UNIVERSIDAD NACIONAL DE SANANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA, INFORMATICA Y MECÁNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA TEMA: “MEDIDORES ELECTRONICOS” CURSO: MEDIDAS ELECTRICAS II DOCENTE: ING. LUIS ANDRE CUBA DEL CASTILLO ALUMNO: CUSIPUMA GALLEGOS, RUSSEL EDILSON CODIGOS: 080131 SEMESTRE ACADEMICO : 2017-II CUSCO – PERÚ 2018 y posibilidades excelentes de manejo de las redes. La desregulación del servicio produce una fuerte competencia entre los suministradores de electricidad. ofrece mayor flexibilidad. Los suministradores necesitarán identificar maneras de suministro con un mejor nivel de servicio a costo reducido. El crecimiento de la demanda eléctrica requerirá mejor manejo de la distribución. Este capítulo da una visión general del medidor de electricidad usando la electrónica de estado sólido. INTRODUCCION Actualmente se producen cambios significativos en la industria eléctrica mundial. Discute las varias arquitecturas y algunas tecnologías claves que permiten obtener un medidor confiable y de costo conveniente. . El medidor electrónico tiene una mayor exactitud especialmente en la presencia de ondas no sinusoidales. que tan solo medir los KWh. Una manera de hacer esto es instalar un medidor electrónico. es decir. No ofrecen la misma estabilidad que su contraparte digital al presentarse variaciones ambientales grandes y tiempo de uso.). Esto se efectúa usando un aparato . Usando esta definición un medidor electromagnético puede considerarse un medidor analógico. No pueden fácilmente reconfigurarse para cumplir requerimientos de especificaciones locales o actualizaciones. Se entiende por procesamiento de señales a la multiplicación y filtrado para extraer la información requerida (KWhs. Ver figura 1. etc. Un medidor electrónico analógico procesa señales analógicas. El procesamiento de señales analógicas es una tecnología de estado sólido más antigua que trata de lograr las mismas relaciones de operación/precio que su contraparte digital. El medidor electrónico digital se basa en un proceso llamado conversión de señales analógicas a digitales. Los medidores analógicos la misma reducción de costos que se logra con la electrónica digital. Sin embargo el procesamiento analógico presenta desventajas: Es una tecnología menos flexible. Por estas razones en lo que sigue se hablará solo de los medidores electrónicos digitales. VARs. No ofrecen el mismo costo efectivo simple y características de calibración estables que pueden realizarse usando la tecnología digital. señales que existen en cada instante de tiempo. MARCO TEORICO MEDIDORES ELECTRONICOS Los medidores de electricidad electrónicos generalmente se basan en dos tipos de tecnología electrónica. el procesamiento analógico o digital. los circuitos digitales. La figura 3 muestra una representación gráfica de este procesamiento digital. Las señales de tiempo discreto son a su vez convertidas a valores numéricos por el ADC. El ADC toma muestras de la señal analógica en distancias discretas de tiempo. por ejemplo los microprocesadores. en forma fácil y confiable. Una vez obtenido el formato digital.llamado Convertidor Analógico/Digital (Analogic to digital converter). TIPOS DE MEDIDORES ELECTRONICOS 1) MEDIDOR SIN MEMORIA – contador de energía activa – contador de energía reactiva. Ver figura 2. se puede. procesar estas señales. – registro de demanda – reseteo manual 2) MEDIDOR CON MEMORIA DE MASA – registro de curva de carga – reloj interno – medición de bloque horarios . esto hace que se reduzcan las pérdidas de las bobinas y se elimine la fricción del disco y del registro. Sus principales partes son: Electroimán formado por la Bobina de potencial y la Bobina de corriente. entre otros parámetros. Registro. actúan sobre sensores que a su vez están conectados a un circuito electrónico de estado sólido para producir por medio de un software pulsos de salida cuya frecuencia es proporcional a las Watt-horas consumidas. Energéticas: