MANUAL DE INSTRUCCIONES ANALIZADOR DE LA CALIDAD DE...
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MANUAL DE INSTRUCCIONES ANALIZADOR DE LA CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA PQM-700 SONEL S.A. ul. Wokulskiego 11 58-100 Świdnica Versión 1.02 03.02.2015
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MANUAL DE INSTRUCCIONES
ANALIZADOR DE LA CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA
PQM-700
SONEL S.A. ul. Wokulskiego 11
58-100 Świdnica
Versión 1.02 03.02.2015
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ÍNDICE
1 Información general ............................................................................... 8
1.1 Seguridad ....................................................................................................... 8 1.2 Característica general .................................................................................... 9 1.3 Alimentación del analizador .......................................................................... 11 1.4 Estanqueidad y funcionamiento en condiciones exteriores .......................... 11 1.5 Montaje en el carril DIN ................................................................................ 12 1.6 Parámetros medidos .................................................................................... 13 1.7 Conformidad con las normas ........................................................................ 14
2 Funcionamiento del analizador ........................................................... 16
2.1 Botones ........................................................................................................ 16 2.2 Encendido y apagado ................................................................................... 16 2.3 Conexión con PC y transmisión de datos ..................................................... 16 2.4 Realización de mediciones ........................................................................... 17
2.4.1 Inicio y detención del registro .............................................................................. 17 2.4.2 Tiempos de registro aproximados ....................................................................... 18
2.5 Bloqueo de botones ...................................................................................... 19 2.6 Modo de espera ............................................................................................ 19 2.7 Función de apagado automático .................................................................. 19
3 Sistemas de medición .......................................................................... 19
4 Programa "Sonel Análisis 2.0" ............................................................ 25
4.1 Requisitos mínimos de dispositivo ................................................................ 25 4.2 Instalación del programa .............................................................................. 25 4.3 Inicio del programa ....................................................................................... 29 4.4 Selección del analizador ............................................................................... 30
5 Configuración del analizador .............................................................. 33
5.1 Ajustes del analizador .................................................................................. 35 5.2 Configuración del punto de medición ........................................................... 36
5.2.1 Ajustes principales - Pestaña <Básicos>............................................................. 36 5.2.2 Configuración del analizador para medición según la norma EN 50160 .............. 39 5.2.3 Configuración del analizador según los ajustes del usuario ................................ 42 5.2.4 Tensión ............................................................................................................... 44 5.2.5 Corriente ............................................................................................................. 46 5.2.6 Potencia y energía .............................................................................................. 47 5.2.7 Armónicos ........................................................................................................... 50 5.2.8 Perfil de la configuración predeterminada. .......................................................... 52
5.3 Ajustes actuales ........................................................................................... 52 5.3.1 Tarjeta <Tiempo y seguridad> ............................................................................ 52 5.3.2 Tarjeta <Fase de pinzas> ................................................................................... 53 5.3.3 Tarjeta <Ajustes adicionales> ............................................................................. 54
5.4 Base de analizadores ................................................................................... 55
6 Lectura de datos actuales ................................................................... 58
6.1 Formas de onda ........................................................................................... 58
5
6.2 Diagramas de tiempos .................................................................................. 59 6.3 Mediciones ................................................................................................... 60 6.4 Diagramas fasoriales .................................................................................... 62 6.5 Armónicos..................................................................................................... 63
7 Medición de corriente de arranque ..................................................... 65
8 Análisis de datos .................................................................................. 65
8.1 Lectura de datos del analizador.................................................................... 65 8.2 Selección del intervalo de tiempo para análisis ............................................ 66 8.3 Análisis de los datos de lectura .................................................................... 67
8.3.1 General ............................................................................................................... 67 8.3.2 Mediciones ......................................................................................................... 68 8.3.3 Eventos .............................................................................................................. 73 8.3.4 Análisis de los datos recibidos según EN 50160 ................................................. 78 8.3.5 Exportar datos .................................................................................................... 80
9 Otras opciones del programa ............................................................. 82
9.1 Estado del analizador, iniciación y detención del registro ............................ 82 9.2 Eliminación de datos .................................................................................... 83 9.3 Configuración del programa ......................................................................... 83
9.3.1 Ajustes principales .............................................................................................. 84 9.3.2 Ajustes del analizador ......................................................................................... 84 9.3.3 Mediciones actuales ........................................................................................... 88 9.3.4 Ajustes de colores .............................................................................................. 88 9.3.5 Análisis de datos ................................................................................................. 88 9.3.6 Ajustes de informes ............................................................................................ 90 9.3.7 Ajustes de medios .............................................................................................. 90
9.4 Actualizaciones del programa y firmware del analizador .............................. 90 9.4.1 Actualización automática del software ................................................................ 90
10 Calidad de alimentación - manual ...................................................... 92
10.1 Información básica ....................................................................................... 92 10.2 Entradas de tensión ...................................................................................... 92 10.3 Entradas de corriente ................................................................................... 93
10.3.1 Pinzas rígidas (CT) para medir las corrientes alternas (AC) ................................ 93 10.3.2 Pinzas para medir las corrientes alternas y continuas (AC/DC) ........................... 94 10.3.3 Pinzas flexibles ................................................................................................... 94 10.3.4 Integrador digital ................................................................................................. 95
10.4 Muestreo de señal ........................................................................................ 96 10.5 Sincronización PLL ....................................................................................... 96 10.6 Parpadeo de luz (Flicker) ............................................................................. 97 10.7 Medición de potencia .................................................................................... 98
10.7.1 Potencia activa ................................................................................................... 98 10.7.2 Potencia reactiva ................................................................................................ 99 10.7.3 Potencia reactiva y los sistemas de 3 conductores ........................................... 102 10.7.4 Potencia reactiva y contadores de energía reactiva .......................................... 103 10.7.5 Potencia aparente ............................................................................................. 104 10.7.6 Potencias de distorsión DB y la potencia eficaz aparente de la distorsión SeN .... 105 10.7.7 Factor de potencia ............................................................................................ 106
10.8 Armónicos................................................................................................... 107
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10.8.1 Potencias activas de armónicos ........................................................................ 108 10.8.2 Potencias reactivas de armónicos ..................................................................... 109 10.8.3 Característica de los armónicos en sistemas trifásicos...................................... 110 10.8.4 Estimación de incertidumbre de medición de potencia y energía ...................... 111 10.8.5 Método de medición de los componentes armónicos ........................................ 113 10.8.6 Factor THD ....................................................................................................... 114
10.9 Desequilibrio ............................................................................................... 115 10.10 Detección de eventos ................................................................................. 116 10.11 Detección de huecos, sobretensiones e interrupciones de tensión ............ 118 10.12 Curvas CBEMA y ANSI .............................................................................. 120 10.13 Cálculo de la media de los resultados de las mediciones .......................... 122 10.14 Medición de frecuencia ............................................................................... 124
11 Fórmulas de cálculo ........................................................................... 125
11.1 Red monofásica .......................................................................................... 125 11.2 Red bifásica ................................................................................................ 128 11.3 Red trifásica tipo estrella con N .................................................................. 129 11.4 Red trifásica tipo estrella y triángulo sin N .................................................. 131 11.5 Métodos para promediar los parámetros .................................................... 133
12 Datos técnicos .................................................................................... 134
12.1 Entradas ..................................................................................................... 134 12.2 Muestreo y reloj RTC .................................................................................. 134 12.3 Parámetros medidos: precisión, resolución y rango ................................... 135
12.3.1 Condiciones de referencia ................................................................................ 135 12.3.2 Tensión ............................................................................................................. 135 12.3.3 Corriente ........................................................................................................... 135 12.3.4 Frecuencia ........................................................................................................ 136 12.3.5 Armónicos ......................................................................................................... 136 12.3.6 Potencia y energía ............................................................................................ 136 12.3.7 Parpadeo de luz ................................................................................................ 137 12.3.8 Desequilibrio ..................................................................................................... 137
12.4 Detección de eventos: valores eficaces de tensión y corriente .................. 137 12.5 Detección de eventos: otros parámetros .................................................... 138
12.5.1 Histéresis de detección de eventos ................................................................... 138 12.6 Medición de corriente de arranque ............................................................. 139 12.7 Registro ...................................................................................................... 139 12.8 Alimentación y calentador .......................................................................... 140 12.9 Redes compatibles ..................................................................................... 140 12.10 Pinzas de corriente compatibles ................................................................. 140 12.11 Comunicación ............................................................................................. 141 12.12 Condiciones ambientales y otros datos técnicos ........................................ 141 12.13 Seguridad y compatibilidad electromagnética ............................................ 141 12.14 Estándares ................................................................................................. 142
13 Equipamiento ...................................................................................... 142
13.1 Equipamiento estándar ............................................................................... 142 13.2 Equipamiento adicional .............................................................................. 142
13.2.1 Pinza C-4 .......................................................................................................... 143 13.2.2 Pinza C-5 .......................................................................................................... 144
7
13.2.3 Pinza C-6 .......................................................................................................... 146 13.2.4 Pinza C-7 .......................................................................................................... 148 13.2.5 Pinza F-1, F-2, F-3 ............................................................................................ 149
14 Más información ................................................................................. 151
14.1 Limpieza y mantenimiento .......................................................................... 151 14.2 Almacenamiento ......................................................................................... 151 14.3 Desmontaje y utilización ............................................................................. 151 14.4 Fabricante................................................................................................... 151 14.5 Servicios de laboratorio .............................................................................. 152
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1 Información general
1.1 Seguridad
El dispositivo PQM-700 está diseñado para medir, registrar y analizar los parámetros de alimentación. Para asegurar el servicio seguro y la exactitud de los resultados obtenidos se deben seguir las siguientes recomendaciones:
Antes de empezar la utilización del analizador es necesario familiarizarse detalladamente con
el presente manual y cumplir con las normas de seguridad y las recomendaciones del fabricante.
Un uso del analizador distinto del especificado en este manual puede dañar el dispositivo y ser fuente de grave peligro para el usuario.
Los dispositivos PQM-700 pueden ser utilizados solamente por el personal cualificado que esté facultado para realizar trabajos con las instalaciones eléctricas. El uso del dispositivo por personas no autorizadas puede causar su deterioro y ser fuente de grave peligro para el usuario.
Se prohíbe utilizar el dispositivo en redes y equipos donde haya condiciones especiales, por ejemplo, donde exista el riesgo de explosión e incendio.
Se prohíbe utilizar:
el dispositivo deteriorado y que no funciona total o parcialmente,
los cables con el aislamiento dañado,
Se prohíbe alimentar el dispositivo con otras fuentes de energía que las mencionadas en este manual.
Si es posible, se debe conectar el analizador a los circuitos con la alimentación apagada.
La apertura de las tapas de enchufes del dispositivo causa la pérdida de estanqueidad, lo que en caso de condiciones meteorológicas desfavorables puede causar el deterioro del instrumento, así como exposición o poner al usuario en peligro de choque eléctrico.
Las reparaciones pueden ser realizadas sólo por el servicio autorizado.
La categoría de medición de todo el sistema depende de los accesorios utilizados. Si se conectan los accesorios (p.ej. pinzas de
corriente) de la categoría de medición inferior al analizador, esto
causará la disminución de la categoría de todo el sistema.
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1.2 Característica general
El analizador de calidad eléctrica PQM-700 () es un producto de alta tecnología que permite la medición universal, el análisis y el registro de los parámetros de las redes eléctricas de 50/60 Hz y la calidad de la energía eléctrica de acuerdo con la normativa europea EN 50160 y el Reglamento del Ministro de Economía del 4 de mayo de 2007 sobre las condiciones específicas de funcionamiento del sistema electroenergético. El analizador cumple plenamente con los requisitos de la norma PN-EN 61000-4-30:2011 clase S. El analizador está equipado con 4 cables con enchufe tipo banana marcados como L1, L2, L3, N. El rango de tensiones medidas por los cuatro canales de medición es como máximo de ± 1150 V. Este rango se puede aumentar utilizando los transformadores adicionales externos de tensión.
Fig. 1. Analizador de calidad de energía eléctrica PQM-700. Vista general.
La corriente se mide mediante cuatro entradas de corriente introducidas en los cables cortos terminados con enchufes para pinzas. A ellos se pueden conectar las pinzas flexibles F-1, F-2, F-3 con el rango nominal de 3000 A (que sólo se diferencian por el diámetro de la bobina) y las pinzas rígidas C-4 (rango de 1000 A AC), C-5 (rango de 1000 A AC/DC), C-6 (rango de 10 A AC) y C-7 (rango de 100 A AC). Además, en caso de las corrientes, el rango nominal se puede cambiar mediante los transformadores adicionales, por ejemplo usando el transformador 100:1 con la pinza C-4 se puede medir la corriente hasta 100 kA. El dispositivo tiene una tarjeta de memoria extraíble estándar de 2 GB. Los datos de la tarjeta se pueden leer utilizando la conexión USB o el lector externo.
Botones
Puerto USB
Números de serie Diodos LED
Símbolos y parámetros de entradas
Conectores de alimenta-
ción eléctrica
Ranura para la tarjeta SD
Tomas de pinas de corriente L1, L2, L3, N
Entrada de medición de ten-
sión L1, L2, L3, N
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Nota
La tarjeta SD sólo debe ser extraída cuando el analizador está apagado. La extracción de la tarjeta durante el uso del analizador puede causar la pérdida de datos im-
portantes.
Fig. 2. La parte trasera del analizador PQM-700.
Los parámetros registrados se dividen en grupos que se pueden incluir o excluir del registro de forma independiente, lo que permite el uso racional de espacio en la tarjeta de memoria. Los parámetros no registrados no ocupan espacio por lo que se prolonga bastante el tiempo de registro de otros parámetros. El analizador PQM-700 dispone de una fuente de alimentación interna con un amplio rango de tensiones de entrada 100...460 V AC/DC con los conectores tipo banana independientes. Una característica importante es su posibilidad de trabajo en condiciones atmosféricas desfavorables, el analizador se puede instalar directamente en los postes eléctricos. Asegura la estanqueidad de clase IP65 y el rango de temperatura de trabajo es -20 °C...+55 °C. La batería interna de iones de litio asegura el funcionamiento ininterrumpido en caso de pérdida de tensión de alimentación. La interfaz de usuario ofrecen 5 diodos LED y 2 botones. El elemento que muestra todas las posibilidades del dispositivo es el software de PC "Sonel Análisis 2.0". La comunicación con el ordenador es posible con una conexión USB que asegura la velocidad de transmisión de hasta 921,6 kbit/s.
Lugares para tomillar: conectores a las abrazaderas de postes o enganches de estabilización del carril DIN
Lugar para atomilla el enganche en el carril DIN
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1.3 Alimentación del analizador
El analizador tiene una fuente de alimentación incorporada con el rango de tensiones nominales de 90...460 V AC/DC. La fuente de alimentación tiene los cables independientes (en color rojo) marcados con la letra P (de la palabra inglesa power - energía). Para evitar que el alimentador se dañe si se intenta alimentarlo con una tensión por debajo del rango especificado, se desactiva con las tensiones de entrada por debajo de unos 80 V AC (aprox. 110 V DC). Para mantener la alimentación durante los cortes de energía sirve la batería interna. La batería se carga cuando existe tensión en los terminales del alimentador de la red. La batería mantiene la alimentación hasta 6 h a la temperatura entre -20°C...+55°C. Cuando la batería se agota, el medidor detiene el trabajo en curso (p.ej. registro) y se apaga de emergencia. Cuando vuelve la alimentación, el analizador sigue con el trabajo que ha sido interrumpida.
1.4 Estanqueidad y funcionamiento en condiciones exteriores
El analizador PQM-700 está diseñado para trabajar en condiciones atmosféricas desfavorables, puede ser instalado directamente en los postes eléctricos. Para su instalación hay dos abrazaderas con hebillas y dos conectores de plástico. Los conectores se atornillan a la parte trasera de la carcasa y por los huecos se deben pasar las abrazaderas.
Fig. 3. Conectores y abrazaderas para el montaje del analizador en el poste.
El analizador asegura la estanqueidad de clase IP65 y el rango de temperatura de trabajo es de -20°C...+55°C.
Nota La batería puede cambiarse solamente en el servicio autorizado.
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A la temperatura ambiente inferior a 0 C y si la temperatura interna también está por debajo de este umbral, se enciende el calentamiento del dispositivo con un calentador interno cuyo objetivo
es mantener dentro la temperatura positiva en el rango de temperatura ambiente de -20 C…0 C. El calentador se alimenta de la fuente de red incorporada y su potencia se limita a unos 10 W. Debido a la batería de iones de litio incorporada, su carga se bloquea cuando la temperatura
de la batería está fuera del rango de 0 C…45 C (el estado de carga en el programa Sonel Análisis se muestra como "carga suspendida").
1.5 Montaje en el carril DIN
En el conjunto está suministrado un enganche para montar el analizador en el carril DIN estándar. El enganche se atornilla a la parte trasera del analizador utilizando los tornillos suministrados. En el conjunto también se suministran los enganches de posicionamiento (excepto los enganches para montar el analizador en el poste) que deben ser instalados con el fin de aumentar la estabilidad de la fijación. Los enganches tienen unos ganchos especiales que se sujetan en el carril DIN.
Fig. 4. La parte trasera del analizador con los elementos de montaje en el carril DIN.
Nota Para asegurar la clase de estanqueidad IP65 declarada es necesario cumplir con las siguientes normas:
Estancar los tapones del puerto USB y de la tarjeta micro SD,
Estancar los enchufes hembras de pinzas no utilizados con tapones de silicona.
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1.6 Parámetros medidos
El analizador PQM-700 permite medir y registrar los siguientes parámetros:
tensiones eficaces de fase y entre fases en el rango hasta 690 V (pico hasta 1150 V),
corrientes eficaces hasta 3000 A (pico hasta 10 kA) utilizando las pinzas flexibles (F-1, F-2, F-3), hasta 1000 A (pico hasta 3600 A) utilizando las pinza rígida C-4 o C-5, hasta 10 A (pico hasta 36 A) con la pinza C-6, o hasta 100 A (pico hasta 360 A) con la pinza C-7,
factores de cresta de corriente y tensión,
frecuencia de red en el rango de 40...70 Hz,
potencias y energías activas, reactivas, aparentes, potencia de distorsión,
componentes armónicas de tensiones y corrientes (hasta 40ª),
factor de distorsión armónica THDF y THDR para corriente y tensión,
factor de potencia, cosφ, tgφ,
factores de desequilibrio de redes trifásicas y componentes simétricas,
indicadores de parpadeo de luz Pst y Plt,
corriente de arranque hasta 60 s. Los parámetros escogidos se agregan (promedian) según el tiempo elegido por el usuario y pueden ser guardados en la tarjeta de memoria. Además del valor medio se puede registrar el valor mínimo y máximo durante el intervalo de promediación y el valor instantáneo durante el registro de datos. El bloque de detección de eventos también está desarrollado. Los eventos típicos en la norma EN 50160 son: hueco (es decir, disminución del valor eficaz de tensión por debajo del 90% del valor nominal de tensión), sobretensión (aumento por encima del 110% del valor nominal) e interrupción (bajada de tensión por debajo del umbral del 5% del valor nominal). El usuario no necesita introducir por si mismo los ajustes definidos en la norma EN 50160, el programa permite la configuración automática del instrumento en modo de medición de calidad de energía de acuerdo con la norma EN 50160. El usuario puede utilizar la configuración propia, el programa ofrece toda la flexibilidad en este campo. La tensión es sólo uno de muchos parámetros, para los cuales se pueden definir los umbrales de detección de eventos. Por ejemplo, es posible configurar el analizador para que detecte la bajada del factor de potencia por debajo del umbral definido, también puede detectar cuando THD excede otro umbral, así como el noveno armónico de tensión excede la tensión del valor porcentual fijado por el usuario. El evento se guarda junto con el tiempo en el que apareció. En caso de eventos que exceden los umbrales de hueco, interrupción o sobretensión, y en caso de superar el valor mínimo y máximo para corrientes, se puede completar la información sobre la aparición del evento con una forma de onda de tensiones y corrientes. Se pueden guardar 2 períodos antes y 4 después del evento. Las amplias posibilidades de configuración y la multitud de parámetros medidos hacen que el analizador PQM-700 sea un dispositivo extraordinariamente útil y poderoso para medir y analizar todo tipo de redes de alimentación y alteraciones que aparecen en ellas. Algunas de las características únicas de este dispositivo lo distinguen entre otros analizadores de este tipo disponibles en el mercado. En la se presenta una especificación sumaria de los parámetros medidos por el analizador PQM-700 dependiendo del tipo de red.
