CONTADORES MONOFSICOS DE ENERGAI.- OBJETIVOSEl objetivo del presente trabajo es dar a conocer los pormenores de los diversos ensayos que se le practican a los contadores de energa(contadores monofsicos) con objeto de garantizar su adecuado funcionamiento, as tambin mostrar las normas q las dictaminan.II.- INTRODUCCINEn la actualidad la energa elctrica es uno de los principales factores que rige la vida moderna y en la industria elctrica los sistemas de medicin de energa juegan un papel preponderante en la relacin econmica entre las Empresas Generadoras, Transmisoras y Distribuidoras de Energa y los Consumidores.La medicin de la energa es el proceso ms significativo dentro de la comercializacin, lo cual significa que la seleccin, operacin y mantenimiento de los medidores merecen especial atencin para evitar errores que a la postre se convertirn en prdidas de energa con perjuicios para la empresas distribuidoras as como para los consumidores. Con el fin de evitar esta impase es que se le practican pruebas peridicas a los contadores de energa. III.- FUNDAMENTO TERICOCONTADORES DE ENERGIALos medidores de energa son aparatos usados para la medida del consumo de energa. Existen varios tipos de medidores dependiendo de su construccin, tipo de energa que mide, clase de precisin y conexin a la red elctrica. ESTRUCTURAEl medidor est constituido por las siguientes partes:

1. Bobina de Tensin 2. Bobina de Intensidad 3. Imn de frenado 4. Regulacin fina 5. Regulacin gruesa 6. Disco 7. Sistema de Transmisin 8. Terminales de conexin

La representacin esquemtica de la estructura de un medidor de induccin, se visualiza a continuacin en la siguiente figura:

La representacin esquemtica de la estructura de un medidor de induccin, se visualiza a continuacin en la siguiente figura:

1_Bobina de tensin. 2_Bobina de intensidad. 3_Imn de frenado. 4_Tornillo de regulacin gruesa. 5_Abrazadera. 6_Bloqueo marcha inversa. 7_Angulo marcha inversa. 8_Tornillo para Regulacin fina

5.3 Caractersticas Principales En la placa de caractersticas de un medidor de energa se indica: a) Corriente nominal (In): corriente para la cual el medidor es diseado y que sirve de referencia para la realizacin de ensayos y verificaciones. Tambin se la conoce como corriente bsica.b) Corriente mxima (Imx): es la intensidad lmite, es decir, el mximo amperaje que puede ser conducido en rgimen permanente por la corriente del medidor, sin que su error porcentual y temperatura admisible sean superados. Este valor de la corriente lmite se indica entre parntesis detrs de la corriente nominal In(Imax); por ejemplo: 10 (20) A, 10(40) A, 15(60) A,15 (100)A., etc. c) Tensin nominal: Tensin para la cual el medidor es diseado y sirve de referencia para la realizacin de pruebas. Se debe indicar que los medidores electrnicos se disean con un rango de tensin sin que se vea afectado su presicin. d) Constante del disco (Kh): expresada en Wh/revolucin, es el nmero de vatios-hora correspondientes a una revolucin o vuelta completa del disco. Expresada en revolucin/Kwh, es el nmero de revoluciones correspondiente a un KWh que debe dar el disco. En medidores electrnicos, esta constante viene expresada en Wh/pulso.e) Clase de precisin: Es el valor mximo del error de medicin expresado en porcentaje para el cual fue diseado el medidor dentro del rango 10% de corriente nominal y su corriente mxima.

TIPOS DE CONTADORES DE ENERGIA ACTIVA

Los medidores de energa elctrica, o contadores, utilizados para realizar el control del consumo, pueden clasificarse de acuerdo a:1) El tipo de construccin

ElectromecnicosO contadores de induccin, compuesto por un conversor electromecnico (bsicamente un vatmetro con su sistema mvil de giro libre) que acta sobre un disco, cuya velocidad de giro es proporcional a la potencia demandada, provisto de un dispositivo integrador.