Medidores de Energía Activa en kilo Watts-hora (kWh) y de Energía Reactiva en kilo Volt Amper-hora (kVarh). No hay movimiento de elementos (disco giratorio) ni bobinas de corriente ni potencial que lo impulsen. el registro acumula el número de vueltas del disco y lo presenta por medio de manecillas. – medición y registro de múltiples parámetros eléctricos MEDIDORES ELECTRONICOS DE ENERGIA ELECTRICA Hace 120 años se inició la lectura del consumo de energía eléctrica. Operativas: Registro de sólo energía. El Watthorímetro electromecánico de inducción fue patentado por Elihu Thomson en 1889 y es la base de los medidores electromecánicos que se han instalado desde hace 120 años. es la evolución moderna del medidor de elemento motor. el freno magnético controla su velocidad para hacerla proporcional al consumo. El Watthorímetro de estado sólido o medidor electrónico. hoy día se utilizan medidores electromecánicos que han sido paulatinamente desplazados por medidores electrónicos digitales más precisos y de fácil lectura El medidor de energía eléctrica (Watthorímetro). Funcionales: Monofásicos. Rotor (disco). la tensión y el ángulo de fase. el par Motor produce la rotación del disco. Marco. Base y Cubierta. Al estar en operación. DIFERENCIAS Y SIMILITUDES ENTRE ELECTROMECÁNICOS Y ELECTRÓNICOS El Watthorímetro electromecánico es un dispositivo que registra e integra la energía eléctrica. es un equipo que se emplea para medir la energía consumida por los clientes de la empresa eléctrica. . mediante Watthorímetros electromecánicos. Bifásicos y Trifásicos. Sistema de frenado (imán). pueden ser electromecánicos con registro de manecillas o electrónicos con registro digital programables para funcionar como autogestión en Prepago o Postpago y de lectura remota por tele gestión. Los Watthorímetros se pueden clasificar según sus características: Tecnológicas: Electromecánicos y Electrónicos (de estado sólido). En estos medidores la corriente. basando su funcionamiento en el llamado principio motor de Ferraris. . memoria de almacenamiento. se requiere configurarlos a través del puerto óptico o de la tarjeta inteligente de acuerdo a los requerimientos y la regulación. Electromecánico Estado Sólido (digital) Bobina de potencial Sensor de voltaje Bobina de corriente Sensor de corriente Disco e imán Transductor de Watts-hora Función de registro Microprocesador y memoria no volátil Manecillas Pantalla de cristal líquido Precisión de la lectura +-2% Precisión de la lectura +-0. dispositivos antifraude. alto o bajo voltaje y desconexión e inversión del medidor (en todos los casos registra la fecha y hora en que ocurren). por ejemplo fallas de energía.5% No incluida Programación anti manipulación por parte del usuario para evitar usos ilícitos No incluido Dispositivo de conexión y desconexión (relevador) No incluido Tarjeta inteligente sin contacto para administración del consumo por el usuario y su concientización para ahorrar energía. Estos Watthorímetros tienen una memoria de almacenamiento de eventos en el medidor. circuitos sensores de tensión y de corriente. se encuentran los de Autogestión. también pueden trabajar en modalidad de Postpago o energía. RELACIONES FÍSICAS ENTRE UN MEDIDOR ELECTROMECÁNICO Y UN MEDIDOR ELECTRÓNICO. y sistemas de comunicación por tarjeta sin contacto y por puerto óptico. una unidad de interrupción.Dentro de los medidores digitales. El circuito electrónico del medidor se encarga también de controlar el dispositivo de conexión y desconexión del flujo de energía eléctrica al usuario. que tienen como característica principal que pueden ser recargados en Prepago mediante una tarjeta inteligente de dos vías. un módulo de medición. reloj. Su tarjeta electrónica incluye un microprocesador. o sea. Placa de identificación de datos y esquema de conexión. Este tipo de medidor es capaz de almacenar al menos 30 eventos al mes. indicando fecha y hora de ocurrencia. Los medidores monofásicos F12H de energía activa