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Tabla 1. Los parámetros medidos para varias configuraciones de la red.
Tipo de red, canal
Parámetro
1-f 2-f 3-f estrella con N 3-f triángulo
3-f estrella sin N
L1 N L1 L2 L3 L1 L2 L3 N L12 L23 L31
U Tensión eficaz
UDC Componente constante
de tensión
I Corriente eficaz
IDC Componente constante
de corriente
f Frecuencia
CF U Factor de pico de
tensión
CF I Factor de pico de
corriente
P Potencia activa
Q1, QB Potencia reactiva (1)
D, SN Potencia de distorsión
S Potencia aparente
PF Factor de potencia
cosφ Factor de
desplazamiento de fase
tgφ Factor de
tangente φ (1)
THD U Factor de contenidos armónicas de tensión
THD I Factor de contenidos
armónicas de corriente
EP+, EP- Energía activa
(consumida y devuelta)
EQ1+, EQ1-
EQB+, EQB- Energía reactiva
(consumida y devuelta) (1)
ES Energía aparente
Uh1..Uh40 Amplitudes de
armónicos de tensión
Ih1..Ih40 Amplitudes de
armónicos de corriente
Asimetría U, I
Componentes simétricas y factores de
asimetría
Pst, Plt Indicadores de
parpadeo de luz
Notas: L1, L2, L3 (L12, L23, L31) significan las siguientes fases, N significa la medición para el canal de corriente IN dependiendo del tipo de parámetro,
significa el valor total del sistema.
(1) 𝑁 = √𝑆𝑒2 − 𝑃2En las redes de 3 conductores, como la potencia reactiva total se calcula la
potencia inactiva (ver el debate sobre la potencia reactiva en el capítulo 10.7)
1.7 Conformidad con las normas
El analizador PQM-700 está diseñado para cumplir con los requisitos de las siguientes normas. Normas de medición de los parámetros de la red:
PN-EN 61000-4-30:2011 - Compatibilidad electromagnética (EMC) - Técnicas de ensayo y de medida - Métodos de medida de la calidad de energía,
PN-EN 61000-4-7:2007 – Compatibilidad electromagnética (EMC) - Técnicas de ensayo y de medida - Manual general de mediciones de armónicos e interarmónicos, así como de los instrumentos de medición aplicados para las redes de alimentación y los dispositivos conectados a estas redes,
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PN-EN 61000-4-15:2011 – Compatibilidad electromagnética (EMC) - Técnicas de ensayo y de medida- Medidor de parpadeo de luz - Especificaciones funcionales y de diseño,
PN-EN 50160:2010 – Parámetros de la tensión suministrada por las redes generales de distribución.
Normas de seguridad:
PN-EN 61010-1 – Requisitos de seguridad de equipos eléctricos de medida, control y uso en laboratorio. Parte 1: Requisitos generales
Normas de compatibilidad electromagnética:
PN-EN 61326 – Equipos eléctricos para medida, control y uso en laboratorio. Requisitos de compatibilidad electromagnética (EMC):
El dispositivo cumple en su totalidad con los requisitos de la clase S según la norma PN-EN 61000-4-30. Los datos se resumen en la tabla presentada a continuación.
Tabla 2. Resumen del cumplimiento con las normas de los parámetros seleccionados
Agregación de mediciones en intervalos de tiempo
PN-EN 61000-4-30 Clase S:
El tiempo básico de medición de parámetros (tensión, corriente, armónicos, asimetría) es el intervalo de 10 ciclos para el sistema de alimentación de 50 Hz y de 12 ciclos para el sistema de 60 Hz,
Intervalo de 3 s (150 ciclos para la frecuencia nominal de 50 Hz y 180 ciclos para 60 Hz),
Intervalo de 10 minutos.
Incertidumbre del tiempo de reloj
PN-EN 61000-4-30 Clase S:
Reloj de tiempo real incorporado y ajustado desde el programa "Sonel Análisis", sin sincronización GPS y por radio,
Exactitud del reloj superior a ± 0,3 s/día
Frecuencia Cumple con los requisitos de la norma PN-EN 61000-4-30 Clase S para el método y la incertidumbre de medición
Valor de la tensión de alimentación
Cumple con los requisitos de la norma PN-EN 61000-4-30 Clase S para el método y la incertidumbre de medición
Fluctuaciones de tensión (parpadeo de luz)
Método de medición e incertidumbre cumplen con los requisitos de la norma PN-EN 61000-4-15
Huecos, sobretensiones e interrupciones de tensión de alimentación
Cumplen con los requisitos de la norma PN-EN 61000-4-30 Clase S para el método y la incertidumbre de medición
Desequilibrio de tensión de alimentación
Cumple con los requisitos de la norma PN-EN 61000-4-30 Clase S para el método y la incertidumbre de medición
Armónicos de tensión y corriente
Método e incertidumbre de medición conforme con PN-EN 61000-4-7 clase I
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2 Funcionamiento del analizador
2.1 Botones
El teclado del analizador se compone de dos botones: ON/OFF y START/STOP . Para encender el analizador se debe pulsar el botón ON/OFF. El botón START/STOP se utiliza para iniciar y detener el registro.
2.2 Encendido y apagado
El analizador se enciende pulsando el botón . Se enciende el diodo verde LED ON. A continuación, el analizador realiza un auto-test y en caso de detectar errores internos se enciende el diodo ERROR, acompañado con una señal acústica larga (de 3 segundos), las mediciones se bloquean. Después del auto-test, el medidor comienza las pruebas de correción de la conexión, si se detecta un error, cada 0,5 s parpadea el diodo ERROR, en este caso se
puede activar la medición pulsando . Los criterios utilizados por el analizador que detectan el error de conexión son los siguientes: desviación de la tensión RMS más que ± 15% del valor nominal,
desviación del ángulo de fase de la componente fundamental de tensión más de ±30 respecto al valor teórico con carga resistiva y equilibrada de la red (ver nota más abajo),
desviación del ángulo de fase de la componente fundamental de corriente más que ±55 respecto al valor teórico con carga resistiva y equilibrada de la red (ver nota más abajo),
desviación del valor de frecuencia de red más que ± 10% del valor nominal de la frecuencia.
Si al activar el medidor se detecta la memoria completa, se enciende el diodo MEM, las mediciones se bloquean, sólo funciona el modo de lectura de los datos actuales.
Si al encender, el medidor no detecta la tarjeta micro SD o detecta que está dañada, se enciende el diodo ERROR y MEM y las mediciones se bloquean.
Si el test de conexión se ha realizado correctamente, al pulsar el medidor pasa al registro de acuerdo con el modo programado en el PC.
El analizador se apaga manteniendo pulsado el botón durante dos segundos si no está activado el bloqueo de los botones ni el registro.
2.3 Conexión con PC y transmisión de datos
Después de encender el medidor con el botón el puerto USB está siempre activo.
En el modo de lectura de los datos actuales, la actualización de datos se produce más de una vez cada 1 segundo en el programa del ordenador.
Durante el registro es posible transmitir los datos ya almacenados en la memoria. Los datos se leen hasta el inicio de la transmisión.
Durante el registro esposible ver los parámetros de red en el ordenador: - valores instantáneos de corriente, tensión, todas las potencias, valores sumarios para las tres fases, - armónicos y THD,
Nota La detección de error de fase requiere que la componente fundamental
sea mayor o igual al 5% de la tensión nominal o el 1% del rango de corriente nominal. Si esta condición no se cumple, no se comprueba la
exactitud de los ángulos.
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- asimetría, - diagramas fasoriales para tensiones y corrientes, - transcursos de corriente y tensión dibujados en tiempo real.
Durante la conexión con el ordenador el botón se bloquea a menos que el analizador trabaje en el activado modo de bloqueo de botones (p.ej. durante el registro), entonces también
está bloqueado el botón .
Para conectarse con el analizador se debe introducir su código PIN. El código predeterminado es 000 (tres cifras cero). El código PIN se puede cambiar mediante la aplicación "Sonel Análisis 2.0".
Si se introduce tres veces el código PIN incorrecto, se bloquea la trasmisión de datos durante 10 minutos. Después de este tiempo es posible introducir de nuevo el código PIN.
Si después de conectar al PC durante 5 minutos no tiene lugar ningún intercambio de datos entre el analizador y el ordenador, el analizador sale del modo de transmisión de datos y termina la conexión.
El USB es una interfaz constantemente activa y no hay manera de desactivarla. Para
conectarse con el analizador es necesario conectarse por el cable USB con el ordenador (el puerto USB en el analizador se encuentra en el lado izquierdo y está protegido por una tapa estanca). Antes en el ordenador se debe instalar el software Sonel Análisis 2.0 junto con los controladores.
La velocidad de transmisión es de hasta 921,6 kbit/s.
2.4 Realización de mediciones
2.4.1 Inicio y detención del registro
Hay tres modos de iniciar el registro:
inicio inmediato - manualmente pulsando el botón después de configurar el medidor mediante el PC, se enciende el diodo LOGG,
de acuerdo con el tiempo programado en el PC, en este caso la pulsación del botón no inicia el registro (el medidor espera el primer tiempo y se activa solo) – el diodo LOGG parpadea cada segundo en modo de espera, después del inicio el diodo está encendido de forma continua,
mediante el umbral, después de exceder cualquier umbral de evento establecido en la
configuración, la pulsación del botón cambia el medidor al modo de mediciones normales, pero el registro de archivos se inicia solamente después de detectar el primer evento. El diodo LOGG parpadea cada 1 s en el modo de espera, el diodo está encendido continuamente después de activación.
Notas
Mantener pulsados durante 5 segundos los botones y hace que se establezca de emergencia el código PIN predeterminado (000).
Si durante el registro está activado el bloqueo de botones, entonces este bloqueo tiene una prioridad mayor (primero hay que desbloquear de emergencia los botones para reajustar de emergencia el código PIN).
18
El medidor puede ser activado por un evento de corriente o tensión que se establece en el programa en el PC. Los umbrales para activar el registro son los mismos que los umbrales del registro de eventos. Final del registro:
el registro se termina automáticamente en el modo de horario (si se ha establecido el tiempo
de finalización), y en otros casos el usuario debe detenerlo (con el botón o mediante la aplicación),
el registro se termina automáticamente cuando la tarjeta de memoria está completamente llena,
después de terminar el registro, si el medidor no estaba en modo de espera, se apaga el diodo LOGG y el medidor espera las órdenes del operario,
si el medidor tenía apagados los diodos durante el registro, después de terminar el registro no está encendido ningún diodo; la pulsación de cualquier botón hace que se encienda el diodo ON.
2.4.2 Tiempos de registro aproximados
El tiempo máximo de registro depende de muchos factores tales como: tamaño de la tarjeta de memoria, tiempo de promediación, tipo de red, número de parámetros registrados, registro de oscilogramas, detección de eventos, así como propios umbrales de eventos. Algunas configuraciones escogidas se presentan en la . En la última columna se muestran los tiempos de registro aproximados para la tarjeta de memoria de 2 GB. Las configuraciones de ejemplo incluyen la medición de corriente IN.
Tabla 3. Tiempos de registro aproximados para varias configuraciones de ejemplo.
Tipo de configuración/
parámetros registrados
Tiempo para el
cálculo de la media
Tipo de red
(medición de
corrientes activa)
Eventos Formas de
onda de eventos
Formas de onda
después de promediar
Tiempo aproximado
de registro en caso de 2 GB
de espacio asignado
según EN 50160 10 min 3-fásico estrella
(1000
eventos)
(1000 eventos)
60 años
según el perfil "Tensiones y corrientes"
1 s 3-fásico estrella
270 días
según el perfil "Potencias y armónicos"
1 s 3-fásico estrella
23 días
según el perfil "Potencias y armónicos"
1 s 3-fásico estrella
(1000 eventos)
(1000 eventos)
22,5 días
activados todos los parámetros
posibles 10 min
3-fásico estrella
4 años
activados todos los parámetros
posibles 10 s
3-fásico estrella
25 días
activados todos los parámetros
posibles 10 s 1-fásico 64 días
activados todos los parámetros
posibles 10 s 1-fásico
(1000
eventos/día)
(1000 eventos/día)
22 días
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2.5 Bloqueo de botones
En la aplicación de PC es posible ajustar la opción de bloqueo de botones después del inicio de registro. Esto protege el analizador contra la detención de registro por personas no autorizadas. Para desbloquear los botones se deben seguir los siguientes pasos:
pulsar tres veces seguidos el botón en los intervalos de 0,5 s a 1 s,
a continuación, pulsar el botón en el intervalo de 0,5 s a 1 s, El sonido al pulsar los botones es como para los botones inactivos y después de toda la secuencia el medidor emite un pitido doble.
2.6 Modo de espera
El programa de ordenador permite la activación del modo de espera. Cuando se inicia el registro, el medidor apaga los diodos después de 10 s. A partir de este momento son posibles los casos:
activación inmediata – después de apagar todos los diodos, cada 10 s parpadea (durante 0,5 s) el diodo LOGG que indica el registro,
activación según eventos – después del apagado parpadea el diodo LOGG cada 30 s en el estado de espera, cuando se inicia el registro el diodo LOGG parpadea cada 10 s,
activación según horario – después del apagado parpadea el diodo LOGG cada 30 s en el estado de espera, cuando se inicia el registro el diodo LOGG parpadea cada 10 s.
Además, en los casos anteriores:
si el usuario detiene el registro pulsando , se encienden los diodos, a menos que el usuario reinicie el siguiente registro,
si el analizador termina el registro porque se ha acabado la memoria en la tarjeta o se ha terminado el horario, los diodos permanecen apagados. La pulsación de cualquier botón (durante corto tiempo) hace que se encienda el diodo ON (y
posiblemente los otros diodos como MEM dependiendo de su estado) y se active la función dada, si está disponible.
2.7 Función de apagado automático
Si el aparato durante al menos 30 minutos trabaja con la alimentación de la batería (sin alimentación de red) y no está en el modo de registro ni está activa la conexión con el ordenador, se apaga automáticamente para que la batería no se descargue. El analizador se apaga automáticamente cuando la batería está completamente descargada. Este apagado de emergencia está precedido por la iluminación del diodo BATT durante 5 s y se lleva a cabo independientemente del modo en el que se encuentra el analizador. El registro se detiene en este caso. Cuando vuelve la tensión de alimentación, el registro se reinicia.
3 Sistemas de medición
El analizador puede ser conectado directamente e indirectamente a los siguientes tipos de red:
monofásica (Fig. 5)
bifásica (con bobinado dividido del transformador llamado en inglés split phase) (Fig. 6),
trifásica tipo estrella con conductor neutro (Fig. 7),
trifásica tipo estrella sin conductor neutro (Fig. 8),
trifásica tipo triángulo (Fig. 9).
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En los sistemas de tres conductores se pueden medir las corrientes con el método de Aron usando sólo dos pinzas que miden las corrientes lineales IL1 y IL3. La corriente IL2 se calcula entonces según la relación:
𝐼𝐿2 = −𝐼𝐿1 − 𝐼𝐿3 Este método se puede utilizar en los sistemas tipo triángulo (Fig. 10) y estrella sin conductor neutro (Fig. 11).
En los sistemas con el conductor neutro se puede activar adicionalmente la medición de la corriente en este conductor después de conectar la pinza adicional en el canal IN. Esta medición se realiza después de activar la opción Corriente en el conductor N en la configuración del punto de medición (ver el punto 5.2.1 y 27).
Nota Para calcular correctamente la potencia aparente total Se y el factor de
potencia total PF en el sistema trifásico con 4 conductores, es necesaria la medición de corriente en el conductor neutro. En tal caso siempre es
necesario activar la opción Corriente en el conductor N y conectar cuatro pinzas como se muestra en la Fig. 6. Se puede encontrar más
información en la sección 10.7.5.
Prestar atención a la orientación de las pinzas (flexibles y rígidas). Las pinzas deben ser puestas de tal manera que la flecha colocada en las pinzas esté orientada hacia la carga. La verificación puede realizarse controlando la medición de la potencia activa, en la mayoría de tipos de receptores pasivos la potencia activa tiene el signo positivo. En caso de conexión incorrecta de las pinzas se puede cambiar la polaridad de las pinzas elegidas mediante la aplicación "Sonel Análisis" (ver punto 5.3.2). Las figuras siguientes presentan esquemáticamente los modos de conexión del analizador a la red examinada según su tipo.
Nota Dado que los canales de medición de tensión se refieren a la entrada N,
en los sistemas, en los cuales el conductor neutro no existe, es necesario conectar la entrada N a terminal L3 de la red. En este sistema no es
necesario conectar la entrada L3 del analizador a la red examinada. Esto se presenta en la Fig. 7, Fig. 8, Fig. 9 y Fig. 10 (sistemas de tres
conductores tipo estrella y triángulo).
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Fig. 5. Esquema de conexión – sistema monofásico.
Fig. 6. Esquema de conexión – sistema bifásico.
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Fig. 7. Esquema de conexión – sistema trifásico tipo estrella con neutro.
Fig. 8. Esquema de conexión – sistema trifásico tipo estrella sin neutro.
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Fig. 9. Esquema de conexión – sistema trifásico tipo triángulo.
Fig. 10. Esquema de conexión – sistema trifásico tipo triángulo (medición de corrientes mediante el método de Aron).
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Fig. 11. Esquema de conexión – sistema trifásico tipo estrella sin neutro (medición de corrientes mediante el método de Aron).
Fig. 12. Esquema de conexiones - sistema con transformadores
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4 Programa "Sonel Análisis 2.0"
El programa "Sonel Análisis 2.0" es la aplicación necesaria para trabajar con el analizador PQM-700. Que permite:
configuración del analizador,
lectura de datos del dispositivo,
visualización de la red en tiempo real,
eliminación de datos en el analizador,
presentación de datos en forma de tablas,
presentación de datos en forma de diagramas,
análisis de los datos según la norma EN 50160 (informes), regulación del sistema y otras condiciones de referencia definidas por el usuario,
funcionamiento independiente de muchos dispositivos,
actualización a las versiones más modernas.
4.1 Requisitos mínimos de dispositivo
En la se presenta la configuración mínima y recomendada del ordenador para poder trabajar con el programa "Sonel Análisis 2.0".
Tabla 4. Configuración mínima y recomendada del ordenador.
Configuración Mínima Recomendada
Procesador 1,5 GHz Clase Pentium IV 2.4 GHz
Memoria operativa 1 GB 2 GB
Espacio libre en disco duro 200 MB 8 GB
Tarjeta gráfica 32 MB,
resolución 1024x768 64 MB con OpenGL, resolución
1024x768
Conexión USB
Acceso a Internet (para actualizaciones automáticas)
Sistema operativo Windows XP, Windows Vista, Windows 7
4.2 Instalación del programa
Para iniciar la instalación del software "Sonel Análisis 2.0" se debe encender el archivo de instalación (p.ej. "Setup Sonel Analysis 2.0.0.exe") localizado en el disco CD entregado junto con el analizador.
Nota Para facilitar la instalación de los controladores del analizador PQM-
700, antes de conectar el cable USB se recomienda instalar el programa "Sonel Análisis 2.0" con los controladores según las
instrucciones dadas a continuación.
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Fig. 13. Instalador - pantalla inicial.
Hacer clic en "Siguiente>". Es necesario consultar el contrato de licencia y hacer clic en "Aceptar". En la pantalla siguiente se debe indicar la ubicación de la aplicación instalada y hacer clic en "Siguiente>".
Fig. 14. Instalador- ajuste de ubicación del programa.
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Fig. 15. Instalador - selección de componentes.