Medidores electromecnicos con registrador electrnico

El disco giratorio del medidor de induccin se configura para generar un tren de pulsos (un valor determinado por cada rotacin del disco, P.e. 5 pulsos) mediante un captador ptico que sensa marcas grabadas en su cara superior. Estos pulsos son procesados por un sistema digital el cual calcula y registra valores de energa y de demanda. El medidor y el registrador pueden estar alojados en la misma unidad o en mdulos separados.

Medidores electrnicos.La medicin de energa y el registro se realizan por medio de un proceso anlogo-digital (sistema totalmente electrnico) utilizando un microprocesador y memorias. A su vez, de acuerdo a las facilidades implementadas, estos medidores se clasifican como:Medidores de demanda: miden y almacenan la energa total y una nica demanda en las 24 hs. (un solo perodos, una sola tarifa). Medidores multitarifa: miden y almacenan energa y demanda en diferentes tramos de tiempo de las 24 hs., a los que le corresponden diferentes tarifas (cuadrantes mltiples). Pueden registrar tambin la energa reactiva, factor de potencia, y parmetros especiales adicionales. Para los pequeos consumidores, industriales y domiciliarios, se mantiene an el uso de medidores de induccin de energa activa y reactiva. Para los medianos consumidores se instalan generalmente medidores electrnicos. Para los grandes consumidores, a fin de facilitar la tarea de medicin y control, el medidor permite adems la supervisin a distancia va mdem (en muchas marcas incorporado al medidor).

2) De acuerdo a las conexiones internas, los medidores sern: Concntricos Excntricos

3) Tipo de servicioa) Tipos de medidores de energa activa para medicin directa.-Medidor monofsico dos hilos.- Medidor de un elemento motor (FORMA 1A), conformado por una bobina de corriente y una bobina de potencial para 120 127 V., entre fase y neutro. Es utilizado para servicios monofsicos dos hilos.- Medidor monofsico tres hilos.-Medidor de un elemento motor (FORMA 2A), conformado por dos bobinas de corriente y una de potencial para 220 240 V. entre fases. Su uso es restringido para medir el consumo de servicios monofsicos tres hilos.- Medidor bifsico tres hilos .-Medidor de dos elementos motores (FORMA 13A), donde cada elemento est conformado por una bobina de corriente y una bobina de potencial para 120 127 V. entre fase y neutro. Es utilizado para servicio monofsico tres hilos y bifsico tres hilos.- Medidor trifsico cuatro hilos.

a) Para medir el consumo de energa de servicios trifsicos cuatro hilos estrella, se tiene un medidor de tres elementos motores (FORMA 16A), donde cada elemento est conformado por una bobina de corriente y una bobina de potencial para 120 127 V. fase-neutro.

b) Para medir el consumo de energa de servicios trifsicos cuatro hilos delta, se tiene dos alternativas:

Con un medidor de tres elementos motores (FORMA 17A), donde estn conformados dos de los elementos por una bobina de corriente y una bobina de potencial para 120 V. fase-neutro y el tercero por una bobina de corriente una de potencial a 240 V fase-neutro.

Con un medidor de dos elementos motores (FORMA 15A) donde estn conformados el uno por dos bobinas de corriente y una bobina de potencial para 240 V. fase-fase y el otro por una bobina de corriente y una bobina de potencial para 240 V. fase-neutro y al cual se conectar la fase de mayor diferencia de potencial con respecto al neutro.

b) Tipos de medidores de energa activa para medicin semi-directa en Baja Tensin.

Constructivamente son de similares caractersticas a los empleados para medicin directa, la diferencia radica en la corriente nominal (2,5 y 5 amperios) capaz de soportar la utilizacin en su instalacin de transformadores de corriente (TC), en un calor igual al de las bobinas de corriente del medidor - Medidor monofsico tres hilos Forma 4A 4S, requiere para su instalacin de dos transformadores de corriente.