son los que actualmente se instalan en acometidas monofásicas domésticas. Elementos indicadores (lámparas tipo LED y display LCD). Los eventos pueden ser interrupciones . Memoria para almacenar eventos.EL MEDIDOR ELECTRÓNICO MONOFÁSICO. de tipo socket. Relevador de desconexión y reconexión. Estos medidores son electrónicos y tienen una forma 1S. Cubierta principal del medidor. Las partes más importantes del medidor electrónico son: Base con tarjeta electrónica. Tienen características parecidas en funcionamiento a su antecesor: el medidor electromecánico F121. entre los incidentes que registra también está el reporte por falla del medidor. eventos de recarga de saldo. en caso necesario. Debe permitir su operación tanto en modalidad de prepago. El medidor electrónico monofásico F12H de autogestión se programa por medio de una tarjeta inteligente sin contacto. la falla del módulo dañado. La parte interior del medidor y su carátula están protegidas por una tapa transparente de alta resistencia mecánica hecha de policarbonato estabilizado a los rayos ultravioleta. postpago. PROGRAMACIÓN. La caja del medidor. a voluntad del cliente. mismo que se puede reconectar al poner saldo en la tarjeta. En Prepago lleva la contabilidad de un saldo en kWh y actúa sin necesidad de órdenes externas en base a la cantidad disponible de dicho saldo y en caso de no haber saldo efectúa la desconexión del servicio. superar la demanda contratada. por alta y baja tensión con umbrales programables. fecha de corte programado y falta de pago. El medidor digital ha ido desplazando al electromecánico debido principalmente a que la tecnología aplicada brinda mayor certeza en la medición del consumo energético y a las funciones adicionales que permiten a CFE y a los usuarios una mejor administración y ahorro de energía eléctrica. los orificios de fijación y la bornera deben de cumplir con las exigencias de las normas. falta de suministro eléctrico. monto de recargas en kWh e inversiones.por: falta de saldo. tele gestión o sólo lectura. La tapa del medidor se fija a la base mediante dos tornillos precintables . En el software se crean plantillas de configuración personalizadas indicando las características que se requieran para cada usuario en particular. pudiendo actualizar los datos por medio de la misma tarjeta en la próxima recarga. CONSTRUCCIÓN Caja. Cuenta con sistema que realiza una auto-prueba de las funciones primarias del mismo y tiene una alarma que indica. En la parte frontal del contador se encuentra una pantalla de cristal líquido. Integrando valores de potencia se obtienen valores de energía. foto sensor del mando de la pantalla y botón de mando que tiene dos posiciones. MÓDULO DE MEDICIÓN En el módulo de medición la corriente y tensión de cada fase se convierten en las señales análogas proporcionales a los valores de corriente y tensión. MICROCONTROLADOR En el micro controlador los códigos digitales se multiplican por las constantes de calibración obteniendo los valores de potencia promedia P (t). PARTE ELECTRÓNICA Y PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO. Para la medición de corriente se utilizan los transformadores precisos de corriente y para la tensión los divisores resistivos de tensión. . CONVERTIDOR DE SEÑALES Las señales análogas obtenidas se convierten en los códigos digitales en el convertidor Sigma – Delta de 6 canales. En los medidores que miden energía reactiva para el cálculo de la energía reactiva se utiliza el valor de tensión con desplazamiento de fase por 90°. Los valores obtenidos se guardan en los registros de respectivas tarifas de potencia y energía de acuerdo con el programa tarifario vigente. interfaz óptica de comunicación. Segmento de estado de batería. La última cifra del código corresponde a la tarifa del registro (solamente para datos de energía y potencia). Indica el número y secuencia de las fases de tensión de alimentación. Índice. PANTALLA DE CRISTAL LÍQUIDO El medidor cuenta con una