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Serie de Fundamentos de Mediciones con Sensores
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Realice Mejores Mediciones Eléctricas
Tommy GlickerGerente de productos
National Instruments
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Acciones clave
• Fundamentos de potencia
• Derivación de potencia a partir de voltaje y
corriente
• Mediciones de voltaje alto y corriente alta
• Consideraciones del sistema de medición deenergía
• El triángulo de potencia
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¿Por qué medir la energía?
Instalaciones/compañías
públicas
Condición de la
maquinaria
Pruebas de
electrodomésticos
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Los beneficios de la medición de energía
Medición Acción BeneficioConsumo total de
energía
Verificar con la factura
del proveedorEliminar los costos innecesarios
División de la medición
de energía
Asignar al centro de
costos correspondiente
Se enfoca en los consumidores de
energía más importantes
Predicción de
demanda
Poner en funcionamiento
las máquinas por turnos
o alterar el algoritmo de
control del proceso
Evitar tarifas de uso pico
Factor de potencia
Poner en funcionamiento
las máquinas por turnos
o alterar el algoritmo de
control del proceso
Evitar sanciones de la compañía
proveedora
Desequilibro,
tendencia/nivel de
RMS, armónicos,
SAG/SWELL
Monitoreo de condición
de maquinaria
Obtener eficiencia de energía y
mantenimiento predictivo (preservar la
condición de la máquina, minimizar las
interrupciones)
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¿En qué pensamos cuandopensamos en medir potencia?
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Dos mediciones necesarias para la potencia
Voltaje Corriente
I V P *=
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La analogía electricidad/agua
Corriente = razón de flujo de agua(Ampers)
Voltaje = presión de agua(Volts)
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Transmisión de energía
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Medición de voltaje
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Aislamiento
El circuito de aislamiento incluye aislamiento básico, aislamiento doble,descarga a tierra de protección (descarga a tierra de seguridad), puntos
de prueba de aislamiento, área de voltaje peligroso (rojo), barrera deaislamiento (amarilla) y voltaje no peligroso
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Tipos de aislamiento
• Aislamiento óptico
• Aislamiento capacitivo
• Aislamiento de acoplamiento inductivo
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Topologías de aislamiento
Canal a tierra
Canal a bus (banco)
Canal a canal
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Aislamiento canal a tierra
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Aislamiento canal a canal
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Medición de corriente
Transformadores y transductores de corriente
Transformadores de corriente de núcleo dividido frente
a transformadores de corriente de núcleo sólido
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Consideraciones de instrumentación
Adquisición simultáneaResolución
Filtros antialiasing
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Sincronización
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Resolución
Tiempo (ms)
100 200150500
01.25
5.00
2.50
3.75
6.25
7.50
8.75
10.00
V o l t a j e ( v o l t s )
Resolución de 16 bits frente a resolución de 3 bits
(onda sinusoidal de 5 kHz)
16 bits
3 bits
000
001
010
011
100101
110
111
| ||||
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Muestra inadecuada Muestra adecuada
f N = f s/2 f s: frecuencia de muestreo
Filtros antialiasing
Teorema de muestreo de Shannon
• La frecuencia máxima (frecuencia de Nyquist: f N) que puede analizarse se
obtiene a través de
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Medición de datos de forma de onda
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Medición de voltaje
Cable blanco
Cable negro
Dispositivo de voltaje DAQ Fuente, conexiónrealizada con un cable
de alimentacióncortado
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Medición de corriente
Dispositivo DAQ de corriente
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Transformadores y transductores
• Corriente o voltaje de salida
•
CC o alta frecuencia
•
Núcleo dividido o sólido
•
Montado o portátil
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Medición de corriente
Cables N, B y T expuestos
El cable negro pasa por CT
Dispositivo DAQ devoltaje o corriente
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RMS (media cuadrática)El equivalente de CA para CC
3 maneras comunes decalcularla
• RMS real
• Pico
• Promedio
Ecuación (real)
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Procesamiento de señales
Características•
Voltaje, corriente, potencia
•
Instantáneo
• RMS
•
Pico-pico• Factor de cresta
•
Frecuencia fundamental
•
Factor de potencia
• Energía (reactiva,aparente, real)
Eventos•
Sag
• Swell
• Interrupción
• Parpadeo
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InterrupciónSwellSag
Nivel de voltaje (% de nominal)10 %< sag <90 %*
Duración
Instantánea 0.5 - 30 ciclosMomentánea 30 ciclos –3 segundos
Temporal 3 segundos –
1 minuto
Nivel de voltaje (% de nominal)110 % < swell < 180 %*
Duración
Instantánea 0.5 - 30 ciclosMomentánea 30 ciclos –3 segundos
Temporal 3 segundos –
1 minuto
Nivel de voltaje (% de nominal)interrupción < 10 %*
Duración
Momentánea 0.5 ciclos –3 segundosTemporal 3 segundos –
1 minuto
*Los niveles varían según la duración. Datos obtenidos de IEEE 1159:1995. Consulte el estándar para obtener los datos completos.
Eventos de calidad de energía
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Eventos de calidad de energía
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Implementación de monitoreo de la red eléctrica
El desafíoEl uso de una gran cantidad de
energía necesaria para calentar el
horno de reciclaje está causando
un parpadeo en la red eléctrica.
La solución
Se implementa un reactor en línea
en serie con el horno para medir
la cantidad de energía que se usa
de la red eléctrica. Si se acerca al
límite, el sistema puede cambiar
rápidamente de método para
reducir la cantidad utilizada.
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Demostración de medición de voltaje,
corriente y energía
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Tipos de cargas eléctricas
Resistiva Inductiva Capacitiva
En fase Fase retrasada Fase adelantada
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El triángulo de energía
Analogía matemática
!
!"#$%&' ')'$#"*# + , - .
/,01
!"#$%&' $#'2 + , - . 345 6!7
/8'951
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Factor de potencia =Potencia real
Potencia aparente
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El triángulo de potencia
Analogía mecánica
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Corrección del factor de potencia
Conexión de circuito
“Relevadores” de contactores
Banco de capacitores
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Realizando la medición
Ventajas de la plataforma• La mejor sincronización de su
clase
• Estándar ampliamenteadoptado en la industria
Ventajas de la plataforma• Mediciones de transmisión de
forma de onda
• Personalización rápida desoftware
Ventajas de la plataforma• Mediciones de único punto
deterministas
• Temporización y disparopersonalizados
PXI
Módulos de entrada depuente
CompactDAQ
Módulos de entrada depuente
CompactRIO
Módulos de entrada depuente
• PXIe-4300
• PXI-4065
• PXI-4070
• PXI-4071
• PXI-4072
• NI 9225
• NI 9227
• NI 9229
• NI 9239
• NI 9242
• NI 9244
• NI 9225
• NI 9227
• NI 9229
• NI 9239
• NI 9242
• NI 9244
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