- Medidor bifsico tres hilos Forma 5A 5S, requiere para su instalacin de dos transformadores de corriente.- Medidor trifsico cuatro hilos

a) Par medir el consumo de energa en servicios trifsicos cuatro hilos estrella, se tiene un medidor de tres elementos motores forma 9A 9S.

b) Para medir el consumo de energa en servicios trifsicos cuatro hilos delta, tenemos dos alternativas:

Con un medidor de tres elementos motores Forma 11A 11S Con un medidor de dos elementos motores Forma 8A 8S

c) Tipos de medidores de energa activa para medicin indirecta en Media Tensin.

- Medidor trifsico tres hilos. Es un medidor de dos elementos motores, FORMA 5A 5S, donde cada elemento est conformado por una bobina de corriente y una bobina de potencial para 110 120 V. fase-fase y requiere para su instalacin de dos transformadores de corriente y 2 de potencial. Es utilizado para medir consumos de energa elctrica, de aquellos clientes que cuentan con centros de transformacin, cuyos transformadores trifsicos o bancos de transformadores en su lado primario estn conectados en delta.- Medidor trifsico cuatro hilos. Es un medidor de tres elementos motores (FORMA 9A 9S), donde cada elemento est conformado por una bobina de corriente y una bobina de potencial para 110/3 120/3 V. fase-neutro y requiere para su instalacin de 3 transformadores de corriente y 3 transformadores de potencial. Es utilizado para medir el consumo de energa elctrica de aquellos clientes que cuentan con centros de transformacin compuestos por: transformadores monofsicos y/o bancos de transformadores que en su lado primario estn conectados en estrella, con neutro aterrado.FUNCIONAMIENTO DE UN CONTADOREl medidor electromecnico utiliza dos juegos de bobinas que producen campos magnticos; estos campos actan sobre un disco conductor magntico en donde se producen corrientes parsitas. La accin de las corrientes parsitas producidas por las bobinas de corriente sobre el campo magntico de las bobinas de voltaje y la accin de las corrientes parsitas producidas por las bobinas de voltaje sobre el campo magntico de las bobinas de corriente dan un resultado vectorial tal, que produce un par de giro sobre el disco. El par de giro es proporcional a la potencia consumida por el circuito.

El disco est soportado en campos magnticos y soportes de rub para disminuir la friccin, un sistema de engranes transmite el movimiento del disco a las agujas que cuentan el nmero de vueltas del medidor. A mayor potencia ms rpido gira el disco, acumulando ms giros conforme pasa el tiempo. Las tensiones mximas que soportan los medidores elctricos son de aproximadamente 600 voltios y las corrientes mximas pueden ser de hasta 200 amperios. Cuando las tensiones y las corrientes exceden estos lmites se requieren transformadores de medicin de tensin y de corriente. Se utilizan factores de conversin para calcular el consumo en dichos casos.III.- EQUIPO A ENSAYAR-Equipo 1 N0 de serie:CERTIFICADO DE AFERICON N0. WF120111 8182269

Descripcin:

FabricanteZHEJIANG YONGTAILONG ELECTRONIC CO., LTD (YTL)

MarcaEscorpin

TipoSC-LCD

Pas de fabricacinChina

Ao de fabricacin2012

Fases, nmero de hilos1 fase, 2 hilos

RegistradorLCD(6 enteros + 1 decimal)

Tensin nominal220V

Corriente nominal/mxima5(60)A

Frecuencia nominal60Hz

Norma(energa activa)IEC62052-11 / IEC65053-21

Clase de precisinClase 1

Constante1600imp/kWh

-Equipo 2 N0 de serie:CERTIFICADO DE AFERICON N0. WF120111 8182270

Descripcin:FabricanteZHEJIANG YONGTAILONG ELECTRONIC CO., LTD (YTL)

MarcaEscorpin

TipoSC-LCD

Pas de fabricacinChina

Ao de fabricacin2012

Fases, nmero de hilos1 fase, 2 hilos

RegistradorLCD(6 enteros + 1 decimal)

Tensin nominal220V

Corriente nominal/mxima5(60)A

Frecuencia nominal60Hz

Norma(energa activa)IEC62052-11 / IEC65053-21

Clase de precisinClase 1

Constante1600imp/kWh

IV.- INSTRUMENTACIN EMPLEADA Contador patrn trifsico de energa elctricaEquipo Patrn ZERA TPZ 308 con trazabilidad Alemana, permite realizar calibraciones y contraste de Medidores Electrnicos con 0.1% de error Ciclomtricos, Digitales y Prepago; tambin permite medir los armnicos THD (Distorsin Armnica) de las ondas de Tensin y de Corriente.