En la pantalla de selección de componentes se debe marcar la opción “Controladores” y opcionalmente “Acceso directo desde escritorio”. A continuación, se hace clic en "Siguiente>". El último paso es determinar la ubicación y el nombre del programa que aparecerá en el menú Inicio. El instalador está listo para instalar el programa. Para iniciar la instalación se debe pulsar el botón "Instalar". Al final el programa instala los controladores (si el usuario ha elegido esta opción). Se deben instalar los controladores del analizador PQM-700. Dependiendo del sistema operativo, el creador de la instalación puede tener otro aspecto que el mostrado en las pantallas de arriba. Después de aparecer la pantalla del creador de la instalación de los controladores se deben seguir las instrucciones visualizadas por el sistema. En caso del sistema Windows XP se debe seleccionar la opción "Instalar el software automáticamente (recomendado)". En caso de Windows Vista y Windows 7 el procedimiento se reduce a la selección de la opción “Siguiente>”, y al finalizar la instalación hay que cerrar la ventana del creador con el botón “Terminar” (Fig. 17, Fig. 16).
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Fig. 16. Instalador del paquete de controladores.
Fig. 17. Instalador - selección de los controladores para instalar.
Al final de la instalación del software aparece la ventana como se muestra en la Fig. 18. Si se ha marcado la opción "Iniciar el programa Sonel Análisis 2.0", después de pulsar el botón "Finalizar" se activa la aplicación.
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Fig. 18. Finalización de instalación.
En este momento se puede conectar el dispositivo PQM-700 al ordenador. El sistema reconocerá automáticamente el dispositivo conectado. Si la instalación se ha realizado correctamente, el ordenador está listo para trabajar con el analizador PQM-700.
4.3 Inicio del programa
Después de iniciar el programa, aparece la ventana principal como se muestra en la Fig. 19. Los iconos particulares tienen el siguiente significado:
Abrir – dependiendo del contexto permite cargar del disco la configuración del analizador, el análisis guardado o el registro guardado,
Guardar – dependiendo del contexto permite guardar en el disco la configuración del analizador (durante la edición de la configuración), los datos o los archivos del análisis actual (durante el análisis),
Configuración – módulo de la configuración del analizador,
Lecturas actuales – modo de lectura de los valores actuales en tiempo real,
Análisis – módulo de análisis de datos directamente del analizador o de la tarjeta de memoria,
Desconectar – termina la sesión de comunicación con el analizador. Las extensiones de los archivos utilizados por el programa Sonel Análisis son las siguientes:
*.settings – archivos de la configuración del analizador (del punto de medición),
*.config – archivos de la configuración del programa Sonel Análisis,
*.pqm700 – archivos de los datos de registro,
*.analysis – archivos del análisis. El usuario puede seleccionar las opciones del menú superior, de los iconos o con la ayuda del
ratón y los accesos rápidos (los accesos rápidos son válidos en todo el programa):
F5 - configuración del analizador
F4 - ajustes actuales del analizador (incluyendo el tiempo y la seguridad)
F6 - modo de lectura de los valores actuales,
F8 - análisis de datos,
CTRL + Shift + N – eliminación de datos,
F7 - control
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Están disponibles muchos otros accesos rápidos. La mayoría de ellos es visible en el menú del
programa junto al nombre de la posición.
Consejo El usuario puede elegir las opciones con el ratón o con el teclado
(funcionamiento estándar como en Windows, ENTER - elegir la opción, ESC - anular, TAB - avanzar hasta el siguiente botón, etc.).
Fig. 19 Pantalla principal.
4.4 Selección del analizador
Antes de enviar los datos hacia o desde el analizador es necesario seleccionar el analizador con el que se conectará el programa "Sonel Análisis". Para conectarse con el analizador se debe seleccionar cualquier opción que requiere una conexión activa, como Configuración, Lecturas actuales o Análisis.
Después de elegir una de las opciones mencionadas, si no había conexión activa anteriormente con el analizador, el programa muestra la ventana "Conexión con el analizador" y comienza la búsqueda de los analizadores disponibles (ver la Fig. 20). Los analizadores son buscados por cable (puertos USB).
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Después de una búsqueda exitosa, en la lista aparecen los analizadores detectados. Se muestra el modelo del analizador, su número de serie y el tipo de conexión de comunicación. Al hacer clic en el analizador seleccionado y pulsar el icono Seleccionar se confirma el analizador seleccionado de la lista. También se puede elegir el analizador haciendo doble clic en su campo. Al pulsar el icono Buscar de nuevo se inicia de nuevo la búsqueda de los analizadores. Después de seleccionar el analizador, el programa pide introducir el código PIN que protege contra el acceso no autorizado. Se compone de tres dígitos 0...9. El número PIN de fábrica es 000.
Fig. 20 Ventana de selección del analizador para conectarse con el programa.
Después de una conexión exitosa debe aparecer la ventana que confirma la conexión con el
analizador como en la Fig. 21. Esta pantalla muestra los datos del analizador, como el número de serie, la versión de software (firmware) y el equipo.
Nota Si se introduce tres veces el código PIN incorrecto, se bloquea la
trasmisión de datos durante 10 minutos.
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Fig. 21 Conexión exitosa con el analizador.
Si el intento de conexión con el analizador falla, se emitirá un mensaje de error. La prueba se
puede repetir pulsando el botón Reanudar o se puede pasar a la ventana de selección de los analizadores para elegir otro analizador o volver a mostrar los analizadores disponibles. En caso de apagar el analizador, sacar el cable USB u otra razón que impida que la aplicación reciba respuestas del analizador mientras se comunica con el ordenador, se muestra el mensaje de la Fig. 22.
Fig. 22 Conexión perdida.
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5 Configuración del analizador
Después de seleccionar del menú principal la opción AnalizadorConfiguración (o hacer clic en el icono) se abre la ventana de configuración de las mediciones como en la Fig. 23. Es la parte más importante de la configuración del analizador. Aquí el usuario decide que parámetros serán registrados por el analizador, así como cual es el tipo de red y los valores nominales de los parámetros. La parte izquierda de la pantalla se divide en dos partes (Fig. 23) Local y Analizador. La parte superior (Local) se utiliza para modificar los parámetros por el usuario, la parte inferior (Analizador) almacena la configuración actual del analizador y es sólo de lectura. Cada una de las dos partes incluye Ajustes del analizador y un punto de medición.
Fig. 23 Configuración del punto de medición - árbol de configuración.
El punto de medición representa la configuración de medición del analizador. En la configuración del punto de medición, el usuario define el tipo de red, la tensión nominal, la frecuencia, el tipo de pinzas, los parámetros del registro y de la detección de eventos. Los iconos en el punto de medición pueden adoptar diferentes colores:
gris indica falta de conexión con el analizador,
verde indica que la configuración actual se sincroniza con la configuración del analizador y la configuración guardada en el disco,
azul indica que la configuración actual es compatible con el analizador, pero es diferente de la guardada en el disco,
amarillo indica que la configuración es incompatible con el analizador pero compatible con la guardada en el disco,
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rojo aparece cuando la configuración actual es diferente tanto de la configuración del analizador como de la guardada en el disco. El botón Recibir permite la lectura de los ajustes del analizador para editarlos en el ordenador.
Si los ajustes han sido modificados antes por el usuario, aparece el mensaje de advertencia. La lectura correcta se confirma también con el mensaje correspondiente. En este momento el icono en el punto de medición se cambia a color azul, lo que significa que las configuraciones en la aplicación y en el analizador son idénticas.
El botón Enviarpermite enviar la configuración al analizador. Antes de enviar, se le pide al
usuario que confirme la operación (Fig. 24).
Fig. 24. Confirmación de guardar la configuración.
Fig. 25 Programación bloqueada.
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Nota Si se guarda la configuración nueva, se borran todos los datos en la
tarjeta de memoria. El usuario debe leer los datos recogidos previamente en el analizador y guardarlos en el disco local.
5.1 Ajustes del analizador
El primer elemento de la configuración en la parte izquierda de la ventana es Ajustes del analizador. Esta parte se divide en tres pestañas:
Tipo de analizador: permite elegir el modelo del analizador cuya configuración será modificada. Dado que la aplicación permite utilizar varios modelos de analizadores que difieren respecto a sus posibilidades, el usuario debe seleccionar de la lista el tipo del analizador para que la configuración corresponda a sus capacidades. Si anteriormente el usuario estaba conectado con el analizador, el tipo de analizador se ajusta automáticamente. Además, el usuario puede especificar el tipo de analizador predeterminado en la configuración del programa (ver el punto 9.3.1),
Asignación de memoria: esta pestaña no está disponible para PQM-700.
Sincronización de tiempo UTC: esta pestaña no está disponible para PQM-700.
Fig. 26. Ventana de selección del tipo de analizador
Nota No se puede guardar la nueva configuración en el analizador si el aparato trabaja en el modo de registro (el usuario será informado con un mensaje
relevante, Fig. 25).
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5.2 Configuración del punto de medición
Se puede desplegar el árbol del punto de medición mediante un solo clic en el triángulo situado en el punto de medición o un doble clic en el punto de medición dado. La iluminación (con un solo clic) del punto de medición hace que en la parte derecha de la pantalla aparezcan los ajustes principales del punto dado. Los ajustes principales se componen de dos pestañas: Básicos y Adicionales. Después de desplegar el punto de medición se muestra una lista agrupada de la siguiente manera:
EN 50160 – tarjeta de configuración para el registro de conformidad con la norma EN 50160,
Tensión – ajustes de los parámetros relacionados con la tensión dividida en dos pestañas: Básicos y Adicionales,
Corriente – configuración de los parámetros relacionados con la corriente,
Potencia y Energía – parámetros de la potencia y energía divididos en tres pestañas: Potencias, Adicionales y Energías,
Armónicos – parámetros de los armónicos divididos en tres pestañas: Tensiones, Corrientes y Adicionales,
Interarmónicos – esta configuración no está disponible para PQM-700.
A continuación se describe la pantalla de los ajustes principales y las tarjetas particulares.
5.2.1 Ajustes principales - Pestaña <Básicos>
La pantalla de los ajustes principales del punto de medición y la pestaña Básicos se muestra en la Fig. 27. Se pueden observar varias secciones: en la parte superior están los ajustes de la red, más abajo está la parte que se refiere al registro según horario e intervalos de tiempo. Además, en esta pantalla se puede asignar el propio nombre del punto de medición y la histéresis utilizada en la detección de eventos. En la parte relacionada con la red se determinan (Fig. 27):
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Fig. 27. Ajustes del tipo de red, de los parámetros nominales de red y de los transformadores.
Tensión Un: valor nominal de la tensión 64 V/110 V, 110 V/190 V, 115 V/200 V, 127 V/220 V, 220 V/380 V, 230 V/400 V, 240 V/415 V, 254 V/440V, 290 V/500 V, 400 V/690 V (de fase/entre fases, dependiendo de la red seleccionada),
Frecuencia fn: frecuencia nominal de la red – 50 o 60 Hz,
Sistema de la red – monofásico, bifásico (en inglés split-phase), estrella con N, triángulo, estrella sin N y sistemas de medición de Aron; en el campo debajo del nombre se muestra la figura de conexiones para el sistema seleccionado. Para la red tipo triángulo y estrella sin N, el valor nominal de la tensión es el valor entre fases (el segundo valor mostrado en el campo Tensión Un),
Tipo de pinzas – indica el tipo de pinzas de corriente utilizadas en las mediciones. Se puede seleccionar la pinza C-4, C-5, C-6, C-7 o la pinza flexible F-1/F-2/F-3. Si no se requiere la medición de la corriente, se debe seleccionar la opción Sin.
Transformadores de tensión – permiten definir la transmisión de tensión si se utilizan los transformadores. Se debe seleccionar cual de los tres posibles parámetros del transformador será calculado de los otros dos:
la elección del parámetro "Primario" hace que la tensión primaria se ponga en gris, esta tensión es calculada por el programa basándose en los otros dos parámetros que el usuario puede cambiar: la tensión del circuito secundario - campo Secundario y Transmisión. La tensión primaria se calcula como el producto de la tensión secundaria y la transmisión.
la elección del parámetro "Secundario" hace que la tensión secundaria se pone en gris, esta tensión es calculada por el programa basándose en la tensión primaria y la transmisión. La tensión secundaria es igual al cociente de la tensión primaria y la transmisión.
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la elección del parámetro "Transmisión" hace que se ponga en gris el campo de la transmisión. Esta división se determina mediante la definición de la tensión primaria y secundaria. La transmisión se calcula como la relación de tensión primaria y secundaria.
Después de activar la opción de los transformadores de tensión se pone en color gris el campo Tensión Un; la tensión nominal nueva es el valor de la tensión primaria del transformador.
Transformadores de corriente – permiten definir la transmisión de corriente. El rango de medición de las pinzas se puede ampliar mediante los transformadores de corriente externos. Se aplica el mismo método para determinar la transmisión como para los transformadores de tensión. Se elige uno de los tres parámetros que se calculará de forma automática basándose en los otros dos. Se muestra el rango resultante (corriente primaria máxima que no excede el rango nominal de las pinzas utilizadas) debajo de la lista de la selección de pinzas.
Mediciones adicionales– los campos adicionales permiten determinar si la corriente debe ser medida en el conductor neutro (con el cuarto par de pinzas, si el tipo de red es adecuado). Se debe recordar que el analizador no medirá estos parámetros, si no se los marca en este lugar.
Período de promediación de mediciones – este campo permite determinar el período básico para promediar las mediciones. Los tiempos disponibles son: mitad del período (modo especial con un registro limitado a 60 s, se guardan sólo los valores instantáneos de tensión y corriente), 1 s, 3 s, 10 s, 30 s, 1 min, 10 min, 15 min, 30 min,
Activación del registro – permite seleccionar el modo de inicio del registro:
Inmediata - medición instantánea pulsando el botón START/STOP o inicio del registro mediante la aplicación,
Según horario – después del inicio de registro (con el botón o mediante la aplicación de PC), el medidor compara el tiempo actual con los intervalos definidos en el horario y de acuerdo con ellos inicia y detiene el registro,
Umbral - medición después de superar el límite permitido de cualquier evento activo, después del inicio de registro el medidor analiza la red y espera el exceso de cualquier parámetro que active el registro y entonces se comienzan a guardar los datos en la tarjeta de memoria.
Otros elementos de la pantalla de la configuración principal (Fig. 27):
Registro según horario – se puede determinar 1 intervalo de tiempo. Después de marcar el período haciendo clic en la flecha verde se debe introducir la fecha y la hora de inicio, opcionalmente se puede poner el final del registro. Si el usuario establece el comienzo de registro y no el final, el registrador funcionará hasta que se detenga manualmente el registro o se llene la memoria. Los períodos de tiempo no deben coincidir, el programa no permite configurar los períodos que coinciden. Los tiempos siguientes deben ser ordenados cronológicamente.
Nombre del punto de medición – el usuario puede dar al punto de medición su propio nombre hasta 32 caracteres,
Histéresis de detección de eventos – define el valor de histéresis utilizada para determinar los umbrales de detección de eventos. Se puede establecer en el rango de 0,0...10,0% con paso de 0,5%. El valor típico de histéresis es el 2%. Se puede leer más
Nota Si el usuario ha activado en la pestaña EN 50160 la opción del registro
conforme con la norma, entonces el intervalo de promediación se pone a 10 minutos y se bloquea la lista de su selección. Para cambiar este ajuste
se debe desactivar la opción de registro conforme con la norma en la pestaña mencionada.
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información sobre este tema en la sección sobre la detección de eventos, secciones 10.10 y 10.11.
5.2.2 Configuración del analizador para medición según la norma EN 50160
Después de elegir del árbol la posición "EN 50160" el usuario puede seleccionar rápidamente de la lista la configuración de la norma europea EN 50160 o de las normas locales. Esta norma define los parámetros y criterios de calidad que deben cumplirse en las redes de distribución de la tensión baja y media. Las configuraciones visualizadas en la lista se definen en los ajustes del programa en la ubicación: Opciones Configuración del programaConfiguración del analizadorAjustes predeterminados de la norma. Después de elegir de la lista la configuración específica del analizador, en el árbol del punto de medición se marcan los parámetros necesarios para llevar a cabo las mediciones de acuerdo con la norma EN 50160 y después de generar el informe de medición se bloquean los parámetros para que el usuario no los pueda desactivar. Por ejemplo, si el tiempo de promediación fue previamente establecido a 3 s, entonces al marcar "Registro de conformidad con la norma" y seleccionar la configuración concreta de la norma, entonces el tiempo de promediación en la pantalla de los ajustes principales del punto de medición se cambia a 10 minutos y se pone en color gris, impidiendo el cambio a otro tiempo. Asimismo, es marcada la medición del valor medio de tensión, THD de tensión, armónicos de tensión, etc.
Fig. 28 Pestaña EN 50160 de la configuración del punto de medición.
El tiempo básico de medición de la red según EN 50160 es de una semana. Se comprueba el valor eficiente de tensión, frecuencia, factor de distorsión armónica, niveles de los armónicos particulares en la tensión, asimetría (en redes trifásicas), indicador de parpadeo de luz (en inglés llamado flicker). Debido a que el examen de la red durante una semana significa la acumulación de muchos datos, se optó por utilizar los algoritmos que los promedian. Todos los parámetros que deben ser evaluados, aparte de la frecuencia y el indicador de parpadeo de luz durante un período prolongado, se promedian en período de 10 minutos. Por lo tanto, durante una semana, para cada uno de estos parámetros, el usuario recibe 1008 valores. A continuación, estos valores se evalúan mediante la comparación con los criterios establecidos en la norma.
40
Si todos los parámetros están dentro de los límites especificados, se puede concluir que la red de distribución cumple con los requisitos de calidad de la norma EN 50160. muestra los criterios actuales de las mediciones según la norma EN 50160 en las redes con la tensión hasta 35 kV. Estos ajustes se activan después de seleccionar la configuración predeterminada "EN 50160" o "Reglamento: tensión baja" y "Reglamento: tensión media”. contiene los criterios establecidos en el Reglamento del Ministro de Economía del 4 de mayo de 2007 sobre las condiciones específicas de funcionamiento del sistema electroenergético para los grupos de conexión I y II. Estos criterios se aplican a los ajustes predeterminados del "Reglamento: tensión alta".
Tabla 5. Criterios de calidad de la energía según la norma EN 50160 para la red con tensión hasta 35 kV.
Parámetro Tiempo
básico de medición
Criterio
Cambios lentos de tensión (valor eficaz de tensión)
10 minutos para el 95% de las mediciones, la desviación del valor nominal de tensión debe ser de un ±10% Unom para el 100% de las mediciones: –15%...+10% Unom (el criterio 100% sólo se aplica a la red nn)
Frecuencia 10 segundos para el 99,5% de las mediciones la desviación debe ser de ±1% fnom (para 50Hz corresponde a 49,5…50,5Hz) para el 100% de las mediciones: –6%...+4% fnom (47…52Hz)
Cambios rápidos de tensión (flicker - parpadeo de luz)
2 horas para el 95% de las mediciones el indicador de parpadeo de luz durante largos períodos Plt ≤ 1
Desequilibrio de tensión 10 minutos para el 95% de las mediciones el factor del desequilibrio para la secuencia negativa debe ser ≤ 2%
Factor de distorsiones armónicas (THD-F)
10 minutos para el 95% de las mediciones THD-F debe ser ≤ 8%
Armónicos de tensión 10 minutos Para el 95% de las mediciones, el nivel de cada armónico de tensión que hace referencia a la componente fundamental debe ser inferior a:
Armónicos del orden impar
Armónicos del orden par
Orden Nivel
relativo Orden
Nivel relativo
3 5,0% 2 2,0%
5 6,0% 4 1,0%
7 5,0% 6 … 24 0,5%
9 1,5%
11 3,5%
13 3,0%
15 0,5%
17 2,0%
19 1,5%
21 0,5%
23 1,5%
25 1,5%
Tabla 6. Los criterios de calidad para la red con la tensión nominal superior o igual a 110 kV (según el Reglamento del Ministro de Economía del 4 de mayo de 2007 sobre las
condiciones especificas del funcionamiento del sistema electroenergético).