pantalla de cristal líquido que tiene 84 segmentos controlables. Segmentos de tarifas. Indica el tipo de carga (activa. Secuencia de fases. La pantalla de cristal líquido puede ser dividida en 14 campos informativos que consisten de uno o varios segmentos: Flechas de indicación de dirección de energía. Indica que se están revisando los datos de los periodos ya terminados. “0” corresponde a la energía total de todas las tarifas. Unidad de medida del registro. Segmento de comunicación. reactiva). interfaces de comunicación. La pantalla de cristal líquido del medidor permite desplegar los datos almacenados en la memoria del medidor y las constantes programadas. Al mismo momento está activado uno de los segmentos de tarifas de energía (correspondiente a la tarifa en curso) y uno de los segmentos de tarifas de potencia (correspondiente a la tarifa en curso). Indica la unidad de medida del registro. . salidas del medidor. Los datos guardados en el módulo de memoria al desconectar la tensión de alimentación se almacenan como mínimo 20 años (a temperatura de ambiente de –20°C a +70°C).El micro controlador del medidor también realiza el mando de la pantalla de cristal líquido (LCD). Los números de tarifas se indican en la placa bajo los correspondientes segmentos. Notifica cuando hay que cambiar la batería. Segmento de valores históricos. Se activa cuando el proceso de comunicación a través de la interfaz óptica está en proceso. módulo de tarifas y reloj interno. parámetros del medidor y la información sobre los eventos. Indica el código del registro. MÓDULO DE MEMORIA NO VOLÁTIL Para almacenamiento de los datos el medidor tiene un módulo de memoria no volátil en que se guardan los datos medidos. minutos y segundos. El reloj interno del medidor está estabilizado por el resonador de cuarzo. INTERFAZ DE COMUNICACIÓN ÓPTICA La interfaz de comunicación óptica cumple con las exigencias de las normas vigentes y se utiliza para la comunicación con el computador a través de la sonda óptica. el micro controlador empieza a funcionar en el modo de ahorro de energía por lo tanto la pantalla se apaga. El medidor tiene la función de cambio automático del horario invierno/verano. RELOJ INTERNO El medidor tiene un reloj interno de tiempo real que mide años. días de semana. Algunos modelos también tienen la interfaz de comunicación eléctrica – “lazo de corriente” de 20 mA. La fecha y hora del cambio se programan durante la parametrización del reloj INTERFACES DE COMUNICACIÓN Todos los medidores tienen la interfaz de comunicación óptica. Esta interfaz se utiliza para la configuración y parametrización del medidor así como para la transmisión local de los datos al computador o terminal portátil de lectura. Al desconectar la tensión de alimentación. Los datos del medidor desconectado pueden ser revisados aplicando un impulso largo a la foto sensor o al mantener oprimido el botón durante 2 segundos en la posición no precintable. control de los periodos de integración y registro de eventos con etiqueta de fecha y hora. El error del reloj debido a la variación de temperatura se compensa por medio del software (solamente cuando el medidor se alimenta de la red). Los datos del reloj se utilizan para mando de las tarifas de energía y demanda máxima. horas. Después de eso en la pantalla tres veces sucesivas se desplegarán los valores de energías totales de cada tarifa programada y entonces la pantalla se apagará de nuevo.El esquema de alimentación de la pantalla asegura su correcto funcionamiento en los límites de temperatura entre –20 °C y +65 °C. . meses. INTERFAZ DE COMUNICACIÓN ELÉCTRICA La interfaz de comunicación eléctrica se utiliza para la transmisión remota de los datos del medidor a los equipos externos. La frecuencia de los impulsos es proporcional a la energía medida. .Los medidores tienen implantada la función del bloqueo de la comunicación a través de la interfaz óptica. Las salidas están galvánicamente separadas de la tarjeta del