Meghmetro digital AVO -MEGGER BM25 / 5 KVPermite medir la resistencia de asilamiento a 2.5 / 5/10/25/50/100 KV. y 250,000 M en zapatos de seguridad dielctricos, cascos, guantes, etc. De acuerdo a las normas ANSI Z41, ASTM IEC y NTP.

Carga ficticiaDenominada tambin carga fantasma, equipo porttil que permite variar la corriente que pasa a travs de los circuitos de corriente del medidor, yadems variar el ngulo de desfase con respecto a la seal de tensin (factor de potencia variable).

AutotransformadorEs una maquina elctrica de construccin y caractersticas similares a las del transformador pero a diferencia de este posee un nico devanado alrededor del ncleo, se usa a menudo para interconectar circuitos que funcionan a voltajes diferentes pero en una relacin cercana a 2:1.

Cronmetro digital

Otros:

Un voltmetro digital Una pinza amperimtrica

V.- NORMANorma Tcnica Internacional: UNE EN 62053-21 CEI 1358 1996 IEC 62052-11VI.- ENSAYOSCondiciones del ambiente de la experiencia:Fecha: 25 de mayo del 2012Temperatura ambiente: 200CHumedad relativa: 65%Altitud: 90.6msnmPresin atmosfrica: 752mmHg

1) ENSAYO 1: Ensayo de variacin de corriente a tensin y frecuencia nominal.

Este ensayo es uno de los ensayos de precisin el cual sirve para observar los errores que se generan al variar la corriente Ib (corriente de base, valor de la corriente de referencia para medidores de conexin directa). NORMAPara realizar este ensayo se sigue la norma (UNE EN 62053-21 subclusula 8.2) que dice: Los ensayos de la influencia de la variacin de la corriente deben efectuarse a los valores de corriente y factor de potencia de las tablas A.II, A.III y A.IV sin que sea necesario esperar que el equilibrio trmico se alcance completamente. Los errores del lote no debern tener sistemticamente el mismo sentido. Debe verificarse que los valores de calibracin queden estadsticamente centrados con respecto al eje de cero de la curva de error.

Tabla A.II Influencia de la variacin de la corriente en medidores de induccinValor de la corriente1)Factor de potencia Nmero de fases del medidor Equilibrio de la carga para medidores trifsicos Lmites de errores en porciento para medidores clase

0,5 1 2

0,05 Ib 1 Monofsico y trifsico Equilibrada 1,0 1,5 3,0

0,2 Ib 0,5 ind. Monofsico y trifsico Equilibrada 0,8 1,0 2,5

Ib 1 Monofsico y trifsico Equilibrada 0,5 1,0 2,0

Ib 0,5 ind. Monofsico y trifsico Equilibrada 0,5 1,0 2,0

Imx. 1 Monofsico y trifsico Equilibrada 0,8 1,0 2,5

Ib 1 Trifsico Solo una fase cargada 2) 0,8 1,5 2,5

1) Ib o In segn corresponda. 2)Este ensayo se realiza sobre cada una de las tres fases. Los errores deben medirse con un solo tambor en movimiento.

Para los medidores de mltiples tarifas con dispositivo indicador del tipo electromecnico, los ensayos de la tabla A.II deben realizarse para cada tarifa. Los ensayos se han de realizar en el orden descendente de la tabla

Tabla A.III Influencia de la variacin de la corriente en medidores de estado slido clases 1 y 2

Valor de la corriente Factor de potencia Nmero de fases del medidor Equilibrio de la carga para medidores trifsicos Lmites de errores en porciento para medidores clase

1 2

0,05 Ib 1 Monofsico y trifsico Equilibrada 1,5 3,0

Ib 1 Monofsico y trifsico Equilibrada 1,0 2,0

Ib 0,5 ind Monofsico y trifsico Equilibrada 1,0 2,0

Ib 1 Trifsico Solo una fase cargada 1,0 2,5

Ib 1 Trifsico Solo una fase cargada (diferente) del ensayo precedente 1,0 2,5

Imx 1 Monofsico y trifsico Equilibrada 1,5 2,5

1) Ib o In segn corresponda

Los ensayos se han de realizar en el orden descendente de la tabla.