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Parámetro Tiempo
básico de medición
Criterio
Cambios lentos de tensión (valor eficaz de tensión)
10 minutos Redes con la tensión nominal de 110 kV: para el 95% de las mediciones, la desviación del valor nominal de tensión debe ser de ±10% Unom
Redes con la tensión nominal de 220 kV: para el 95% de las mediciones, la desviación del valor nominal de tensión debe ser de -10%...+5% Unom
Frecuencia 10 segundos para el 99,5% de las mediciones la desviación debe ser de ±1% fnom (para 50Hz corresponde a 49,5…50,5Hz) para el 100% de las mediciones: –6%...+4% fnom (47…52Hz)
Cambios rápidos de tensión (flicker - parpadeo de luz)
2 horas para el 95% de las mediciones el indicador de parpadeo de luz durante largos períodos Plt ≤ 0,8
Desequilibrio de tensión 10 minutos para el 95% de las mediciones el coeficiente de la asimetría del componente inverso debe ser ≤ 1%
Factor de distorsiones armónicas (THD-F)
10 minutos para el 95% de las mediciones THD-F debe ser ≤ 3%
Armónicos de tensión 10 minutos Para el 95% de las mediciones, el nivel de cada armónico de tensión que hace referencia a la componente fundamental debe ser inferior a:
Armónicos del orden impar
Armónicos del orden par
Orden Nivel relativo Orden Nivel
relativo
3 2,0% 2 1,5%
5 2,0% 4 1,0%
7 2,0% >4 0,5%
9 1,0%
11 1,5%
13 1,5%
15 0,5%
17 1,0%
19 1,0%
21 0,5%
23 0,7%
25 0,7%
>25 0,2+0,525/h %
El procedimiento de configuración del analizador para la medición que cumple con la norma es el siguiente. En la pantalla principal de configuración del punto de medición se debe poner el
Ejemplo Tensión nominal 230 V, frecuencia 50 Hz, tiempo de medición de 1 semana. De 1008 valores de la tensión media eficaz, el 95%, es decir 958 valores, deben estar en el rango de 207...253 V. Sin embargo, todas las mediciones de la tensión eficaz deben estar dentro del rango de 195,5...253 V. En una semana hay 60.480 mediciones de frecuencia de 10 segundos. El 99,5% de ellas, es decir 60.178, debe estar en el rango de 49,5...50,5 Hz. Todas las mediciones de frecuencia deben estar dentro del rango de 47...52 Hz.
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tipo correcto de la red, la tensión nominal, la frecuencia, el tipo de pinzas o seleccionar los transformadores apropiados. A continuación, se pasa a la tarjeta EN 50160 y se pone la opción Registrar según la norma". Esto desbloquea la lista de selección del tipo de versión de la norma. A continuación, de la lista se selecciona la posición adecuada. Después de la configuración se puede activar el registro mediante la aplicación o pulsando el
botón . El usuario puede editar los ajustes predeterminados de la norma definidos en las preferencias del programa. Esto puede ser útil en situación cuando los criterios establecidos en la norma EN 50160 se cambian. De este modo, el usuario puede ajustar la configuración por si mismo sin tener que actualizar el software Sonel Análisis. Aunque la norma PN-EN 50160 no tiene previstas las mediciones de la corriente ni los exámenes de los parámetros de red relacionados con ellas, debido a la frecuente necesidad de
estudiar los valores medios de potencia de 15 minutos y tg (así resulta del Reglamento del Ministro de Economía mencionado anteriormente), el analizador permite la medición simultánea de la red para comprobar el cumplimiento con la norma PN-EN 50160 y los valores medios de 15
minutos de potencia activa, reactiva, aparente y tg . Para habilitar el registro de estos parámetros se debe seleccionar de la lista la posición con la bandera polaca. Los perfiles dedicados a la realidad polaca: "Reglamento: tensión baja", "Reglamento: tensión media" y "Reglamento: tensión alta" tienen activados los parámetros predeterminados del registro medio de 15 minutos de:
tangente y potencia activa, reactiva y aparente. Es necesario que el usuario en la configuración del punto de medición active por si mismo la medición de corrientes (que elija la pinza adecuada y posiblemente ajuste los transformadores).
5.2.3 Configuración del analizador según los ajustes del usuario
Si el usuario no ha elegido el registro para el cumplimiento con la norma EN 50160, puede controlar libremente el modo de registro de todos los parámetros posibles. Todos los ajustes están incluidos en la tarjeta principal del punto de medición (en la pestaña Básicos y Adicionales) y en las otras cuatro tarjetas (y sus pestañas): Tensión, Corriente, Potencia y energía, Armónicos. Se pasa al modo de usuario después de desactivar esta opción en la tarjeta EN 50160: Registrar según la norma. En la mayoría de los casos, los ajustes del parámetro seleccionado se pueden dividir en la sección sobre el registro cíclico del valor de parámetro de acuerdo con el tiempo de promediación elegido y la sección de detección de eventos. Se puede optar por guardar el valor medio, mínimo, máximo e instantáneo del parámetro. Para las tensiones y corrientes se puede determinar el tiempo de promediación adicional que se utiliza para la detección del valor mínimo y máximo. Para explicar estas cuestiones se puede usar un ejemplo.
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Para la mayoría de los parámetros se puede activar la detección de eventos. Como evento se entiende la situación cuando el parámetro medido supera el umbral o los umbrales definidos por el usuario. Dependiendo del parámetro, puede haber sólo un umbral (p.ej. para el factor del desequilibrio de secuencia negativa cuando se supera el valor máximo), dos (p.ej. para la frecuencia cuando se excede el límite superior e inferior), tres en caso de tensión (cuando de supera el umbral de sobretensión, hueco e interrupción). La información sobre el evento es guardada por el analizador en la tarjeta de memoria en el momento de finalizar. Se guarda la siguiente información:
tiempo de inicio de evento,
tiempo de finalización de evento,
valor de umbral,
valor límite del parámetro durante el evento,
valor medio del parámetro durante el evento. Si el registro se suspende durante el evento, entonces se guarda la información sobre ello que incluye:
tiempo de inicio de evento,
valor de umbral,
El valor límite del parámetro registrado hasta el momento de detención de registro. Para dos parámetros, el valor eficaz de tensión y corriente, se puede activar el registro de las formas de onda y los valores eficaces de semiperíodo (RMS1/2), al comienzo y al final de evento.
Ejemplo El tiempo de promediación global se establece a 1 minuto, el período que determina el valor mínimo y máximo se establece a 5 segundos. Se marca el registro de los cuatro valores, es decir, medio, mínimo, máximo e instantáneo. Pregunta: ¿Cómo se determinan los valores y qué se guarda en la tarjeta de memoria?
𝑈ś𝑟 = √∑ 𝑈𝑖
2𝑘𝑖=1
𝑘1. El valor medio se calcula como la media RMS de las
mediciones de 10/12 períodos (unos 200 ms). En un minuto hay unas 300 mediciones de este tipo. El valor medio de la tensión se calcula como la
raíz cuadrada de la media aritmética de los valores de entrada al cuadrado:
donde: Umedio – valor eficaz medio de la tensión durante 1 minuto, k – número de valores recogidos durante 10/12 períodos, Ui – valor eficaz de tensión de 10/12 períodos. 2. Promedio mín./máx. igual a 5 segundos significa que primero se promedian 25 valores sucesivos Ui (con el mismo método que antes). De todos los valores medios de 5 segundos recogidos durante 1 minuto se eligen los valores mínimos y máximos. Ambos valores se guardan. 3. El valor instantáneo es el último valor de 10/12 períodos de tensión medido durante el período de promediación de 1 minuto. Este valor también se guarda en la tarjeta.
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5.2.4 Tensión
La tarjeta Tensión se divide en dos pestañas de ajustes: Básicos y Adicionales.
5.2.4.1 Pestaña de los ajustes <Básicos>
La Fig. 29 muestra los ajustes básicos para el registro de tensiones. Dependiendo del tipo de red, los ajustes se aplican a las tensiones de fases (sistema: monofásico, bifásico, trifásico de cuatro hilos) o de tensiones entre fases (trifásico de tres hilos). Generalmente aquí se puede marcar el registro del valor medio (Media), mínima (Mínimum), máxima (Máximum) e instantánea (Instantánea) de la tensión eficaz. Opción Todos elige o borra los cuatro valores. La medición del valor mínimo y máximo se realiza con el tiempo de promediación indicado adicionalmente por el usuario (opción Período de cálculo de mín./máx.). Tiempos de promediación disponibles: ½ período, período, 200 ms, 1 s, 3 o 5 s.
Para los sistemas con las tensiones de fases (bifásicas y trifásicas con conductor neutro N) aparece una opción adicional que permite activar el registro del valor eficaz de las tensiones entre fases. En este caso, sólo se registra el valor medio. En el lado derecho hay un bloque que se refiere a los eventos. Al poner la opción Registrar eventos se activan los campos para escribir los valores de umbral de tensión. Los valores se pueden poner como porcentaje o unidades concretas. Los rangos de ajustes son los siguientes:
Sobrecargas: 0,00…+20,00% con resolución de 0,01% o en voltios en el mismo rango,
Huecos: 0,00…-99,90% con resolución de 0,01% o en voltios,
Interrupciones: 0,00...-100,00% con resolución de 0,01% o en voltios hasta 0,00 V (nivel de hueco no puede ser inferior al nivel de interrupción).
El cambio entre los valores porcentuales de umbrales y los valores absolutos de tensión hace que se conviertan automáticamente en la unidad deseada.
Nota Los tiempos de promediación de 200 ms, 1, 3 y 5 segundos son en realidad expresados en múltiplos del período básico de la red:
200 ms – 10/12 períodos (50/60 Hz)
1 segundo - 50/60 períodos
3 segundos - 150/180 períodos
5 segundos - 250/300 períodos
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Fig. 29. Ajustes básicos para la medición de tensión.
Al marcar la opción Registrar los oscilogramas y valores RMS de medio período el analizador guardará 6 períodos de tensiones y corrientes RMS1/2 al principio y al final del evento.
5.2.4.2 Pestaña <Adicionales>
En esta pestaña (ver Fig. 30) se especifican los parámetros de registro para la frecuencia de la red, factor de pico de tensión, indicadores de parapadeo de luz y asimetría de tensiones. Como en los otros parámetros, se puede optar por guardar los valores medios, mínimos, máximos e instantáneos (no se aplica a los indicadores de parpadeo de luz). En el caso de la asimetría, los parámetros registrados incluyen: tres componentes simétricas en voltios (secuencia cero, positiva y negativa), y dos componentes de asimetría en porcentaje: factor de asimetría de secuencia cero y negativa. Además, se puede habilitar el registro de eventos. Los rangos de ajustes son los siguientes:
frecuencia: 40...70 Hz con resolución de 0,01 Hz o 0,01%, el valor mínimo no puede ser superior y el valor máximo no puede ser inferior a la frecuencia nominal de la red,
factor de pico: 1,00…10,00, resolución 0,01,
Nota Si el usuario después de establecer los valores de umbrales de eventos
cambia la tensión nominal de la red, los umbrales expresados en porcentaje se mantienen en los mismos niveles.
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factor de asimetría de componente de secuencia negativa: 0,00…20,00% cada 0,01%,
indicador de parpadeo de luz (de corto y largo período): 0,00...20,00 con paso de 0,01.
Fig. 30. Ajustes adicionales para la medición de tensión.
5.2.5 Corriente
La pantalla de ajustes de registro de corriente se muestra en la Fig. 31.
Aquí se agrupan los siguientes elementos:
opciones de registro del valor eficaz de corriente,
lista de selección del período de promediación para la determinación de los valores mínimos y máximos (igual que en caso de las tensiones, estos tiempos se pueden seleccionar del rango: ½ período, período, 1 s, 3 s, 5 s),
opción de registro del factor del pico de corriente,
opción de registro de factores de asimetría y componentes simétricas de corriente (como en caso de la asimetría de tensión).
Para cada parámetro se puede activar el registro de eventos de los parámetros relevantes:
Nota Esta pestaña no está disponible si en la configuración principal del punto de medición se desactiva la medición de corriente mediante la selección
de la lista Tipo de pinzas posición Sin.
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para el valor eficaz de corriente se pueden establecer dos umbrales para exceder el valor máximo (arriba) y mínimo (abajo). El rango de ajustes es de 0,00 A para el rango nominal de la medición de corriente (pinzas y posiblemente transformadores de corriente). El valor mínimo no puede ser mayor que el valor máximo. En las redes con el conductor neutro se pueden establecer diferentes umbrales para los canales de fase y el canal neutro (si está activada la medición de la corriente en el conductor N).
factor de pico de corriente: dos umbrales para exceder hacia arriba y abajo, el rango de regulación 1,00…10,00 cada 0,01,
factor de asimetría de la secuencia negativa: un umbral para superar el valor máximo, el rango 0,00...20,00% cada 0,01%.
Fig. 31. Ajustes para las mediciones de corriente.
5.2.6 Potencia y energía
Parte de la configuración responsable de los ajustes de potencia y energía se divide en tres pestañas: Potencias, Adicionales y Energías.
5.2.6.1 Pestaña <Potencias>
En la Fig. 32 se muestra la pestaña Potencias. Igual que en caso de la tensión y la corriente, también aquí se puede elegir el registro de los
valores medios, mínimos, máximos e instantáneos. El usuario puede activar el registro de:
Nota Estas pestañas no están disponibles si en la configuración principal del
punto de medición se desactiva la medición de corriente mediante la selección de la lista Tipo de pinzas posición Sin.
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potencia activa,
potencia reactiva,
potencia aparente,
potencia de distorsión/potencia aparente de distorsión.
Fig. 32. Potencia y energía: pestaña Potencias.
Para cada una de estas potencias se puede activar el registro de eventos. Para cada potencia se pueden establecer dos umbrales: mínimo y máximo cuya superación es registrada por el analizador. El rango de ajuste es de 0,00 W…999,9 MW (para la potencia activa), 0,00 var…999,9 Mvar (para la potencia reactiva), 0,00 VA…999,9 MVA (para la potencia aparente), 0,00 var/VA…999,9 Mvar/MVA (para la potencia de distorsión/potencia aparente de distorsión).
En la parte inferior de la pantalla se muestra el método de cálculo de la potencia reactiva. El usuario puede elegir entre dos métodos:
según las recomendaciones del estándar IEEE 1459-2000,
según la teoría de la potencia de Budeanu (método no recomendado).
Esta opción se ha añadido debido a las dudas acerca de la medición de la potencia con el método tradicional de Budeanu. El estándar IEEE 1459-2000 sugiere otros métodos de calcular esta potencia que dan los resultados correctos también en sistemas no simétricos con distorsión de ciclos de corriente y voltaje. Más información sobre este tema en la sección 10.7.
Después de seleccionar la opción de Budeanu, tanto la potencia reactiva Q como la potencia de distorsión son calculadas por el analizador basándose en la teoría de Budeanu.
Cuando se selecciona la opción IEEE-1459, como la potencia reactiva se toma la potencia reactiva del componente fundamental Q1, en lugar de la distorsión se calcula la potencia aparente de distorsión SN, cuya unidad es VA.
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5.2.6.2 Pestaña <Adicionales>
En la pestaña Adicionales (Fig. 33) están los parámetros relacionados con la medición de la potencia:
Fig. 33. Potencia y energía: pestaña Adicionales.
Factor de potencia PF: rango de ajuste de umbral de evento 0,00...1,00 cada 0,01
Factor de desplazamiento de fase cosφ: rango de ajuste de umbral de evento 0,00...1,00 cada 0,01,
tgφ, es decir, el factor de la potencia reactiva a la potencia activa: rango de ajuste de umbral de evento 0,00…10,0 cada 0,01.
5.2.6.3 Pestaña <Energías>
Vista de la pestaña Energías presenta la Fig. 34. Además de la posibilidad de activar el registro del valor de energía cada período de promediación, también se puede definir la detección de eventos después de superar el umbral indicado por la energía dada. Los rangos de ajustes son los siguientes:
Energía activa EP: 0,00 Wh…9,90 TWh con resolución de 0,01 Wh,
Energía reactiva EQ: 0,00 varh…9,90 Tvarh con resolución de 0,01 varh,
Energía aparente ES: 0,00 VAh…9,90 TVAh con resolución de 0,01 VAh.
Para la energía activa y reactiva, el analizador mide por separado dos valores: la energía devuelta y consumida. Este umbral se refiere a los dos valores (es decir, el analizador comprueba el umbral para la energía devuelta y consumida).
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Fig. 34. Potencia y energía: pestaña Energías.
5.2.7 Armónicos
En la tarjeta Armónicos el usuario puede configurar el modo de registro y de detección de eventos de los armónicos de tensión y corriente, así como otros parámetros directamente relacionados con ellos. Se divide en dos pestañas: Tensiones y Corrientes.
5.2.7.1 Pestaña <Tensiones>
La pantalla de esta pestaña se muestra en la Fig. 35. Aquí se puede elegir el registro de los valores mínimos, medios, máximos e instantáneos del factor THD (distorsión armónica total) en la tensión y en las amplitudes de los armónicos de tensión. También se puede activar el registro de eventos para THD y amplitudes de armónicos:
para THD en la tensión, el evento se registra cuando THD supera el valor del umbral establecido por el usuario. El rango de ajuste del umbral de evento es 0,00…100,00% cada 0,01%.
Los umbrales de detección de eventos de armónicos de tensión se pueden configurar de forma independiente para cada uno de los 39 armónicos (del orden 2º al 40º). Se puede elegir la unidad: en voltios o porcentaje. Rango de ajuste de umbrales de eventos: en voltios 0,00…Unom cada 0,01 V, en porcentaje 0,00…100,00% cada 0,01%. El ajuste de umbral a cero inhabilita la detección de evento de este armónico.
El ajuste de los límites para los armónicos particulares se puede hacer de dos maneras: completando la tabla debajo del gráfico o directamente en el gráfico. Completando la tabla, después de la aprobación de los valores, en el gráfico aparece su visualización. Para cambiar el límite en el gráfico se debe hacer doble clic en el armónico seleccionado y luego mantener pulsado el botón izquierdo del ratón para ajustar el nivel deseado.
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Al hacer clic en el armónico en la tabla se pueden utilizar los siguientes botones:
ESPACIO - entrar en la edición del armónico seleccionado (también se puede comenzar a escribir el umbral inmediatamente),
ENTER - confirmar el valor,
TAB - confirmar el valor y pasar al siguiente armónico,
Flechas ARRIBA y ABAJO - cambiar el valor del límite,
Flechas IZQUIERDA y DERECHA - pasar al armónico anterior o siguiente,
HOME y END - salto entre el primer y último armónico.
Fig. 35. Ajustes de armónicos de tensión.
5.2.7.2 Pestaña <Corrientes>
La pantalla de esta pestaña se muestra en la Fig. 36. Las opciones disponibles son idénticas a las de la pestaña Tensiones: registro de THD (con opción de detección de evento) y los armónicos en la corriente (junto con el establecimiento de los umbrales de eventos para los armónicos particulares). Los rangos de umbrales de detección de eventos se establecen de la siguiente manera:
para THD: 0,00…200,00% cada 0,01%,
Nota El nivel de THD y armónicos en porcentaje se refiere a la componente
fundamental.
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para armónicos: en amperios 0,00…Inom cada 0,01 A, en porcentaje 0,00...200,00% cada 0,01%. El ajuste de umbral a cero inhabilita la detección de evento de este armónico.
Fig. 36. Ajustes de armónicos de corriente.
5.2.8 Perfil de la configuración predeterminada.
Generalmente después de la instalación de aplicación se carga la configuración predeterminada del analizador donde se guardó el perfil del punto de medición: Tensión.
Durante el registro para el perfil predeterminado no se guardan los oscilogramas después del período de promediación. Sólo se registran los valores medios de los parámetros y la detección de eventos está desactivada. El tipo de red se establece a trifásico tipo estrella con neutro, el tiempo promedio es de 10 segundos.
5.3 Ajustes actuales
Al elegir del menú principalAnalizadorAjustes actuales (o pulsando el botón de acceso rápido), aparece la ventana como en la Fig. 38. Están disponibles las siguientes tarjetas:
Tiempo y seguridad,
Fase de pinzas,
Ajustes adicionales.