medidor mediante separación optrónica. En los medidores se utiliza la interfaz pasiva de dos hilos tipo “lazo de corriente” de 20 mA que se alimenta del equipo externo. SALIDA POR RELÉ La salida por relé puede conmutar corriente constante y alterna de 120 mA y tensión hasta 250V. la máxima corriente conmutada es 100 mA. Los medidores de energía activa y reactiva tienen 3 salidas de impulsos eléctricos. Los medidores de energía activa tienen un o dos salidas (depende de si miden solo energía consumida o tanto consumida como generada). la corriente máxima en el lazo es < 30 mA. En caso de la conexión de corriente inversa la interface no funciona pero está protegida contra los daños.) se programan en la fábrica./kWh (imp/kvarh) para medidores de conexión indirecta y desde 1 hasta 19999 imp/kWh (imp/kvarh) para medidores de conexión directa. SALIDAS DE IMPULSOS ELÉCTRICOS El medidor tiene varias salidas de impulsos eléctricos para transmisión a los equipos externos de los datos sobre varios tipos de energía. La tensión máxima de alimentación del circuito abierto es <30 V. La constante de impulsos se programa en el intervalo desde 1 hasta 60000 imp. Los medidores que miden tanto energía activa como reactiva tienen dos diodos luminosos: uno emite impulsos proporcionales a la energía activa y otro proporcionales a la reactiva. La máxima tensión conmutada es 24 V. Esta función protege contra el acceso y cambio no autorizado de los datos y parámetros del medidor. Los medidores que miden energía activa tienen un solo diodo luminoso para energía activa. SALIDAS SALIDAS ÓPTICAS LED (DIODOS LUMINOSOS ROJOS) El medidor tiene un diodo luminoso que emite los impulsos para la calibración del medidor.imp/kVArh] y la duración de un impulso (30 mseg. Los datos a través de esta interfaz se transmiten mediante un protocolo. La constante de LED [imp. Para desbloquear la comunicación hay que oprimir el botón en la posición precintable (al quitar el sello)./kWh. El funcionamiento del relé puede ser programado para dos modos de trabajo: • Los contactos que normalmente están desconectados se conectan durante el periodo de vigencia del tramo de tarifas seleccionado. El cambio de registros tarifarios se efectúa conforme con el programa tarifario que se programa durante la parametrización del medidor. La relación entre las tarifas se indica durante la parametrización del medidor y puede ser revisada en la pantalla de cristal líquido. MÓDULO DE TARIFAS. En el modo de ahorro de energía. los recursos de la batería son suficientes para como mínimo 10 años (a la temperatura ambiente desde –40 hasta +60°C). El módulo de tarifas del medidor realiza varias funciones: Distribuye los datos en los registros tarifarios. El perfil del día puede tener hasta 8 cambios de tarifas. Cuando la tensión de la red se desconecta. Al desconectar la tensión de la red. PERFILES DEL DÍA Los perfiles del día describen los intervalos de tarifas en el día. Cuando la tensión de la red está conectada. Estaciones tarifarias. El medidor permite crear hasta 16 perfiles del día. El programa tarifario puede controlar hasta 4 tarifas de energía y hasta 4 tarifas de potencia. la batería está alimentando solo al reloj interno. el micro controlador del medidor empieza a funcionar en el modo de ahorro de energía soportado por la batería de litio.• Los contactos que normalmente están desconectados se conectan durante dos intervalos del día programables (con el paso de 15 minutos) FUENTES DE ALIMENTACIÓN En el medidor hay una fuente de alimentación de impulsos la cual garantiza el funcionamiento estable del medidor cuando la tensión de la red se encuentra en el rango desde –15% hasta +20% de la tensión nominal. Registra demanda máxima del día y del mes. la energía de la batería de litio no se utiliza. El programa tarifario consiste de tres elementos: Perfiles del día. Cada tarifa de potencia está asignada a una tarifa de energía. PROGRAMA TARIFARIO. Forma perfiles de carga. Perfiles de