Tabla A.IV Influencia de la variacin de corriente en medidores de estado slido clases 0,2S y 0,5S

Valor de la corriente Factor de potencia Nmero de fases del medidor Equilibrio de la carga para medidores trifsicos Lmites de errores en porciento para medidores clase

0,2S 0,5S

0,01 In 1 Monofsico y trifsico Equilibrada 0,4 1,0

In 1 Monofsico y trifsico Equilibrada 0,2 0,5

In 0,5 ind Monofsico y trifsico Equilibrada 0,3 0,6

In 1 Trifsico Solo una fase cargada 0,3 0,6

Los ensayos se han de realizar en el orden descendente de la tabla.

CIRCUITO/CONEXIONES EMPLEADOS

RESULTADOSVn=220V ,Ib=5A ,frecuencia=60HzCorriente(A)Corriente%IbFactor de Potencia (cos)Error Admisible segn NormaErrores Registrados (%)N de Serie:

31.01.50.03

51.01.00.14

101.01.00.19

60Imax1.01.50.22

2) ENSAYO 2: Ensayo de influencia de la variacin de tensin.Este ensayo es el otro ensayo de precisin el cual sirve para observar los errores que se generan al variar la tensin Vn NORMAPara realizar este ensayo se sigue la norma (UNE EN 62053-21 subclusula 8.2) que dice: Variamos 90% y 110% del Vn a su vez variamos la corriente al 5%, 100% de In y al Imax., de acuerdo a la clase que es 1,el limite de variacin de error es 0.7 y cos=1 CIRCUITO/CONEXIONES EMPLEADOS

RESULTADOSVn=220V ,Ib=5A ,frecuencia=60Hz% VnVoltaje(V)%InCorriente(A) (cos)Lmite de Variacin de ErrorErrores Registrados (%)N de Serie:

90 % Vn1985%In0.251.00.70.03

90 % Vn198100%In51.00.70.28

90 % Vn198Imax601.00.70.11

110 % Vn2425%In0.251.00.7

110 % Vn242100%In51.00.7

110 % Vn242Imax601.00.7

3) ENSAYO 3: Ensayo de arranque.Este ensayo sirve para ver si el medidor emite impulsos con una corriente muy pequea indicada en la norma

NORMA El medidor debe arrancar (girar o emitir pulsos) y seguir registrando para los valores de corriente de arranque (y en el caso de medidores trifsicos con carga equilibrada) indicados en la tabla XXIV Tabla XXIVCorrientes de arranqueMedidores para conexinClase del medidorFactor de potencia

0,2 S0,5 S0,5121

Directa---0,004 Ib0,005 Ib1

Alimentados por transformadores de corriente0,001 In0,001 In0,002 In0,002 In0,003 In1

Si el medidor est previsto para la medicin de la energa en los dos sentidos los valores de la tabla XXIV son aplicables para la energa que circule en cada sentido. Los efectos de demoras intencionales en la medicin despus de una inversin de la direccin del flujo de energa deben ser tenidos en cuenta cuando se realice este ensayo. CIRCUITO/CONEXIONES EMPLEADOSLa instrumentacin empleada es:-Un voltmetro digital-Un cronmetro digital-Una pinza amperimtrica