5.3.1 Tarjeta <Tiempo y seguridad>
Aquí el usuario puede ajustar el tiempo y los parámetros relacionados con la seguridad del analizador. La fecha y la hora actuales del analizador se visualizan en el campo Hora del analizador. Para establecer otra fecha y hora en el analizador, en la ventana Hora del usuario se deben ajustar los valores deseados y se pulsa el botón a la derecha Ajustar. Al analizador también se puede enviar la hora del sistema de ordenador, sólo se debe pulsar el botón Ajustar situado al lado de la pestaña Hora del sistema.
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Marcar la opción Bloqueo de teclado hace que el analizador inmediatamente después del inicio bloquee el acceso al teclado. El método de desbloqueo se describe en la sección 2.5. El bloqueo de teclado evita un intento de detención del registro activo por una persona no autorizada. La opción Modo de espera significa que al iniciar el registro después de 10 segundos se apagan los diodos LED. El registro se señaliza mediante el parpadeo del diodo adecuado LOGG (ver la sección 2.6).
Fig. 37. Ajuste de la hora y seguridad durante el registro.
Para PQM-700 no está disponible:
Señal GPS,
Conexión inalámbrica,
Función antirrobo
Zona horaria y horario de verano.
5.3.2 Tarjeta <Fase de pinzas>
En el caso de conexión incorrecta de las pinzas al circuito medido (la dirección correcta es cuando la flecha en la pinza apunta al receptor), el usuario puede cambiar la dirección mediante el
programa, seleccionando del menú la opción AnalizadorAjustes actuales y elección de la tarjeta Fase de pinza. Hacer clic en el icono de la pinza del canal seleccionado tiene efecto de
cambio de fase de 180, que es idéntico a la colocación contraria de la pinza en el cable de medición. El cambio de dirección es importante para el punto de medición y tiene efecto inmediato. El efecto de cambio de dirección se puede verificar en la pantalla de gráfico, de oscilogramas mediante el cambio del signo de la potencia activa en el canal dado. La posibilidad de cambio de la fase de pinza está bloqueada en el modo de registro.
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Fig. 38. Cambio de fase de pinzas.
5.3.3 Tarjeta <Ajustes adicionales>
La tarjeta Ajustes adicionales contiene dos elementos:
lista de selección del Idioma, que no está disponible para el analizador PQM-700,
botón Calentador encendido, que puede activar la función del calentador que calienta el
interior del analizador en la temperatura ambiente inferior a 0C. Tras la activación, en la temperatura ambiente inferior a cero, el analizador regula la temperatura en el interior
encendiendo el calentador para mantener la temperatura ligeramente por encima de 0C. Esto es necesario principalmente para garantizar la temperatura positiva de la batería de iones de lito incorporada porque su carga a temperatura bajo cero está prohibida.
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Fig. 39. Configuración del idioma de analizador y de calentador.
Nota: El calentador debe estar siempre activado. El calentador se puede desactivar sólo cuando el analizador funciona a temperatura sobre cero y cuando es necesario reducir la potencia consumida por el analizador, por ejemplo, en la medición detrás de transformadores de tensión de los que el analizador es alimentado.
5.4 Base de analizadores
Eligiendo del menú superior la OpciónBase de analizadores, el usuario puede añadir o editar los analizadores que tiene (Fig. 40).
La columna Auto PIN indica si el programa requiere el código PIN antes de la transmisión. Si esta casilla está desactivada, el usuario tendrá que introducir el PIN. Además, el usuario puede activar el recordatorio de la necesidad de volver a calibrar el dispositivo. El fabricante especifica el tiempo después del cual el usuario debe calibrar el dispositivo para mantener la precisión declarada de mediciones. La precisión se deteriora debido al envejecimiento de los elementos. Para desbloquear esta función se debe marcar la opción Certificado de calibración. Si esta opción está marcada, se desbloquean las listas Período de validez y Recordar antes de. Se utilizan para:
Período de validez(fijado en 6 meses, 12 meses, 18 meses o 24 meses) - determina la frecuencia con la que el usuario debe calibrar el instrumento,
Recordar antes de (fijado en una semana, dos semanas, un mes) - especifica en qué momento antes de la fecha límite el programa debe mostrar el aviso para recordar (durante el inicio).
Otras columnas en la tabla:
Fecha de calibración indica la fecha en la que fue calibrado el analizador,
Descripción - descripción breve del analizador,
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Fig. 40. Base de analizadores.
Hacer clic en el icono Añadir permite agregar el analizador, como se muestra en la Fig. 41. Se debe seleccionar el modelo del analizador, introducir el número de serie y opcionalmente una descripción.
El icono Eliminar permite borrar el analizador seleccionado de la base (después de la confirmación por parte del usuario).
El icono Editar permite cambiar los parámetros del analizador. Hacer clic en Cambiar el código PIN permite cambiar el PIN. El nuevo código debe
introducirse dos veces y aceptar. GSM no está disponible para PQM-700.
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Fig. 41. Añadir el analizador a la base.
Formato de calendario
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6 Lectura de datos actuales
Al modo de lectura de los datos actuales en tiempo real se puede pasar al hacer clic en el icono Lecturas actuales. Si la conexión con el analizador no se ha establecido previamente, el programa pasa primero a la pantalla de conexión (ver sección 4.4 ). En este modo, la pantalla se divide en varias pestañas:
Formas de onda – presentan los transcursos instantáneos de corrientes y tensiones,
Diagramas de tiempos – presentan el gráfico de tiempos de los valores efectivos de tensiones y corrientes,
Mediciones – presentan los valores instantáneos de los parámetros medidos (fásicos y sumarios),
Diagramas fasoriales – permite la representación gráfica de fasores fundamentales de tensiones y corrientes y factores de asimetría,
Armónicos – permite la visualización de los componentes armónicos de los canales particulares para tensiones y corrientes.
Interarmónicos – esta tarjeta no está disponible para el analizador PQM-700. A continuación, hay una descripción más detallada de las pestañas particulares.
6.1 Formas de onda
El gráfico de tensiones y corrientes muestra dos períodos de transcursos instantáneos, de forma que se los podría ver en la pantalla del osciloscopio. La pantalla de ejemplo se muestra en la Fig. 42. Los gráficos se actualizan continuamente, lo que permite una vista previa de la red en tiempo real. Todos los canales se muestran en el mismo gráfico.
Fig. 42. La pantalla en el modo de lectura de los datos actuales - formas de onda.
Encima del diagrama hay botones para activar o desactivar la visualización del
determinado canal o corriente. Al lado de ellos hay botones de colores que se utilizan para cambiar el color de los transcursos dibujados. El diagrama puede ser ampliado en ambos ejes. En las esquinas de la ventana hay cuatro
botones para activar la visualización de la miniatura de ventana con el área actualmente ampliada y marcada de color naranja. La miniatura se visualiza en una de las cuatro esquinas de
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la ventana, dependiendo del botón usado. Para ampliar la imagen sirven cuatro botones con el
icono de la lupa . Los botones se utilizan para seleccionar la ampliación o reducción máxima de la escala del eje dado. Para cambiar la ampliación también se puede utilizar la rueda del ratón. El uso de la rueda del ratón más cerca del borde vertical de la ventana causa el cambio de la ampliación en el eje Y, y más cerca del borde horizontal lo hace en el eje X. La ampliación del área seleccionada se puede hacer manteniendo pulsado el botón SHIFT (el puntero del ratón se convierte en una cruz) y marcando el área deseada con el ratón. También es posible mover el área seleccionada dentro de todo el gráfico. Para ello se mantiene pulsado el botón CTRL (el puntero del ratón cambia la forma a una mano) y manteniendo pulsado el botón izquierdo del ratón se mueve el área visualizado. La escala de tiempo (eje X) se actualiza basándose en el valor medido de frecuencia (p.ej. de 0 a 40 ms para 50 Hz).
Se han utilizado dos descripciones independientes del eje Y. Por ejemplo, en el eje izquierdo se pueden mostrar los valores en voltios (para los canales de tensión), y en el eje derecho los valores en amperios (para los canales de corriente). Las descripciones de ejes son controladas por
las listas de selección . Estas listas pueden incluir las siguientes posiciones:
Todos V – si se mide más de un canal de tensión. En esta situación, se selecciona una escala para todas las formas de onda de tensión,
Todos A – si se mide más de un canal de corriente. En esta situación, se selecciona una escala para todas la forma de onda de corriente,
posición aparte para cada uno de los canales medidos. Si se selecciona esta posición de la lista, entonces se visualiza la escala para el canal seleccionado (ajustada de forma automática o manual, si el rango es establecido por el usuario). Nota: si en el gráfico se ven otra formas de onda (de tensión si se ha elegido la escala para el canal de tensión, o de corriente si se ha elegido la escala para el canal de corriente), entonces su amplitud real no corresponde a la escala especificada. La escala se aplica sólo a la onda seleccionada.
La escala se elige de forma:
estática - el rango superior de la escala se establece en el valor cercano al valor nominal de la tensión o el rango máximo de la pinza,
dinámica - los diagramas se modifican automáticamente hasta el mayor valor instantáneo de la onda,
manual - para ello se utiliza el botón Ajustar escalas, a continuación, se eligen las ondas que deben tener las escalas ajustadas manualmente, excluyendo el modo automático, lo que permite editar los valores mínimos y máximos de los ejes. Al hacer clic en el botón Ajustar, la escala de la onda se actualiza. El cambio de escala entre la forma estática y dinámica está disponible haciendo clic con el
botón derecho del ratón en el área del gráfico: menú contextual contiene las opciones: Ajustar las escalas hasta el valor nominal, y Ajustar las escalas de forma automática, independientemente para las tensiones y corrientes. Al encender el programa, la forma de escala automática está desactivada.
6.2 Diagramas de tiempos
En la Fig. 43 se muestra la pantalla con el gráfico de los valores eficaces de tensiones y corrientes (llamado timeplot). Los elementos de configuración son los mismos que en la pantalla de formas de onda: en la parte superior se puede activar y desactivar la visualización de tensiones y corrientes, cambiar el color de diagramas, ampliar y reducir el área del diagrama, así como cambiar las escalas en el eje vertical. La escala de tiempos en el gráfico se muestra desde el momento de entrada en el modo de lectura de los valores actuales. El formato de la hora es mm:ss. Después de alcanzar el final de la ventana, todo el gráfico se desplaza hacia la izquierda por 30 segundos.
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El gráfico se actualiza independientemente si la pestaña está activa, es decir, se dibuja en el fondo, incluso cuando se visualizan p.ej. los armónicos.
Al igual que para las formas de onda, se puede usar la escala estática (de acuerdo con los ajustes generales del punto de medición) o dinámica.
Fig. 43. Diagrama de valores en tiempo real.
6.3 Mediciones
La pestaña Mediciones permite visualizar el valor de los parámetros medidos en la red. En la Fig. 44 se muestra un ejemplo de la pantalla que visualiza la tabla sumaria de los valores leídos del analizador en tiempo real.
En las siguientes filas se agrupan los parámetros particulares en varias categorías:
Tensiones – valor eficaz de tensión U, componente constante UDC, frecuencia f,
Corrientes – valor eficaz de corriente I, componente constante IDC,
Potencias – potencia activa P, potencia reactiva QB (de acuerdo con la teoría de Budeanu) o potencia reactiva de componente constante Q1 (según IEEE 1459), potencia aparente S, potencia de distorsión D (de acuerdo con la teoría de Budeanu) o potencia aparente de distorsión SN (según IEEE 1459),
Energías – energías activas consumidas EP+ y devueltas EP-, energías reactivas consumidas EQ+ y devueltas EQ- (respectivamente según Budeanu o IEEE 1459), energía aparente ES,
Factores – factor de potencia PF, factor de desplazamiento de fase cosφ, factor de tg, factores de distorsión armónica THD para la tensión y corriente, factor de pico CF de corriente y tensión, indicadores de parpadeo de luz PST y PLT, Desequilibrio – para tensiones: componente de secuencia cero U0, positiva U1 y negativa U2,
factor de desequilibrio de secuencia negativa u2, factor de desequilibrio de secuencia cero u0; para
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corrientes: secuencia cero I0, positiva I1 y negativa I2, factor de desequilibrio de secuencia negativa y2, factor de desequilibrio de secuencia cero y0.
Fig. 44. Indicaciones de los valores fásicos y sumarios.
Cada grupo se puede activar o desactivar de forma independiente, o cambiar el color de fondo de las columnas mediante los botones situados en la parte superior de la ventana. Durante el primer inicio del programa se muestra: tensión, corriente, potencia y factores. Tanto los colores de grupos, así como los grupos se visualizan de forma predeterminada, esto se puede cambiar en las preferencias del programa. Los valores de parámetros se muestran en las columnas consecutivas que se describen de la siguiente manera:
L1 – fase L1 en sistemas con conductor neutro N,
L2 – fase L2 en sistemas con conductor neutro N,
L3 – fase L3 en sistemas con conductor neutro N,
L1-2 – fase L1 en sistemas sin conductor neutro (con tensiones entre fases),
L2-3 – fase L2 en sistemas sin conductor neutro (con tensiones entre fases),
L3-1 – fase L3 en sistemas sin conductor neutro (con tensiones entre fases),
Total – valor total de todo el sistema o el valor medio de los valores fásicos. Por ejemplo, para una red trifásica con conductor N los valores de los parámetros fásicos se muestran en las columnas L1, L2, L3. Si en la configuración se desbloquea la medición de corriente IN en la columna N-PE también se muestran los valores de parámetros que se calculan en tal caso. En la columna Total se muestran los valores sumarios de todo el sistema. En los sistemas tipo triángulo, los valores fásicos se muestran en las columnas L1-2, L2-3, L3-1 y Total.
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Si en la configuración de la red no se calcula el parámetro dado, en lugar del valor se visualiza "---". En el lado derecho de la pestaña también se puede determinar el modo de cálculo del factor de contenidos armónicos THD: respecto a la componente fundamental (THDF) o el valor eficaz (THDR). Los valores de energía visualizados están relacionados con el interruptor Energía visualizada. El usuario puede elegir si los contadores de energía indicados se refieren a la sesión de medición (la medición empieza en el momento de la apertura de ventana Lecturas actuales) o la energía total medida por el analizador. Los contadores de energía internos del analizador se ponen a cero:
en el comienzo del registro,
al encender el analizador. Cuando se selecciona la visualización de la energía de la sesión, los contadores de energía internos no se modifican. En este modo durante la primera lectura de contadores de energía mediante la aplicación se guardan los valores, los valores visualizados son la diferencia entre el valor actual y el valor guardado.
6.4 Diagramas fasoriales
El diagrama fasorial (Fig. 45) se utiliza para presentar los vectores de las componentes fundamentales de tensiones y corrientes. Los ángulos entre los vectores corresponden al desplazamiento de fase entre las fases particulares. En el lado derecho del gráfico se muestra una tabla con cifras. En las siguientes filas se muestran:
U – amplitudes de las componentes fundamentales de tensión,
φU – ángulos de las componentes fundamentales de tensión respecto la componente fundamental de tensión L1 (en grados),
I – amplitudes de las componentes fundamentales de corriente,
φI – ángulos de las componentes fundamentales de corriente respecto a las componentes fundamentales de corriente L1 (en grados),
φU,I – ángulos entre los vectores de tensión y corriente (φU – φI) para la fase dada (no disponibles en sistemas de 3 conductores),
Tipo – tipo del receptor indicado por el símbolo de la bobina para la carga inductiva o del condensador para la carga capacitiva (no disponible en los sistemas de 3 conductores). Por encima del gráfico están los botones para activar o desactivar la tensión (U, φU), la corriente
(I, φI), los ángulos φU,I y el tipo de receptor. Además, el usuario puede cambiar el color de fondo predeterminado en la tabla para estos grupos. Los ángulos vectoriales están relacionadas con el ángulo del vector UL1, que siempre tiene el valor ϕ = 0°.
La escala de la amplitud de vectores es automática respecto al valor más grande de forma independiente para la corriente y tensión.
Nota En algunas configuraciones de red no se pueden calcular (medir) los
valores de algunos parámetros. Por ejemplo, en el sistema trifásico tipo triángulo, no se puede calcular el factor de desplazamiento de fase cosφ entre corriente y tensión, debido al hecho de que la tensión medida es la
tensión entre fases y la corriente medida es la corriente lineal que se distribuye a dos bifurcaciones entre fases del receptor.
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Fig. 45. Diagrama fasorial para conexión en estrella.
El gráfico también muestra dos botones que se utilizan para girar el diagrama fasorial 90 hacia la derecha o izquierda.
6.5 Armónicos
La pestaña de armónicos permite ver los valores de armónicos en tensión y corriente así como los factores de armónicos. La pantalla de ejemplo se muestra en la Fig. 46.Se muestran los parámetros de una fase que se selecciona con los botones en el lado derecho. En la parte central de la ventana se muestra un gráfico de barras de los armónicos: desde la componente constante (DC) por el primer armónico, hasta el armónico 40º.
Lista Medición en el lado derecho de la ventana permite seleccionar una opción:
Tensión, Corriente – muestra los armónicos de tensión y corriente, En la parte izquierda y derecha del gráfico están los ejes descritos con las unidades correspondientes: en el modo Tensión, Corriente a la izquierda está el eje de armónicos de
tensión y a la derecha de armónicos de corriente. Usando las listas encima de los ejes se puede cambiar este orden. Por debajo del gráfico de barras en secuencia desde la izquierda en las tablas están:
factores THD,
tabla con los valores numéricos de los armónicos de tensión y corriente.
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Fig. 46. Armónicos en el gráfico 2D.
El usuario tiene acceso a dos parámetros:
THD y armónicos determinados según – existen dos opciones: según el valor RMS o el primer armónico (esta opción sólo está disponible después de elegir la unidad en porcentaje - ver abajo),
Unidad de valores de armónicos – también existen dos opciones: en unidades absolutas [V], [A] o en porcentaje.
Al hacer clic con el botón derecho sobre el gráfico en el modo Tensión, Corriente aparece el menú con dos opciones:
Ajustar las escalas para el valor nominal (en caso de tensión) Ajustar las escalas para el rango de pinzas (para corrientes). Esta opción ajusta las barras de armónicos a la altura de la ventana del gráfico, teniendo en cuenta los valores nominales,
Ajustar las escalas automáticamente. Esta opción elige las escalas automáticamente.
Límites de tensiones (sólo disponible para los armónicos de tensión y tras seleccionar las visualización en porcentaje). Esta opción pone en el gráfico los límites de armónicos definidos en el perfil predeterminado de la norma EN 50160.
Abajo a la derecha está el botón para cambiar entre el modo 2D/3D. Al hacer clic, los armónicos se presentan en un gráfico tridimensional. Cuando se activa el botón Vista libre se puede ajustar libremente el gráfico con el ratón, para ello en el gráfico se mantiene pulsado el botón izquierdo del ratón y con el ratón se establece la posición deseada del gráfico, en cambio, manteniendo pulsado el botón derecho del ratón se puede acercar o alejar el gráfico. Para este fin también se pueden utilizar las barras de desplazamiento en la parte izquierda de la ventana o la rueda del ratón.
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7 Medición de corriente de arranque
Esta función permite el registro de valores de semiperíodo de tensión y de corriente en tiempo de 60 s. Después de este tiempo, el registro se finaliza automáticamente. Antes de la medición se debe ajustar el tiempo de agregación a semiperíodo. Los otros ajustes y el sistema de medición son libres.
8 Análisis de datos
El bloque de análisis permite leer los datos recogidos por el instrumento durante el registro, ver los datos numéricos y visualizarlos de forma gráfica. Se pueden crear informes que sucintamente caracterizan el sistema examinado.
8.1 Lectura de datos del analizador
Al seleccionar del menú superior o hacer clic en el icono Análisis, si no hay conexión entre programa y analizador, se lleva a cabo el procedimiento estándar de conectar el analizador con el programa (punto 4.4). De esta manera, también se pueden leer los datos de la tarjeta SD, que es tratada como el analizador.
Después de una conexión correcta del medidor con el ordenador se muestra la ventana como en la Fig. 47 y se pueden elegir los datos para descargar y su posterior análisis. Para ello, se selecciona el punto de medición deseado para obtener los datos. En el lado derecho de barra de la ocupación de la memoria se muestra el volumen real de los datos.
Selección de la opción Borrar datos después de lectura hace que se borran los datos del punto, del que se leen los datos. Por lo tanto, al pulsar el botón Cargar datos, antes de transmisión aparece un aviso correspondiente.
