesG losprimeros presentan la medida mediante un ndice o agu&a !ue sedesplaza sobre una escala graduada, y los segundos presentan elvalor en una pantalla o display mediante nmeros. 9ara representares!uemticamente e interpretar las inscripciones de funcionamientose recurre a la simbologa normalizada !ue se recoge en la Fabla.
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@. I$"TR'ME$TO" A 'TILI?AR


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