Medición de Potencia, Potencia en circuitos Trifasicos, Contadores de Energia

1. República Bolivariana de Venezuela
Instituto Universitario Politécnico
“Santiago Mariño”
Alumno:
Gerardo Mendoza C.I: 15.262.545
Materia: Mediciones Eléctricas
Sección: 43 “A”
• Unidad XI: Mediciones de Potencia
• Unidad XII: Mediciones de Potencia en Circuitos Trifásicos
• Unidad XIII: Mediciones de Potencia y Operar Contadores
de Energía

3. Potencia: es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de
tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un
elemento en un tiempo determinado o la velocidad a la que se consume la
energía eléctrica. La energía utilizada para realizar un trabajo cualquiera, se
mide en “joule” (J) y la potencia se mide en joule por segundo (J/seg) que
equivale a 1 watt (W).

4. Se utilizan varios tipos de conversores, electromecánicos y electrónicos, para la
medición directa de la potencia y energía activa (en DC y AC) y de potencia
reactiva y aparente (en CA).
Para medir la potencia eléctrica “P” se emplean los vatímetros, la unidad de
medida es el “watt” y se representa con la letra “W”.
Watt (W) es igual a la tensión (V) multiplicada por la Intensidad (I), es decir:
W=V ∙ I, por lo tanto, conociendo el voltaje y la intensidad, también se puede
conocer la potencia.

5. Puede recordarse con el siguiente diagrama.
P = Potencia - Vatios (W)
V = Voltaje - Voltios (V)
I = Corriente - Amperios (A)
Hay tres formas de calcular la potencia:
Cuando se conoce la resistencia y la corriente: P = I ² * R.
Cuando se conoce, el voltaje y la resistencia: P = V ² / R.
Cuando se conoce, El voltaje y la corriente. P = V * I.

6. El Wattimetro o Vatímetro Electrodinámico:
Es un instrumento electrodinámico para medir la potencia eléctrica o la
tasa de suministro de energía eléctrica de un circuito eléctrico dado. El
dispositivo consiste en un par de bobinas fijas, llamadas «bobinas de
corriente» o amperométrica, y una bobina móvil llamada «bobina de
potencial» o voltimétrica.

7. Conexión del Wattimetro o Vatímetro:
Se utiliza para medir la potencia de un elemento de circuito.
•La bobina fija, que es el "circuito amperimétrico", se conecta, pues, en serie con
el elemento.
•La bobina móvil o "circuito voltimétrico", en paralelo Según las normas DIN, se
debe conectar el circuito voltimétrico delante del amperimétrico.
Normalmente, el aparato posee cuatro bornes, dos para el circuito Voltimétrico (0
– x A) y dos para el amperimétrico (0 – y A). La constante de lectura, si el
cuadrante está graduado en 100 partes es:

9. En este caso particular cada wáttmetro indica la potencia de la fase a la que está
conectado. De este modo, la potencia trifásica resulta igual a:
P=W1+W2+W3
o sea que la potencia total es suma de las tres lecturas.
Teorema de Blondell

14. Figura 2 Medida trifásica con el Método de los dos wátmetros
De acuerdo con el teorema de Blondell, la potencia activa es igual a la suma
algebraica de las dos lecturas. En efecto:
La indicación de cada wáttmetro no corresponde con la potencia de una fase en
particular, pero su suma algebraica es igual a la potencia trifásica.

18. El diagrama vectorial para la conexión mostrada en la figura 1
resulta:
Figura 3 Diagrama vectorial de voltajes y corrientes

20. Contador o Medidor de energía eléctrica
Medición de Energía Eléctrica Se realiza mediante medidores o contadores,
que se utilizan para calcular el valor de la energía que se intercambia entre
consumidores y las compañías de suministro.
Aplicada una tarifa establecida por el Ente Regulador (CORPOELEC),
posibilita a la Empresa realizar una facturación adecuada de la potencia y
energía consumida.
La medición de la energía es la medición de la potencia por unidad de tiempo;
un medidor o contador de energía utiliza un conversor que realiza el producto
instantáneo de la tensión por la corriente, seguido de un dispositivo integrador.

21. Analogías

23. Elementos constitutivos. “Contador o
Medidor de energía”
Un medidor de energía tipo inducción está
constituido por un núcleo de chapa magnética
en el que van montados dos bobinas, una en
serie con el conductor por el que circula la
corriente principal, y que se denomina bobina de
intensidad ( ó corriente), y otra en bobina en
derivación sobre los dos conductores,
denominada bobina de tensión. Los flujos
magnéticos producidos por ambas bobinas
están desfasadas 90º y actúan sobre un disco
rotórico de aluminio. Estos flujos producen pares
de giros, que a su vez provocan un movimiento
de rotación del disco de aluminio a una
velocidad angular proporcional a la potencia. El
disco de aluminio es, además, frenado por un
imán (freno de corrientes parásitas) de tal forma
que la velocidad angular del disco sea
proporcional a la carga. El aparato está
completado por un registrador, que mediante un
sistema de transmisión indica los kilovatios-hora
consumidos.