Durante la lectura en la barra de estado en la parte inferior de la ventana se muestra el indicador de progreso de la descarga y el botón Cancelar para detener el proceso.
Fig. 47. Selección de datos para lectura.
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La eliminación de datos de la tarjeta también es posible en cualquier momento seleccionando en el menú la opción AnalizadorBorrado de datos. De esta manera se pueden borrar los datos (sin cambio de configuración) o se puede formatear completamente la tarjeta.
Después de la lectura de los datos se abre la ventana para guardar el archivo *.pqm700. En el
archivo con esta extensión se almacena una copia idéntica de los datos leídos en el analizador (no procesados por el programa). No es necesario guardar estos datos, pero para el siguiente análisis basado en los datos registrados se necesitará volver a leer los datos del analizador.
8.2 Selección del intervalo de tiempo para análisis
Después de leer correctamente los datos, aparece una ventana que indica qué datos se tomarán para el análisis siguiente. El usuario debe identificar el intervalo de tiempo de los datos. Se analizarán sólo los datos del rango especificado. La ventana de selección se muestra en la Fig. 48. El significado de los elementos de ventana es el siguiente:
En la parte izquierda está el punto de medición . Después de expandir el punto, al lado se muestran los datos: el nombre del punto (si se lo ha introducido previamente en la configuración), y todos los intervalos de tiempo en los que el analizador registraba los datos.
La parte central y derecha de la pantalla muestra gráficamente en forma de barras los períodos de tiempo de registro. Después de marcar el punto de medición, las barras que corresponden a los períodos de tiempo se cambian al color rojo para indicar qué datos se analizarán. Al mismo tiempo se activa el botón Análisis de datos.
Al lado de la descripción Punto de medición se informa si los datos fueron registrados según la norma (descripción EN 50160) o según los ajustes definidos por el usuario (descripción Usuario),
Tres campos determinan el inicio , tiempo de duración y final del período de tiempo
elegido para el análisis utilizando las dos barras de desplazamiento S (inicio en inglés start) y E (final en inglés end). Con las barras de desplazamiento se puede seleccionar un intervalo menor para el análisis. Marcar el intervalo mayor que el período de tiempo dado hace la selección de todo el período de tiempo para el análisis.
En la casilla central tiempo se informa sobre el período seleccionado para el análisis en
el formato de semana:hora:minuto:segundo. De la lista desplegable se puede seleccionar el período de tiempo estándar: 10 minutos, hora, día o semana. Si el período seleccionado es más largo que el registro guardado, se marca todo el registro.
El doble clic en el tiempo de inicio de registro establece la barra de desplazamiento S al principio del registro, el doble clic al final establece la barra de desplazamiento E al final del registro.
Hacer clic en el botón Análisis de datos hace que se pase al análisis de datos en el intervalo de tiempo seleccionado.
Nota Si el usuario selecciona la opción Eliminar datos después de su lectura y no guarda los datos
antes de proceder al análisis de los datos, perderá para siempre los datos de fuente. Será posible llevar a cabo el análisis y guardar los datos en el archivo *.analysis, pero no será posible
sacar el máximo provecho de los datos de fuente para su siguiente análisis (p.ej. de otro intervalo de tiempo).
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Fig. 48. Selección del período de tiempo para el análisis.
Si el usuario quiere hacer varios análisis basándose en los datos leídos, después su carga debe guardarlos en el disco local como un archivo con extensión *.pqm700. Este archivo contendrá una copia exacta de los datos leídos y en cualquier momento podrá usarlo y volver a la pantalla de selección del intervalo de tiempo para el análisis (Fig. 49). Se debe recordar que en caso de enviar una configuración nueva del punto de medición, se formatea la tarjeta de memoria y todos los datos de registro se pierden para siempre. Para pasar al análisis, si el usuario no ha guardado los datos de fuente en el archivo *.pqm700 (después de pulsar Análisis de datos), se requerirá volver a leer los datos de la tarjeta en cada caso, cuando el usuario desea realizar el análisis siguiente basándose en los datos guardados en la tarjeta. Los datos de fuente se guardan en el disco haciendo clic en el icono Guardar en la barra de herramientas o seleccionando la función Guardar o Guardar como en el menú Archivo.
8.3 Análisis de los datos de lectura
8.3.1 General
Después de la lectura correcta de los datos aparece la ventana principal del módulo de análisis de datos. La ventana se divide en varias partes:
En el lado izquierdo están los botones para visualizar los datos siguientes:
Generales – se muestran todos los datos de los tipos particulares en forma de puntos (Mediciones, Eventos y Formas de onda),
Mediciones – se muestran como puntos todos los tipos de mediciones registradas según el tiempo de promediación (tensión, frecuencia, etc.),
Eventos – se muestran como puntos todos los tipos de eventos detectados (huecos, sobrecargas, interrupciones, etc.).
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Configuración – se muestra la configuración del analizador que estaba activa durante el proceso de registro.
Si se selecciona el botón adecuado, también se muestran los datos correspondientes en la tabla debajo del gráfico.
Por encima del gráfico hay casillas con la fecha de inicio, intervalo de tiempo y la fecha final. En la vista General se puede hacer una vista previa de la onda y/o evento. Sin embargo, es
imposible tener una vista previa de las mediciones. Si se indica el punto de evento con el cursor
y se pulsa el botón izquierdo del ratón, la pantalla muestra la información sobre este evento
y la onda, si se ha registrado junto con el evento (Fig. 49). Puede suceder que el gráfico de eventos sea muy denso y prácticamente en el mismo lugar
haya varios puntos, entonces el cursor indica el último evento y onda. Al mismo tiempo, encima del punto marcado aparece la información sobre el número de eventos o formas de onda.
Gran número de eventos en el punto hace que aparezcan las pestañas encima del gráfico. Las descripciones de pestañas son adecuadas al tipo de evento o forma de onda.
La forma de onda visualizada tras seleccionar el evento viene del inicio de incidente. El usuario puede utilizar la barra de desplazamiento o la rueda del ratón para acercar el área seleccionada (con menor intervalo de tiempo). La selección del punto de evento para el que está disponible la forma de onda inicial y final hace que se marquen los puntos de ondas correspondientes.
Fig. 49. Ventana general con la vista previa de la forma de onda.
8.3.2 Mediciones
Pulsando el botón Mediciones se cambia la forma de la ventana a la que se muestra en la Fig. 50. En la parte inferior aparecen los parámetros que pueden ser analizados.
En el gráfico aparecen los puntos que representan la medición de parámetros en el tiempo. En caso de muchos datos, los puntos pueden formar una línea.
Al igual que en la selección del intervalo de tiempo para el análisis, se visualizan tres campos que determinan el comienzo, la duración y el final del intervalo de tiempo seleccionado (se puede introducir manualmente el intervalo requerido). El rango de los datos visualizados en la tabla también se puede reducir con dos barras de desplazamiento S (inicio) y E (final).
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Debajo del gráfico se visualiza una tabla sumaria que muestra los valores de parámetros registrados. La tabla muestra sólo los datos para el intervalo seleccionado.
Las casillas de selección a la izquierda permiten activar y desactivar los distintos tipos de parámetros de tabla.
La selección del parámetro que se mide en varias fases (p.ej. tensión) hace que se muestren todas las columnas en la tabla (U L1, U L2, U L3). Con el fin de limitar la cantidad de datos
visualizados en la tabla p.ej. hasta una fase, se deben utilizar los botones (L1, L2, L3, N) de la parte derecha de la ventana.
Un clic en la tabla con el botón derecho del ratón hace que se visualice el menú contextual con las opciones: Valor Medio, Instantáneo, Mín., Máx. (Fig. 51). Al marcar estas opciones, se muestran los valores correspondientes de los registrados (según la configuración del usuario) o se ocultan cuando se quita la marcación. Los datos seleccionados se pueden copiar al portapapeles.
Fig. 50. Ventana "Mediciones" para el registro de usuario.
Si se marca la opción Abrir en una nueva ventana, un gráfico nuevo o una tabla nueva se abrirán cada vez en una ventana nueva. Si esta opción está desactivada, se actualiza otra ventana con gráfico o con tabla.
Los datos en las filas correspondientes se pueden marcar con un icono especial junto a la celda con el tiempo indicando una de varias opciones:
icono indica que los parámetros se han medido en ausencia de sincronización de tiempo con el reloj UTC (esta sincronización sólo se requiere para los analizadores de clase A, el analizador PQM-700 es de clase S y no es necesaria esta sincronización de tiempo).
icono indica que durante este período se produjo un evento como hueco, interrupción y sobretensión. Estos tipos de eventos pueden provocar las mediciones erróneas de algunos parámetros de red y la norma EN 61000-4-30 recomienda en esta
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situación que todo el período de promediación se haya marcado con banderas para indicar al usuario que los valores medidos pueden ser incorrectos. El usuario decide cómo se deben considerar estos datos.
icono indica una pérdida momentánea de la sincronización PLL detectada durante este período de promediación. Esto podría ocurrir, p.ej. en caso de un hueco de tensión en el canal L1 (canal de referencia para el sistema PLL). Los valores de los parámetros medidos en tal situación pueden ser inciertos.
El usuario puede generar varios tipos de gráficos. Para ello sirve el botón: Gráficos. Existen las
siguientes posibilidades:
Gráfico de tiempo – después de marcar la columna Tiempo junto con cualquier otra columna (columnas) (como se muestra en la Fig. 51) y al seleccionar esta opción aparece una nueva ventana con un gráfico que muestra el transcurso de los parámetros especificados en el tiempo. Para incluir en el gráfico sólo la parte del período completo se debe marcar en la columnaTiempo el intervalo que nos interesa, y a continuación, seleccionar las columnas adecuadas de parámetros. Se pueden marcar las columnas de parámetros y armónicos como U, I, f, H03, H05, etc. Un ejemplo del gráfico se muestra en la Fig. 52,
Forma de onda – transcurso instantáneo de tensiones y corrientes, si aparece p.ej. en los eventos (Fig. 56). La forma de onda se puede visualizar marcando la fila con la onda disponible y seleccionando la opción Gráfico, y a continuación Forma de onda, o haciendo doble clic en la fila dada,
Gráfico de valores eficaces de semiperíodo (RMS1/2) para los eventos con el registro del gráfico de forma de onda. Este gráfico se abre simultáneamente con la apertura la forma de onda (p.ej. haciendo doble clic en el icono de forma de onda en la tabla).
Gráfico de armónicos – gráfico de barras que muestra los armónicos de orden 1...40. Esta opción se activa incluso cuando sólo un armónico está marcado (entonces también se dibujan todos los armónicos). Se omiten todos los demás valores seleccionados (que no son armónicos, como U, f, I, etc.). Si se marca el intervalo de tiempo (varias filas), entonces el gráfico dibujado corresponde al valor medio de los armónicos en este intervalo (Fig. 54).
En general, los parámetros se registran de acuerdo con el tiempo para promediar establecido
en la configuración. Por ejemplo, si el usuario establece el tiempo a 10 minutos, cada 10 minutos se guardan en la tarjeta de memoria los valores medios (opcionalmente los valores mínimos, máximos e instantáneos) de los parámetros. Sin embargo, en algunos casos, hay excepciones a esta regla. Los ejemplos pueden ser los siguientes:
Indicador de parpadeo de luz Plt – se mide cada 2 horas, por lo que en el tiempo para promediar cada 10 minutos, el nuevo valor Plt aparece cada 12 períodos de promediación,
Frecuencia - tiempo de medición de este valor es de 10 segundos,
Las potencias activas y reactivas de 15 minutos para el registro conforme con la norma EN 50160, para la cual el básico período de promediación es de 10 minutos. Para facilitar la búsqueda de los parámetros medidos con diferentes tiempos para promediar
se añadió la posibilidad de visualizar los parámetros respecto al período de promediación especificado. Por ejemplo, si el usuario ha medido con el tiempo de promediación igual a 10 minutos y quiere visualizar rápidamente los registros en los que se midió el indicador P lt, puede
seleccionar de la lista Visualizar los datos cada 2h. Entonces en la tabla sólo quedan las filas con el tiempo que es el múltiplo de dos horas en las que apareció el siguiente valor medido del indicador Plt.
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Fig. 51. Selección de datos para la tabla.
Descripción del diagrama de tiempos (Fig. 52):
en el lado izquierdo en la parte superior se dispone de información sobre el inicio, el final y la diferencia de tiempos del gráfico (eje horizontal),
en el lado izquierdo en la parte inferior se muestra la información sobre los valores de tres
indicadores independientes (círculos en el gráfico),
los indicadores se pueden mover con el botón izquierdo del ratón (arrastrando el indicador),
las flechas izquierda/derecha en el teclado sirven para mover el indicador seleccionado en el eje de tiempo,
las flechas arriba/abajo sirven para pasar con el indicador activo al siguiente ciclo,
en el modo predeterminado el indicador marcado se une al siguiente ciclo. Si el usuario hace clic en el área del gráfico, entonces marca la opción Modo libre, el indicador se puede ajustar libremente. Si cerca del indicador no hay ningún ciclo, su color cambia a gris, y las coordenadas de los ejes X e Y se refieren a su posición actual,
con el botón derecho del ratón también se puede acceder a la opción Modo de comparación, que establece los indicadores al mismo tiempo, el desplazamiento de uno también desplaza los otros. Esto permite una comparación fácil de los tres parámetros seleccionados para el tiempo dado.
los ciclos particulares se pueden activar o desactivar y cambiar sus colores con los botones
que están encima del gráfico,
el gráfico se puede ampliar horizontal y verticalmente con las barras de desplazamiento o la rueda del ratón (verticalmente cuando el puntero del ratón se coloca cerca de los bordes laterales del gráfico, horizontalmente cuando el puntero está cerca del borde superior o inferior),
manteniendo pulsada la tecla SHIFT, con el ratón se puede seleccionar un área rectangular del gráfico que se quiere ampliar,
manteniendo pulsada la tecla CTRL, se puede hacer clic con el botón izquierdo del ratón en el gráfico y manteniéndolo pulsado mover el fragmento visible (flecha del puntero se cambia a una mano),
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el gráfico tiene dos escalas verticales en el lado izquierdo y derecho, de las listas desplegables
se puede seleccionar la escala para el valor visualizado en el gráfico que desea ver el usuario,
Fig. 52. Ventana del gráfico de tiempos.
en las listas desplegables, aparte de los parámetros seleccionados por el usuario (p.ej. UL1, P, etc.) también se pueden elegir los grupos de parámetros de las mismas unidades (V, A, W, var, VA,%, Hz, [---] - sin unidades), al seleccionar el grupo en el gráfico se usa una escala (p.ej. V) y todos los ciclos de este grupo se modifican para que quepan en esta escala,
la selección del grupo dado para la escala izquierda Y causa la desactivación de este grupo y de todos los parámetros del grupo en la lista de la escala derecha Y y viceversa,
en las esquinas del gráfico están los iconos , cuando se los pulsa aparece la miniatura de todo el área del gráfico donde el rectángulo resaltado muestra el fragmento actualmente ampliado del gráfico, si lo movemos con el ratón por el área de la miniatura, el gráfico se mueve en la ventana principal,
pulsar uno de los botones en la parte superior de la pantalla permite guardar el gráfico en el disco en el formato escogido por el usuario: jpg, png, bmp o xpm, copiarlo al portapapeles o imprimirlo,
el gráfico puede tener un máximo de 12 ciclos. Al seleccionar cualquier columna (p.ej. f, U L1, THD U etc.) o cualquier rango de celdas y pulsar
el botón Informes y seleccionar la opción Informe de usuario, se muestra una nueva ventana que permite guardar los datos seleccionados en el formato de archivo seleccionado (pdf, html, txt, csv), copiarlos al portapapeles o imprimirlos. Los datos se refieren al tiempo de la columna seleccionada (columnas o rango de celdas). Un ejemplo del informe guardado en el archivo pdf se muestra en la Fig. 53. El informe se puede generar de un máximo de 12 columnas de datos.
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Fig. 53. Ejemplo del informe guardado en el archivo pdf.
Fig. 54. Diagrama de armónicos.
8.3.3 Eventos
Pulsando el botón Eventos se cambia la forma de la ventana principal a esta que se muestra en la Fig. 55. En este modo el usuario puede analizar todos los eventos registrados por el
analizador. En el gráfico aparecen puntos que muestran los eventos registrados.
En la parte inferior izquierda aparecen los parámetros especificados en la tabla que se
pueden elegir . El usuario puede activar o desactivar los tipos seleccionados haciendo clic en las casillas correspondientes de selección. La tabla muestra sólo los eventos indicados. Notas explicativas para cada columna:
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Marcador – si se marca esta casilla, entonces se marcan los eventos junto con la forma onda (si existe) y se añade este evento a la lista que está en la pestaña Etiqueta, el doble clic en este evento hace que se marque en el gráfico de puntos en la parte superior de la ventana,
Tipo – especifica el tipo de evento (sobretensión, hueco, etc.),
Fuente – determina la fase en la que se detectó el evento,
Inicio, Final – inicio y final del evento,
Duración – duración del evento,
Valor extremo – valor mínimo y máximo durante el evento,
Media – valor medio del parámetro durante el evento,
Umbral – valor del umbral, si se supera se detecta el evento (igual que el umbral fijado durante la configuración del analizador),
Forma de onda – el icono de forma de onda significa que está disponible la forma de onda y el diagrama RMS1/2 para este evento.
Fig. 55. Aspecto de ventana de evento para el registro de usuario.
Al hacer clic en el icono de la forma de onda se activan los gráficos de la forma de onda y del diagrama de los valores eficaces de semiperíodos RMS1/2 (Fig. 57). Función Abrir en ventana nueva funciona como en el análisis de datos. El gráfico de forma de onda y valores RMS1/2 también puede ser visualizado cuando se marca la fila con el evento donde está el icono de forma de onda y se selecciona la opción GráficosForma de onda.
La Fig. 56 muestra la forma de onda de ejemplo. Debido a que a los eventos se asignan dos formas de onda (inicio y final del evento), en el gráfico con los rectángulos oscurecidos está marcado el inicio (Start) y el final (Final) del evento. En caso de un evento breve, el transcurso será continuo. Cuando el evento dura más tiempo, hay dos formas de onda, una al principio y la otra al final del evento. El gráfico se puede ampliar libremente, como se muestra en la Fig. 57. Las normas de manejo del gráfico son las mismas que en caso del gráfico de tiempos.
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Fig. 56. Gráfico con la forma de onda inicial y final.
Fig. 57. Ampliación del fragmento de forma de onda.
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Las formas de onda se pueden guardar en formato CSV, lo que permite su análisis en las hojas de cálculo. Se almacenan todas las muestras de los canales habilitados. Para guardar la forma de onda en este formato, se debe seleccionar el icono Exportar a CSV e indicar el nombre de archivo y la ubicación para guardarlo.
Fig. 58. Informe de eventos.
Los eventos visualizados en la tabla se pueden guardar en forma de informe después de elegir la opción Informes Informe de usuario. El informe de ejemplo en formato pdf se muestra en la Fig. 58.
En la Fig. 59 se muestra el gráfico Valor/Tiempo. Para verlo se selecciona la opción
GráficosValor/Tiempo. Este gráfico muestra los eventos en forma de puntos y permite presentar una serie de eventos y su relación mutua entre la duración (en el eje horizontal) y el valor extremo (en el eje vertical). El gráfico muestra sólo los tipos de eventos que se han seleccionado en el panel izquierdo.
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Fig. 59. Análisis de eventos - diagrama de valor/hora.
Si se ha registrado el evento como sobretensión, hueco o interrupción de tensión, se activa la opción GráficosANSI/CBEMA. Cuando se selecciona esta opción, se visualiza el gráfico de eventos como en el gráfico Valor/Tiempo pero con las curvas ANSI o CBEM, que son estándares en la evaluación de la tolerancia de los dispositivos a las fluctuaciones de tensión de alimentación. La selección del gráfico se hace del menú que se muestra al pulsar el botón derecho del ratón en el área del gráfico y seleccionando la opción Tipo de curva e indicando el tipo de la curva ANSI o CBEMA. Los puntos característicos de curvas se pueden modificar manualmente en las preferencias del programa: OpcionesConfiguración del programaAnálisis de datos. El diagrama de ejemplo se muestra en la Fig. 60.