la semana. . Calcula la potencia promedio de periodos de integración. Protección por software. mes y día). .dd). Medios de protección a nivel físico. El primer listado contiene los días feriados con fechas fijas (que se celebran cada año el mismo día). Los días feriados con fechas movibles no se despliegan en la pantalla del medidor y solo pueden ser revisadas en el computador al leer los parámetros del medidor a través de las interfaces de comunicación. El programa tarifario del medidor permite tener como máximo 12 estaciones en un año. El segundo listado contiene los días feriados con fechas movibles (que se celebran cada año a la fecha distinta). El medidor puede tener hasta 10 perfiles de semana. El listado de días con fechas fijas puede contener la cantidad ilimitada de fechas. PROTECCIÓN DE DATOS En el medidor están previstos varios niveles de protección de datos contra el acceso no autorizado (lectura y cambio de datos): Protección a nivel físico.PERFILES DE LA SEMANA En el perfil de semana se especifican los perfiles de día para cada día de semana y días feriados. ESTACIONES TARIFARIAS Las estaciones tarifarias permiten activar el perfil de la semana seleccionado a la fecha especificada (AA. LISTADO DE DIAS FERIADOS En la memoria del medidor se guardan dos listados de días feriados. El listado de días con fechas movibles puede contener como máximo 16 días feriados (se especifica el año. El bloqueo de la interfaz se deshabilita oprimiendo el botón. BLOQUEO DE LA INTERFAZ ÓPTICA El bloqueo de la interfaz óptica protege los datos del medidor contra la transmisión no autorizada de los datos al computador. Fecha y hora cuando se terminó la última influencia del campo magnético. Cuando durante el período de un día el medidor registra cuatro intentos de acceso a los datos utilizando una contraseña incorrecta. Esta contraseña protege medidor contra la reprogramación no autorizada. También está prevista la protección contra intentos de acertar la contraseña al azar. Fecha de hora de la última vez que se ha cerrado la tapa. Al deshabilitar el bloqueo. Apertura de tapa transparente: Número de veces que se ha abierto la tapa. las interfaces de comunicación se bloquean para el período de 24 horas (no se puede acceder ni con la contraseña correcta). Influencia del campo magnético fuerte: Número de veces que se ha registrado la influencia. Fecha y hora de la última parametrización. Duración total de la influencia.La tapa principal transparente y la tapa cubre bornes se fijan mediante tornillos precintables para que sea posible detectar los intentos de apertura de la tapa o tapa cubre bornes. PROTECCIÓN POR SOFTWARE CONTRASEÑA La contraseña consiste de cómo máximo 8 símbolos ASCII. La interfaz queda desbloqueada solo por un período de una hora y al transcurrir este período la interfaz se bloquea automáticamente. REGISTRO DE EVENTOS El registro de eventos es un área de la memoria en la cual se guardan la información sobre los siguientes eventos: Cortes de tensión: Duración total de la ausencia de tensión. en la pantalla del medidor por unos segundos se enciende el segmento de la comunicación. Duración total de la apertura de tapa. El botón de mando de la pantalla el cual permite desbloquear la comunicación también se precinta. Errores del medidor. Fecha y hora de cada uno de los últimos 32 cortes. Conexión inversa del circuito de corriente: Duración total de la conexión inversa del circuito de corriente. Cambio del número de fases: Fecha y hora de cada uno de los últimos 10 cambios del número de fases. . Fecha y hora del fin. Fecha y hora de inicio. Duración. Fecha y hora de la última ocurrencia de la conexión inversa del circuito de corriente. . BIBLIOGRAFÍA https://es.com/watch?v=XkC0gJcccN0 .com/document/357789090/Medidores-Electronicos-de- Energia-Electrica https://es.net/tocuyaniando/medidores-elctricos https://www.scribd.com/document/341784312/Lectura-de-Medidores- Electronicos https://es.slideshare.youtube.scribd.