24. Partes componentes de un medidor
1_Bobina de tensión. 2_Bobina de
intensidad. 3_Imán de frenado.
4_Tornillo de regulación gruesa.
5_Abrazadera. 6_Bloqueo marcha
inversa. 7_Angulo marcha inversa.
8_Tornillo para Regulación fina

25. Características Principales Medidores
En la placa de características de un medidor de energía se indica:
a) Corriente Nominal (In): corriente para la cual el medidor es diseñado y que
sirve de referencia para la realización de ensayos y verificaciones. También se
la conoce como corriente básica.
b) Corriente máxima (Imáx): es la intensidad límite, es decir, el máximo
amperaje que puede ser conducido en régimen permanente por la corriente del
medidor, sin que su error porcentual y temperatura admisible sean superados.
Este valor de la corriente límite se indica entre paréntesis detrás de la corriente
nominal In(Imax); por ejemplo: 10 (20) A, 10(40) A, 15(60) A,15 (100)A., etc.
c) Tensión nominal: Tensión para la cual el medidor es diseñado y sirve de
referencia para la realización de pruebas. Se debe indicar que los medidores
electrónicos se diseñan con un rango de tensión sin que se vea afectado su
presición.
d) Constante del disco (Kh): expresada en Wh/revolución, es el número de
vatios-hora correspondientes a una revolución o vuelta completa del disco.
Expresada en revolución/Kwh, es el número de revoluciones correspondiente a
un KWh que debe dar el disco. En medidores electrónicos, esta constante viene
expresada en Wh/pulso.
e) Clase de precisión: Es el valor máximo del error de medición expresado en
porcentaje para el cual fue diseñado el medidor dentro del rango 10% de
corriente nominal y su corriente máxima.

26. Por ser el watt y el segundo
unidades muy pequeñas para
la medición de la energía
eléctrica, se utiliza otra unidad
llamada kilowatt-hora.
Medición de Energía Eléctrica
1 Kilowatt-hora = 1 KWh =
1.000 watt x 3.600 segundos =
3,6 x 106 julios
El medidor de energía está
provisto de un dispositivo capaz
de sumar las vueltas
efectuadas por el disco
proporcionalmente a la energía
suministrada al consumidor e
indicarla en las unidades
correspondientes.

27. Para medidores electromecánicos la constante se define como el valor que
expresa la relación entre la energía registrada por el medidor y el correspondiente
número de revoluciones del rotor, por ejemplo, en revoluciones por kilowatt hora
(rev/kWh) o watt hora por revolución (Wh/rev).
Para medidores electrónicos es el valor
que expresa la relación entre la energía
registrada por el medidor y el valor
correspondiente dado por la salida de
ensayo. Si este valor es un número de
impulsos, la constante será expresada
en impulsos por kilowatt hora (imp/kWh) o
watt hora por impulso (Wh/imp).
Constante del Medidor

28. En ambos casos el dato siempre se encuentra indicado en la placa de
caracteriaticas del cuadrante del medidor.
El medidor utilizado en este ejemplo es un Landis & Gyr tipo CG71 de
fabricación española y su constante es 300 rev/kWh.
Constante del Medidor

29. Cálculo de la potencia del Medidor
La potencia del medidor se calculará como:
Donde:
N: es la cantidad de revoluciones del disco o pulsos contabilizados en el ensayo
K: es la constante del medidor expresada en rev/kWh.
T: es el tiempo en segundos que tarda el disco en rotar N vueltas.
1 Hora: 3600 seg

30. Una vez calculada la potencia del medidor Pm y medida la
potencia total PT se proceda el cálculo del error relativo
con la siguiente formula:
Determinación del Error
Y si se trata de un medidor trifásico,
la potencia total será la suma de las
potencias de las tres fases:
Donde:
Error (%): es el error relativo porcentual del medidor
Pm: es la potencia registrada por el medidor calculada con los giros del disco
PT : es la potencia medida con el instrumento

31. Clasificación de los medidores de energía
Los medidores de energía eléctrica, o contadores, utilizados para realizar el control
del consumo, pueden clasificarse en tres grupos:
- Medidores electromecánicos: o medidores de inducción, compuesto por un
conversor electromecánico (básicamente un vatímetro con su sistema móvil de giro
libre) que actúa sobre un disco, cuya velocidad de giro es proporcional a la
potencia demandada, provisto de un dispositivo integrador.
Bobina de potencial
Registrador con punteros Registrador ciclometrico
Elemento movil
Medidores
electromecanicos

32. - Medidores electromecánicos con registrador electrónico: el disco giratorio del
medidor de inducción se configura para generar un tren de pulsos (un valor
determinado por cada rotación del disco, p.e. 5 pulsos) mediante un captador
óptico que sensa marcas grabadas en su cara superior. Estos pulsos son
procesados por un sistema digital el cual calcula y registra valores de energía y
de demanda. El medidor y el registrador pueden estar alojados en la misma
unidad o en módulos separados.

33. - Medidores totalmente electrónicos: la medición de energía y el registro se
realizan por medio de un proceso análogico-digital (sistema totalmente
electrónico) 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 energía total y una única
demanda en las 24 hs. (un solo períodos, una sola tarifa).
- Medidores multitarifa: miden y almacenan energía y demanda en diferentes
tramos de tiempo de las 24 hs., a los que le corresponden diferentes tarifas
(cuadrantes múltiples). Pueden registrar también la energía reactiva, factor de
potencia, y parámetros especiales adicionales.
Para los pequeños consumidores, industriales y domiciliarios, se mantiene aún el
uso de medidores de inducción de energía activa y reactiva. Para los medianos
consumidores se instalan generalmente medidores electrónicos. Para los grandes
consumidores, a fin de facilitar la tarea de medición y control, el medidor permite
además la supervisión a distancia vía módem (en muchas marcas incorporado al
medidor).