Más información acerca de las curvas ANSI y CBEM se puede encontrar en la sección 10.12.
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Fig. 60. Diagrama ANSI/CBEMA.
La ventana Etiqueta contiene los eventos detallados y elegidos por el usuario. En la tabla existe la posibilidad de mover las filas (es decir, eventos) para que el usuario las pueda ordenar según su propio criterio. Las filas se mueven haciendo clic en ellas y manteniendo pulsado el botón izquierdo del ratón en cualquier celda de la fila para moverla hacia arriba o hacia abajo.
Todos los botones de la pestaña Etiquetas funcion igual que en la pestaña Punto.
8.3.4 Análisis de los datos recibidos según EN 50160
El análisis de datos de acuerdo con la norma EN 50160 es analógico al análisis de Usuario. La principal diferencia es que en este modo también se puede generar el informe de cumplimiento con la norma EN 50160 u otra definida en el programa. En este informe se toman en cuenta solamente los parámetros y los eventos que son relevantes a la norma. Si se miden las corrientes, la tabla de los parámetros medidos muestra también los valores medios del intervalo de 15 minutos
de potencia activa, reactiva, aparente y tg. El informe EN 50160 también incluye las potencias
máximas de 15 minutos y tg. Al seleccionar la opción Informes también está disponible Informe EN 50160. Cuando se elige
esta opción, se puede guardar el informe final de las mediciones de conformidad con la norma EN 50160. El informe se guarda en el archivo PDF (junto con la representación gráfica), HTML o archivo de texto. Después de hacer clic en Informe EN 50160 se muestra la ventana donde el usuario puede introducir los datos adicionales al informe (Fig. 61).
Consejo Las operaciones de maximizar/minimizar, mover y otras, así como el
funcionamiento de los cruces en la Fig. 57, Fig. 56, Fig. 58 son similares al gráfico de la Fig. 52.
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Fig. 61. Introducción de datos adicionales al informe.
Si las casillas están vacías, las casillas correspondientes en el informe también se quedan
vacías. Si el usuario quiere que en el encabezado del informe aparezca el logotipo de la empresa u otro dibujo, puede especificarlo en la casilla Logotipo de empresa. Estas casillas también se pueden definir en la configuración del programa para que sirvan como un modelo para la generación de informes. El fragmento del informe de ejemplo se muestra en la Fig. 62.
Nota El período de tiempo utilizado en el informe depende del período de
tiempo seleccionado por el usuario para el análisis. Si este tiempo es más corto o más largo que una semana (requerido por la norma), el informe sigue generándose. El usuario es responsable de seleccionar el tiempo
apropiado.
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Fig. 62. Informe de medición del cumplimiento con la norma EN 50160.
8.3.5 Exportar datos
Los datos de medición se presentan en forma de tabla que se puede seleccionar y guardar en el formato de archivo seleccionado. Esto se aplica tanto a los datos presentados en la parte Mediciones (punto 8.3.2) así como los eventos (punto 8.3.3):
para las mediciones se debe hacer clic en la columna de tiempo y, a continuación, seleccionar los parámetros para exportar marcando las columnas con datos. Para marcar inmediatamente todos los datos de la tabla, se hace clic con el botón derecho del ratón en el área de la tabla y se elige la opción Marcar todo. Se puede reducir el rango de tiempo seleccionado sólo algunas celdas de la columna de tiempo (manteniendo pulsada la tecla SHIFT o CTRL). Otra posibilidad de reducir el inetrvalo de tiempo de datos es utilizar las barras de desplazamiento S (inicio) y E (final) en la parte del gráfico con puntos. A continuación, se pulsa el botón InformesInforme de usuario. Para guardar los datos en el formato de archivo deseado se selecciona la opción Guardar, a continuación se especifica la ubicación, el nombre y el formato de archivo. Los formatos disponibles son:
PDF (a este formato se puede exportar un máximo de 12 columnas de datos),
HTML (archivos de este tipo se pueden abrir en el navegador de Internet),
TXT (archivos normales de texto),
CSV (en inglés Comma Separated Values - valores separados por comas, archivos de este tipo se pueden abrir fácilmente en hojas de cálculo como Microsoft Excel)
en el caso de eventos, el rango de datos (filas) sólo se puede limitar usando las barras de desplazamiento S (inicio) y E (final) en la parte con el gráfico de puntos. A continuación, se pulsa el botón InformesInforme de usuario. Para guardar los datos en el formato de archivo deseado se selecciona la opción Guardar, a continuación se especifica la ubicación, el nombre y el formato de archivo. Los formatos de datos son los mismos que en la descripción anterior sobre las mediciones. Se pueden exportar sólo los eventos seleccionados, se marca el icono en la columna Marcador en los eventos elegidos y al pasar a la pestaña Marcador se pulsa el botón InformesInforme de usuario y se procede como se ha descrito anteriormente.
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La manera estándar para exportar los datos a los archivos CSV se puede configurar seleccionando del menú OpciónConfiguración del programa, luego el icono Ajustes de informes y la pestaña Ajustes CSV. Se puede ajustar:
opción de dividir los datos en archivos más pequeños. Para ello, se selecciona la opción Dividir el archivo CSV y establecer el número máximo de filas correspondientes a un solo archivo. Si el informe contiene más filas que el número establecido, el informe CSV se dividirá en varios archivos con el nombre y el número. El primer archivo tiene el número 000000.
signo que separa la parte entera de la decimal (punto o coma),
signo que separa los valores siguientes (signo predeterminado es punto y coma),
signo que limita el campo de texto (p.ej. encabezados de columnas).
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9 Otras opciones del programa
9.1 Estado del analizador, iniciación y detención del registro
Si se selecciona del menú de programa la opción AnalizadorControl , se visualiza la ventana como en la Fig. 63. En esta ventana se puede encontrar mucha información sobre el estado actual del analizador, cómo iniciar y detener el registro.
A continuación, se describen los elementos de la ventana en la barra de estado:
Tipo de analizador – modelo del analizador conectado,
Número de serie – número de serie del analizador conectado,
Temperatura – indica la temperatura actual en el interior del analizador en grados Celsius y Fahrenheit,
Estado de carga – información sobre el estado de carga cuando está conectada la alimentación o el porcentaje de carga de la batería (junto con la tensión) cuando la batería funciona,
Fuente de alimentación – muestra la fuente de alimentación actual del analizador: batería o red eléctrica,
Versión de software y versión del hardware – muestra la versión del firmware del analizador y su versión de hardware,
Más información sobre el registro:
Estado de analizador: indica si el analizador está en el estado de registro,
Número de punto de medición – para el analizador PQM-700 siempre 1,
Memoria disponible para el punto de medición – número en porcentaje que especifica qué porcentaje de espacio en la tarjeta aún está disponible,
Fig. 63. Ventana de Control.
Tiempo estimado de registro – muestra el tiempo aproximado de registro según la configuración actual, se da en el formato de semana (w) días (d) horas (h) minutos (m) segundo (s),
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Número de eventos – número de eventos registrados desde la última activación del registro en el punto de medición determinado. Si se envía una nueva configuración o se apaga el analizador, los contadores se ponen a cero.
Esta ventana también posibilita iniciar y detener el registro de forma remota:
Control de registro – hay dos botones: Stop y Start, que sirven para detener el registro activo o iniciarlo.
9.2 Eliminación de datos
Después de seleccionar del menú la posición AnalizadorEliminación de datos aparece la ventana como se muestra en la Fig. 64. Aquí se pueden borrar de forma selectiva los datos del punto de medición sin alterar su configuración. Para ello se marca la casilla junto al punto de medición y se pulsa el botón Eliminación de datos. Si se utiliza el botón Formatear la tarjeta, además de borrar todos los datos se restaura la estructura de archivos predeterminada.
Fig. 64. Eliminación de datos. 77
9.3 Configuración del programa
Después de seleccionar del menú la posición OpcionesConfiguración del programa el usuario puede cambiar los ajustes predeterminados de la aplicación. Todos los ajustes se dividen en varias partes marcadas con los iconos en la parte superior de la ventana:
Ajustes principales,
Configuración del analizador,
Lecturas actuales
Ajustes de colores,
Análisis de datos,
Ajustes de informes,
Ajustes de medios. Después de seleccionar cada uno de estos ajustes, en la parte central de la ventana aparecen los ajustes detallados que también pueden ser divididos en pestañas. En el lado derecho de la ventana hay botones adicionales:
De fábrica – restaura los ajustes predeterminados de la aplicación,
Cargar – lee los ajustes de programa del archivo,
Guardar / Guardar como – guarda los ajustes de programa al archivo,
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9.3.1 Ajustes principales
Idioma predeterminado – permite seleccionar el idioma predeterminado de la aplicación.
Fig. 65. Configuración del programa - Ajustes principales.
Tipo predeterminado de analizador – permite seleccionar el analizador predeterminado de la lista, lo que afectará p.ej. la apertura de la configuración del analizador.
Ajustes de pantalla – se puede elegir la apertura de la aplicación en modo de pantalla completa.
Ajustes de actualización - permite activar o desactivar la búsqueda automática de nuevas versiones del software "Sonel Análisis" y del software del analizador (llamado en inglés firmware). Después de seleccionar, cada vez que se inicie la aplicación se conectará con el servidor del fabricante y comprobará si hay nuevas versiones. El usuario será informado mediante un mensaje apropiado y luego puede decidir si quiere descargar e instalar la actualización.
9.3.2 Ajustes del analizador
En el panel a la izquierda están disponibles las opciones:
Ajustes predeterminados del analizador - esta opción permite especificar la configuración predeterminada para el modelo particular del analizador después de iniciar la aplicación. Si se selecciona Del archivo la aplicación cargará la configuración predeterminada del archivo guardado con la extensión *.settings. Si el usuario no ha indicado el propio archivo de configuración en la casilla Ruta, la aplicación utilizará el archivo predeterminado guardado en el catálogo de instalación. Si no se selecciona "Del archivo", el programa utilizará la configuración incorporada (de fábrica).
Ajustes predeterminados de la norma – aquí es donde se configuran los perfiles específicos de la norma EN 50160 y sus variantes. En el árbol desplegable se muestran todos los perfiles predefinidos de fábrica que están disponibles en la lista desplegable durante la configuración de la medición según la norma EN 50160 (ver el punto 5.2.2). Se han preparado tres variantes polacas de la norma que son, básicamente, los perfiles que resultan directamente del Reglamento del Ministro de Economía del 4 de mayo de 2007 sobre las condiciones detalladas del funcionamiento del sistema electroenergético. Estos perfiles se llaman:
o Tensión baja - criterios como en la
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o Tensión media - criterios como en la o Tensión alta - criterios como en la
El perfil Tensión baja está dedicado a los receptores conectados directamente a la red con una tensión inferior a 1 kV, el perfil Tensión media a los receptores conectados a la red con la tensión superior a 1 kV e inferior a 110 kV, y el perfil Tensión alta para los receptores conectados a la red superior a 110 kV. Los perfiles predeterminados de la Tensión baja y Tensión media tienen los mismos criterios. Desplegando el árbol del perfil determinado se pueden ver y posiblemente cambiar los criterios predeterminados:
o tarjeta Básicos contiene los criterios de calidad para la frecuencia, los cambios lentos de tensión, asimetría y parpadeo de luz,
o tarjeta Armónicos incluye los criterios relacionados con THD en tensión y en armónicos de tensión,
o tarjeta Eventos contiene los criterios para eventos en la tensión: interrupciones, huecos y sobretensiones.
Básicos En esta tarjeta se pueden establecer los criterios de la medición para:
Frecuencia - tolerancias que definen las desviaciones admisibles como el porcentaje de la frecuencia nominal y el límite de tiempo de medición para la primera tolerancia (p.ej. 99,5% de la semana y ±1% fn),
Cambios lentos de tensión - es decir, del valor eficaz de tensión; dos tolerancias que definen las desviaciones admisibles como el porcentaje de la frecuencia nominal y el límite de tiempo de medición para la primera tolerancia (p.ej. 95% de la semana y ±10% Un),
Factor de desequilibrio de tensión - límite de tiempo de medición para el umbral determinado,
Indicador de parpadeo de luz durante largo período Plt – límite de tiempo de medición y el umbral.
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Fig. 66. Registro según EN 50160 - ajustes básicos.
Armónicos El aspecto de la pantalla muestra la Fig. 67. Aquí se pueden establecer los límites para el factor de THD y los niveles de límite para los armónicos particulares. El ajuste de los límites para los armónicos particulares se puede hacer de dos maneras: completando la tabla debajo del gráfico o directamente en el gráfico. Completando la tabla, después de la aprobación de los valores, en el gráfico aparece su visualización. Para cambiar el límite en el gráfico se debe hacer doble clic en el armónico seleccionado y luego mantener pulsado el botón izquierdo del ratón para ajustar el nivel deseado. Además, si se selecciona el armónico también se pueden utilizar las siguientes teclas:
ESPACIO - entrar en la edición del armónico marcado,
ENTER - confirmar el valor,
TAB - confirmar el valor y pasar al siguiente armónico,
Flechas ARRIBA y ABAJO - cambiar el valor del límite,
Flechas IZQUIERDA y DERECHA - seleccionar el armónico anterior o siguiente,
HOME y END - salto entre el primer y último armónico.
Fig. 67. Registro según EN 50160 - ajustes de armónicos.
Eventos La Fig. 68 muestra la pantalla de los ajustes de eventos para el registro y según la norma EN 50160. Se pueden ajustar:
Nota El nivel de THD y armónicos se refiere a la componente fundamental.
El factor THD en el registro según EN 50160 siempre se calcula basándose en los primeros 40 armónicos.
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umbrales de detección de sobretensiones, huecos e interrupciones. Estos umbrales se expresan como un porcentaje de la tensión nominal que se añade al valor nominal. Por ejemplo, la tolerancia de sobretensión del +10% Un significa que para la tensión Un=230 V, el umbral de sobretensión es Usobretensión= 230 + 23 V = 253 V. Tolerancia de interrupción establecida en el -95% Un, significa la detección del evento de interrupción a la tensión igual o inferior de Uinterrupción = 230 – 227,7 V = 2,3 V.
Umbral de interrupción de corta/larga duración. Este valor se utiliza para la clasificación de los eventos de interrupción en la alimentación.
Notas
El hueco de tensión no puede ser inferior a la interrupción.
El valor nominal de tensión está de acuerdo con los ajustes principales del punto de medición (valores nominales de la red)
Fig. 68. Registro según EN 50160 - ajustes de eventos.
Se debe tener en cuenta que los criterios establecidos en los perfiles de la norma EN 50160 sólo se utilizan para el análisis estadístico y la generación del informe 50160 basado en los parámetros de red medidos previamente por el analizador. Los ajustes de umbrales, valores porcentuales de la semana, etc., no son enviados al analizador en ninguna etapa (sólo se almacenan en los ajustes del programa). Se requiere la selección del perfil EN 50160 durante la configuración del analizador para que durante el análisis el programa descargue los criterios de calidad establecidos para él de la base de datos de perfiles. Algunos perfiles también tienen algunas propiedades específicas, p.ej. los perfiles "polacos" desbloquean la medición de los valores de potencias medias y tangentes de 15
minutos, que no existen para los otros perfiles.
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9.3.3 Mediciones actuales
Esta parte de ajustes (Fig. 69) permite establecer el color de los elementos y los ajustes de las lecturas actuales. Todo está dividido en tarjetas Formas de onda, Diagramas de tiempo, Mediciones, Diagrama fasorial, Armónicos. En estas tarjetas los ajustes suelen contener los grupos:
Actividad - exclusión de la fase dada de la vista previa o selección de la fase activa después de encender la pantalla, p.ej. en caso de la visualización de los armónicos, la fase se selecciona con el botón y este ajuste permite elegir la fase activa después de encender la pantalla de armónicos.
Visibilidad - permite seleccionar los canales predeterminados,
Colores - aquí se pueden establecer los colores de fases/canales/parámetros particulares.
Fig. 69. Ajustes del modo de mediciones actuales.
9.3.4 Ajustes de colores
Esta sección permite cambiar los colores de los elementos particulares de la aplicación. Se divide en las siguientes tarjetas (Fig. 70):
Colores de gráfico - divididos en diferentes parámetros y fases,
Colores generales,
Colores de mediciones,
Colores de eventos.
9.3.5 Análisis de datos
Aquí están las tarjetas:
Dispositivos excluidos - permiten visualizar los dispositivos (discos) que deben ser omitidos durante la búsqueda de los lectores conectados con la tarjeta SD con las mediciones (se refiere a los analizadores PQM-700, PQM-701),
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Ajustes de diagramas CBEMA – permiten cambiar los criterios predeterminados para los diagramas CBEM. El cambio se realiza mediante el cambio de la posición de los nudos en el gráfico. Los ajustes predeterminados se pueden restaurar haciendo clic en el botón Restablecer el diagrama.
Ajustes de diagramas ANSI – permiten cambiar los criterios predeterminados para los diagramas ANSI (Fig. 71), como en caso de los diagramas CBEMA. El cambio se realiza mediante el cambio de la posición de los nudos en el gráfico. Los ajustes predeterminados se pueden restaurar haciendo clic en el botón Restablecer el diagrama.
Fig. 70. Configuración del programa - ajustes de colores.
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Fig. 71. Configuración del programa - ajustes del diagrama ANSI.
9.3.6 Ajustes de informes
Elementos de esta parte de la configuración:
Datos adicionales - en esta parte se pueden rellenar las casillas adicionales usadas para generar los informes de medición: "Lugar de medición", "Mediciones realizadas", "Causa de medición", "Observaciones", también se puede indicar el logotipo que se va a agregar a los informes.
Ajustes CSV – permiten cambiar el método predeterminado para generar los archivos CSV: número de filas en un solo archivo, selección de signos que separan la parte total de la decimal (puntos o comas), selección del signo que separa los valores particulares y selección del delimitador de campos de texto.
9.3.7 Ajustes de medios
La pestaña no se aplica al analizador PQM-700.
9.4 Actualizaciones del programa y firmware del analizador
El software interno del analizar (en inglés firmware) y la aplicación Sonel Análisis deben actualizarse periódicamente, porque las actualizaciones mejoran los errores percibidos o introducen nuevas funciones. Cuando se actualiza el software del analizador, se debe comprobar si hay una nueva versión del programa Sonel Análisis (y viceversa), y si es así, también debe ser actualizado.
9.4.1 Actualización automática del software
Cada vez que se inicia el programa, se comprueba la disponibilidad de una nueva versión en el servidor. Esta función puede activarse o desactivarse en las preferencias del programa (ver el punto 9.3.1). Si la opción está desactivada, se puede actualizar manualmente seleccionando del
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menú la posición AyudaActualización on-line. Para actualizar se necesita una conexión a Internet.
Si el programa detecta una nueva versión disponible de "Sonel Análisis", el usuario puede decidir si desea actualizar el programa actual. Después de descargar los archivos se instala la nueva versión y se reinicia la aplicación.
El programa también puede comprobar si hay una nueva versión del software del analizador (en inglés llamado firmware). La actualización del firmware se puede realizar sólo cuando se conecta el analizador a través del cable USB. Si hay una nueva versión disponible, aparece un mensaje sobre la versión de software y los cambios introducidos. Después de la confirmación por parte de usuario, se inicia el proceso de actualización. Cuando haya terminado, el analizador se desconecta automáticamente y se reinicia.