RESULTADOSFactor de potencia cos=1.0 Vn=220V frecuencia=60HzN de Serie

El medidor arranco y dio mas de una vuelta con 0.4%Ib5-60A , Vn=220V

Corriente de Arranque20mA

Tiempo12:25

4) ENSAYO 4: Ensayo de marcha en vaco.Este ensayo sirve para observar que en el circuito al cual se le ha retirado la carga no debe generar ningn impulso en el medidor NORMALa norma IEC-61036 tem 5.6.4 dice: Medidores estticos: Cuando se aplique tensin, sin pasar corriente por los circuitos de corriente el dispositivo de salida del contador no debe emitir ms de un impulso. Para este ensayo los circuitos de corriente deben estar abiertos y se debe aplicar una tensin del 115 % de la tensin nominal a los circuitos de tensin. La duracin mnima del ensayo debe ser:

Duracin mnima del ensayo en vacoClase 0,2 S 0,5 S 1 y 0,5 2

Tiempo mnimo (minutos)

k=Numero de impulsos 1000 Imp/KWh y 1600 Imp/KWhm=Numero de Elementos de Medida=2Un=Tensin de referencia Un=115%VnImax=Corriente mxima

CIRCUITO/CONEXIONES EMPLEADOSLa instrumentacin empleada es:-Un voltmetro digital-Un cronmetro digital

RESULTADOSTensin=220VTensinUb(%)Requisitos del ensayoResultados RegistradosN de Serie:

115Durante el tiempo determinado, no debe generar ms de un impuls.Tiempo de ensayo12.35min14:25

Hallando los tiempos mnimos:Medidor Serie:8182269(60-253V)Medidor Serie:8182270(60-253V)

Despus de esperar el tiempo mnimo se observo que no hubo pulsos del medidor con lo cual pasa el ensayo

5) ENSAYO 5: Potencia absorbida en el circuito de tensin a 220V.

NORMA(UNE EN 62053-21 subclusula 7.1.1): El error mximo total de medicin de la potencia absorbida no debe exceder del 5%. La potencia activa y aparente absorbidas por cada circuito de tensin, a la tensin de referencia, a la frecuencia de referencia, y a la temperatura de referencia, no debe exceder los valores indicados en la tabla 1. CIRCUITO/CONEXIONES EMPLEADOS Equipo patrn, marca Zera RESULTADOSN de Serie:

0.95 W7.18 VA

6) ENSAYO 7: Potencia absorbida en el circuito de intensidad. NORMA(UNE EN 62053-21 subclusula 7.1.2) : El error mximo total de medicin de la potencia absorbida no debe exceder del 5%. La potencia aparente absorbida por cada circuito de intensidad de un contador de conexin directa para la intensidad de base, a la frecuencia de referencia y a la temperatura de referencia, no debe exceder de los valores dados en la norma. CIRCUITO/CONEXIONES EMPLEADOS Equipo patrn marca Zera

RESULTADOSN de Serie:

0.030 VA

7) ENSAYO 8: Resistencia de aislamiento. NORMA: IEC-61036: Como sabemos, no existen aislantes perfectos. Al someterlos a una diferencia de potencial pueden aparecer corrientes de fuga, ya sea por insuficiencia o deterioro de stos. Para asegurar el buen funcionamiento de las instalaciones, es necesaria la comprobacin de sus aislamientos.El Reglamento Electrotcnico de Baja Tensin (RBT) en su instruccin ITC-BT-19, Apartado 2.9, regula los mnimos de resistencia de aislamiento y rigidez dielctrica que han de presentar dichos aislamientos. CIRCUITO/CONEXIONES EMPLEADOS Megohometro

RESULTADOSResistenciaCorriente de FugaCapacitancia

1.6M316uA0.41uF

VII.- ObservacionesLos valores obtenidos corresponde a las 02 muestras de Medidores Electrnicos de Energa .Marcas ELSTER, modelos:SC-LCD, en el Laboratorio N6 de la facultad de Ingeniera Elctrica y Electrnica de la Universidad Nacional de Ingeniera para realizar las pruebas respectivasVII.-ConclusionesDe los valores Obtenidos en las 02 muestras de Medidores Electrnicos de Energa, marcas ESCORPION, modelos: A102C, N series 8182269 y 8182270 se concluyen que CUMPLEN con lo establecido en la Norma Tcnica Internacional CEI 61036 y UNE EN 62053-21

20