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10 Calidad de alimentación - manual
10.1 Información básica
La metodología de medición de la calidad eléctrica en los analizadores se especifica en la norma EN 61000-4-30. Esta norma, que proporciona algoritmos de medición estrictos, ordenó el mercado de analizadores, y facilita la comparación y la compatibilidad de los resultados de la medición entre los analizadores de diferentes fabricantes. Anteriormente, estos dispositivos usaban diferentes algoritmos, por lo tanto, los resultados de las mediciones de los mismos objetos con dispositivos diferentes a menudo daban resultados completamente diferentes. Los factores que influyeron en el creciente interés por los temas relacionados con la calidad de alimentación eran, entre otros, la difusión de controladores electrónicos de alimentación, convertidores DC/DC y fuentes conmutadas, bombillas de ahorro de energía, etc., es decir, lo que se refiere a la conversión de la energía eléctrica. Todos estos dispositivos solían distorsionar significativamente la forma de onda de corriente de alimentación. Las fuentes de alimentación conmutada (comúnmente usadas en aplicaciones domésticas e industriales) a menudo se construyen de tal manera que la tensión alterna de red es rectificada y suavizada con un condensador, es decir, se cambia en la tensión continua (DC) para convertirse luego con mucha frecuencia y eficiencia en la tensión de salida con el valor deseado. Esta solución, sin embargo, tiene un efecto secundario indeseable. Las recargas de condensadores son mediante pulsos cortos de corriente en momentos cuando la tensión de red está cerca del valor de pico. Del balance de potencia resulta que si la corriente se coge sólo en breves intervalos de tiempo, entonces el valor de pico debe ser mucho más alto que si se toma de forma continua. Una gran relación del valor de cresta de corriente al valor eficaz (llamado factor de cresta) y una disminución en el factor de potencia (en inglés Power Factor, PF) hacen que para conseguir una potencia activa en el receptor (en vatios), el productor de energía se ve obligado a entregar una potencia más alta que la potencia activa del receptor (esto se llama potencia aparente, expresada en voltios-amperios, VA). El factor pequeño de potencia hace mayor carga de los cables de transmisión y mayores costos de transporte de energía eléctrica. Los componentes armónicos que aparecen en la corriente de alimentación son la causa de problemas adicionales. Como resultado, las empresas de servicios energéticos comenzaron a imponer sanciones económicas a los consumidores que no garantizaban suficientemente un alto factor de potencia. Los destinatarios potenciales interesados en los analizadores de calidad de energía pueden ser por un lado las empresas de servicios energéticos que pueden utilizarlos para controlar a sus clientes, por otro lado, los consumidores de energía, que con el dispositivo pueden detectar y tratar de remediar el bajo factor de potencia y otros problemas relacionados con la calidad de la energía. Los parámetros de calidad de fuente de alimentación, así como las características energéticas de los receptores se describen con diferentes tamaños e indicadores. Este estudio podría aclarar un poco el tema. Como se mencionó anteriormente, la falta de estandarización de los métodos de medición causaba unas diferencias significativas en los valores calculados de los diversos parámetros de la red por varios instrumentos. La norma EN 61000-4-30 creada gracias a esfuerzos de muchos ingenieros fue el primer documento en el que se mencionaban métodos muy precisos, relaciones matemáticas y precisiones necesarias de mediciones para los analizadores de energía eléctrica. El cumplimiento de la norma (y en particular con la clase A) era para garantizar los resultados de mediciones repetitivos y casi idénticos de las mismas magnitudes medidas con dispositivos de diferentes fabricantes.
10.2 Entradas de tensión
La estructura del bloque de las entradas de tensión se muestra en la Fig. 73. Tres entradas de fase L1, L2, L3 y el conductor de protección PE tienen una línea de referencia común, que es el cable N (neutro). Esta configuración de entradas reduce el número de cables necesarios para conectar el analizador en la más amplia opción de ocho a cinco. Ocho cables se pueden encontrar en los analizadores con cuatro canales diferenciales independientes, pero en la práctica resulta
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que la solución con 5 conductores de ninguna manera es peor a las soluciones con 8 conductores y es posible conectarse a la mayoría de los tipos de redes y sistemas del receptor. La solución con 5 conductores simplifica en gran medida la conexión al objeto examinado y reduce el riesgo de confusión. también muestra que el circuito de alimentación del analizador es independiente de los circuitos de medición. La fuente de alimentación tiene el rango nominal de tensiones de entrada entre 90...460 V AC y tiene los terminales separados. El analizador tiene un rango de tensión, con la tensión de cresta de 1150 Vpp (sin corte).
10.3 Entradas de corriente
El analizador tiene cuatro entradas de corriente independientes con los mismos parámetros. Para cada una de ellas se pueden conectar las pinzas rígidas de corriente con salida de tensión de 1V como estándar o las pinzas flexibles F-1, F-2 y F-3. Una situación típica es el uso de las pinzas flexibles con un integrador electrónico incluido. Sin embargo, el PQM-700 permite la conexión directa a la entrada del canal de corriente de la misma bobina de Rogowski, la integración de la señal se realiza de forma digital.
10.3.1 Pinzas rígidas (CT) para medir las corrientes alternas (AC)
La pinza rígida tipo CT (en inglés Current Transformer Clamps) es simplemente el transformador que procesa la corriente grande del bobinado primario a la corriente más pequeña en el bobinado secundario. Las mordazas de las típicas pinzas de corriente están hechas de un
material ferromagnético (tal como hierro) con el bobinado secundario alrededor de ellas. El bobinado primario es el conductor, que es por lo general una sola bobina, alrededor del cual se sujetan las mordazas de pinza. Si ahora por el conductor examinado fluye la corriente de 1000 amperios, en el bobinado secundario de 1000 bobinas fluirá la corriente de 1 A (si el circuito está cerrado). El resistor se coloca en la misma pinza con la salida de tensión. El transformador de corriente de este tipo tiene varias características distintivas. Puede medir corrientes muy altas, al mismo tiempo consume poca energía. La corriente de magnetización causa el desplazamiento de fase (partes décimas de grado), que puede resultar en un error de medición de
potencia (especialmente con bajo factor de potencia). La desventaja de este tipo de pinza es también el fenómeno de la saturación del núcleo durante la medición de corrientes muy altas (por encima del rango nominal). La saturación del núcleo debido al fenómeno de histéresis de magnetización causa la aparición de grandes errores de medición que se pueden eliminar sólo por su desmagnetización. Además, cuando la corriente medida tiene un significativo componente de corriente continua (DC), el núcleo se satura. La gran desventaja de la pinza rígida es también su considerable peso. A pesar de estos inconvenientes, la pinza CT es actualmente el método no invasivo más ampliamente utilizado para medir las corrientes alternas (AC). Junto con el analizador PQM-700 se pueden utilizar las siguientes pinzas CT para medir las corrientes alternas:
C-4, con rango nominal de 1000A AC,
C-6, con rango nominal de 10A AC,
C-7, con rango nominal de 100A AC.
Fig. 72. Entradas de tensión y alimentador
Fig. 73. Pinza rígida con salida de tensión
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10.3.2 Pinzas para medir las corrientes alternas y continuas (AC/DC)
En algunas situaciones es necesario medir la componente de corriente continua. Para este fin, se deben utilizar las pinzas con un modo diferente de funcionamiento que el transformador de corriente tradicional. Estas pinzas usan el fenómeno físico conocido como el efecto Hall e incluyen en su diseño el sensor Hall. En resumen, este efecto consiste en la aparición de la tensión eléctrica en las paredes del conductor, a través del cual fluye la corriente eléctrica, y, además, se encuentra en el campo magnético con la dirección transversal al vector de inducción de este campo. Las pinzas de corriente que utilizan este fenómeno pueden medir la componente alterna y constante de corriente. El conductor con corriente colocado dentro de las pinzas crea un campo magnético que se concentra en el núcleo de hierro. En la ranura de núcleo, donde se unen las dos partes de mordazas, se coloca el sensor Hall que consta de semiconductor y su tensión de salida es amplificada por el sistema electrónico alimentado con batería. En las pinzas de este tipo por lo general tienen una perilla para ajustar el cero de corriente. Para recibir el cero de corriente se deben cerrar las mordazas (sin conductor en el interior) y se ajusta la perilla hasta conseguir el cero de la corriente continua. Las pinzas de este tipo ofrecidas actualmente por Sonel S.A. son las pinzas C-5 con el rango nominal 1000A AC/1400A DC. Estas pinzas tienen una salida de tensión y para la corriente nominal de 1000 A dan la tensión de 1V (1 mV/A).
10.3.3 Pinzas flexibles
Las pinzas flexibles (en inglés Flexible Current Probes) se basan en totalmente otro principio físico que el transformador de corriente. Su parte más importante es la bobina de Rogowski,
llamada así por el físico alemán Walter Rogowski. Esta es una bobina de aire envuelta alrededor del conductor con corriente. La estructura especial de la bobina permite introducir sus dos extremos por un lado, por lo que es posible colocar fácilmente la pinza alrededor del conductor (el extremo de retorno se coloca dentro de la bobina a lo largo de toda su longitud). La corriente que fluye a través del conductor medido crea las líneas de campo magnético que aprovechando el fenómeno de auto-inducción inducen la fuerza electromotriz en los extremos de la bobina. Sin embargo, este voltaje es proporcional a la velocidad de cambio de la corriente en el conductor, y no a la propia corriente. La bobina de Rogowski tiene algunas ventajas innegables en comparación con los transformadores de corriente. Dado que no tiene el núcleo no se ve afectada por el fenómeno de la saturación, por lo tanto es perfecta para medir grandes corrientes. La bobina también tiene una linealidad excelente y gran banda de transmisión, mucho más grande que el transformador de corriente, y en comparación con él también pesa menos.
Sin embargo, hasta hace poco, las pinzas flexibles tenían un problema con una expansión más amplia en la medición de la corriente. Hay algunos factores que dificultan la aplicación práctica del sistema de medición con la bobina de Rogowski. Uno de ellos es un nivel bajo de tensión que se induce en los terminales (que depende de las dimensiones geométricas de la bobina). Por ejemplo, la tensión de salida para la frecuencia de 50 Hz de las pinzas flexibles de la serie F (usadas con PQM-700) es de unos 45 μV/A. Estos bajos niveles de voltaje requieren amplificadores de precisión y bajo nivel de ruido, que por supuesto aumentan los costes. Dado que la tensión de salida es proporcional a la derivada de la corriente, es necesario utilizar el sistema integrador; en general se ofrecen las pinzas flexibles que se componen de la bobina de
Fig. 74. Bobina de Rogowski
95
Rogowski con un sistema analógico de integrador (módulo típico alimentado con la batería). En la salida del integrador hay una señal de tensión proporcional a la corriente medida y con la escala adecuada (p.ej. 1 mV/A). Otro problema con la bobina de Rogowski es la sensibilidad a los campos magnéticos externos. La bobina ideal debe ser sensible solamente al campo cerrado con el área de la bobina y debe separar completamente de los campos magnéticos externos. Sin embargo, esta es una tarea muy difícil. La única forma de obtener tales propiedades es la construcción muy precisa de la bobina, con el bobinado perfectamente homogéneo y la impedancia más baja. Exactamente la alta precisión del devanado de bobina es responsable del precio relativamente alto de esta pinza. Junto con el analizador PQM-700 se pueden utilizar las siguientes pinzas flexibles ofrecidas por Sonel S.A.
F-1, con una circunferencia de la bobina de 120 cm,
F-2, con una circunferencia de 80 cm,
F-3, con una circunferencia de 45 cm. Todas estas pinzas tienen las mismas características eléctricas. La corriente de cresta que se puede medir después de conectar al PQM-700 es de 10 kA (este límite se debe a las propiedades del canal de entrada de corriente, no sólo a las propias pinzas).
10.3.4 Integrador digital
En el analizador PQM-700 se aplicó la solución con la integración digital de la señal que viene directamente de la bobina de Rogowski. Este enfoque permite eliminar los problemas relacionados con los integradores analógicos necesarios para asegurar la precisión declarada a largo plazo y en el entorno de medición difícil. Los integradores analógicos también deben incluir los sistemas de protección contra la saturación de la salida en presencia de la tensión continua en la entrada. El integrador ideal tiene un amplificador infinito para las señales continuas que baja con la velocidad de frecuencia de 20 dB/década. El desplazamiento de fase es constante en todo el rango de frecuencia y es de -90°. En teoría, el amplificador infinito para la señal continua que aparece en la entrada del integrador causa la saturación de su salida cerca de la tensión de alimentación e impide su funcionamiento. En sistemas prácticos se introduce una solución para limitar el amplificador para DC hasta un valor fijo, además periódicamente pone a cero la salida. También hay técnicas de eliminación activa de tensión continua que la mide y de nuevo la pone en la entrada pero con el signo opuesto por lo que se anula eficazmente. En inglés se usa el término "leaky integrator" que significa el integrator con fuga. "Leaky integrator" es simplemente un integrador con el condensador de resistencia de alto valor. Tal sistema es entonces el mismo que el filtro de paso bajo con una frecuencia de paso muy baja. La aplicación digital del integrador asegura unos parámetros excelentes durante largo período, todo el procedimiento se lleva a cabo por medio de cálculos, no hay efectos del envejecimiento de los elementos, etc. Sin embargo, igual que la versión analógica aquí también puede aparecer el problema de saturación y sin ninguna prevención puede hacer inútil la integración digital. Se deben tener en cuenta tanto los amplificadores de entrada como el convertidor analógico-digital tienen un compensador finito y no deseable, que debe ser eliminado antes del proceso de integración. El software del PQM-700 incluye un filtro digital cuya tarea consiste en eliminar por completo el componente continuo de tensión. La señal filtrada se somete a la integración digital. La característica de fase resultante tiene unas propiedades excelentes y el desplazamiento de fase para las frecuencias más críticas de 50 y 60 Hz es mínimo. Proporcionar el desplazamiento de fase más pequeño entre las señales de corriente y voltaje es crucial para asegurar pequeños errores de medición de potencia. El error estimado de medición de potencia se puede expresar por la relación1: Error de medición de potencia ≈ error de fase (en radianes) × tan(φ) x 100%
1 Current sensing for energy metering, William Koon, Analog Devices, Inc.
96
donde tan(φ) es la tangente del ángulo entre la tensión y la corriente de sus componentes fundamentales. De la fórmula anterior se puede concluir que los errores de medición aumentan junto con la disminución del factor de desplazamiento de fase; por ejemplo, cuando el error de fase de 0,1° y cosφ=0,5 el error es de tan sólo del 0,3%. De todos modos, para que las mediciones de potencia sean exactas, la concordancia de las trayectorias de fase de tensión y corriente debe ser la mejor.
10.4 Muestreo de señal
Se muestrea la señal al mismo tiempo en los siete canales y la frecuencia sincronizada con la frecuencia del canal de tensión de alimentación de referencia. Esta frecuencia es 256 veces más grande que la frecuencia de red y es de 12,8 kHz para la frecuencia de 50 Hz y 15,36 kHz para la red de 60 Hz. Cada ciclo contiene 256 muestras. Se utiliza el convertidor analógico-digital de 16 bits que proporciona el sobremuestreo de 64 veces. La atenuación analógica de 3 decibelios se ha especificado para las frecuencias de unos 13 kHz, mientras que el error de amplitud para la frecuencia máxima útil igual a 3 kHz (es decir, la frecuencia del 50º armónico para la red de 60 Hz) es de aprox. 0,3 dB. El desplazamiento de fase para la misma frecuencia es menor que 20°. La atenuación en la banda de parada es mayor de 75 dB. Se debe tener en cuenta que para la correcta medición del desplazamiento de fase entre los armónicos de tensión respecto a los armónicos de corriente y la potencia de estos armónicos no es significativo el desplazamiento absoluto de fase respecto a la frecuencia fundamental, pero la conformidad de las características de fase de las trayectorias de tensión y corriente. El mayor error de diferencia de fase para f = 3 kHz es hasta 15°. Este error disminuye con la disminución de la frecuencia que nos interesa. En la estimación de los errores de medición de potencia de armónicos también se debe considerar un error adicional introducido por las pinzas y los transformadores utilizados.
10.5 Sincronización PLL
La sincronización de frecuencia de muestreo se llevó a cabo por medio del equipo. La señal de voltaje después de pasar a través de los circuitos de entrada se dirige al filtro de paso de banda, cuya misión es reducir el nivel de armónicos y pasar sólo el componente fundamental de tensión. A continuación, la señal se dirige a los circuitos del bucle de fase como una señal de referencia. El sistema PLL genera una frecuencia que es un múltiplo de la frecuencia de referencia requerida para el convertidor analógico-digital. La necesidad de la aplicación del bucle de enganche de fase resulta directamente de los requisitos de la norma PN-EN 61000-4-7 que describe la metodología y los errores aceptables en la medición de los armónicos. Esta norma requiere que la ventana de medición, que es la base para una medición y la evaluación del contenido de armónicos, sea igual a la duración de 10 períodos de la red energética en las instalaciones de 50 Hz y 12 períodos para 60 Hz. En ambos casos, esto corresponde a unos 200 ms. Dado que la frecuencia de la fuente de alimentación puede estar sujeta a cambios periódicos y fluctuaciones, la duración de la ventana puede no ser exactamente igual a 200 ms, p.ej. para la frecuencia de 51 Hz corresponde a unos 196 ms. La norma también recomienda que los datos no sean sometidos al sistema de ventanas antes de introducir la transformada de Fourier (con el fin de extraer los componentes espectrales). Falta de sincronización de frecuencia y situación en la que en la transformada FFT se realizan las muestras del número incompleto de períodos pueden conducir a la fuga espectral. Este fenómeno hace que la línea de armónico se aplique también a otras líneas de interarmónicos adyacentes, lo que puede conducir a la pérdida de información sobre el nivel y la potencia reales de la línea examinada. Se permite la posibilidad de la utilización de ventana de ponderación Hanna que reduce los efectos adversos de la fuga espectral, pero esto sólo se limita a la situación en la que el bucle
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PLL ha perdido la sincronización. La norma PN-EN 61000-4-7 especifica con precisión el requerido bloque de sincronización. Esto se expresa de la siguiente manera: el tiempo entre el flanco ascendente del primer impulso de muestreo y (M+1) de este impulso (donde M es el número de muestras en la ventana de medición) debe ser igual a la duración del número especificado de períodos en la ventana de medición (10 o 12), con un máximo error permisible de ± 0,03%. Para explicarlo en términos más simples, se analiza el siguiente ejemplo. Tomando en cuenta 256 muestras por período y la frecuencia de red de 50 Hz, la ventana de medición dura exactamente 200 ms. Si el primer impulso de muestreo se produce exactamente en el tiempo t = 0, entonces el primer impulso de muestreo de la ventana de medición siguiente debe aparecer en el momento t = 200 ± 0,06 ms. Estos ± 60 μs es la desviación admisible del flanco de muestreo. La norma también define la frecuencia mínima recomendada en la que se debe mantener la precisión indicada anteriormente de la sincronización y la define ± 5% de la frecuencia nominal, es decir, 47,5…52,5 Hz y 57…63 Hz respectivamente, para las redes de 50 Hz y 60 Hz. Otra cuestión es el rango de tensión de entrada para que el sistema PLL funcione correctamente. La norma 61000-4-7 no menciona aquí indicaciones ni requisitos específicos. Sin embargo, la norma 61000-4-30 define el rango de tensión de alimentación en el que los parámetros metrológicos no se pueden empeorar y para la clase A se lo define en el 10%...150% Udin. El analizador PQM-700 cumple con los requisitos antes mencionados en relación con el funcionamiento del PLL también para la tensión nominal más baja Unom=110 V, es decir, hasta unos 10 V.
10.6 Parpadeo de luz (Flicker)
La palabra inglesa flicker significa parpadeo. Respecto a las cuestiones relacionadas con la calidad de la energía es un fenómeno del cambio periódico de la intensidad de la luz debido a los cambios de tensión que alimenta las bombillas. La medición del parpadeo apareció en los analizadores de calidad de energía cuando se descubrió que este fenómeno provoca molestias, irritación, a veces dolores de cabeza, etc. Las vibraciones de intensidad de luz deben tener una frecuencia bastante específica, no pueden ser demasiado lentas porque entonces la pupila humana es capaz de adoptarse a los cambios de la luz, tampoco pueden ser demasiado rápidas porque la inercia del filamento elimina estos cambios casi por completo. Los estudios han demostrado que la alteración máxima para la frecuencia es de aprox. 9 cambios por segundo. Las fuentes de luz más sensibles resultaron ser las bombilla tradicionales con un filamento de tungsteno. Las lámparas halógenas cuyas fibras tienen una temperatura mucho más alta de las tradicionales también tienen una inercia mucho mayor que reduce los cambios de claridad percibidos por hombre. Las lámparas fluorescentes se caracterizan por la mejor "resistencia" para el parpadeo porque sus propiedades específicas estabilizan la corriente que fluye a través de la lámpara durante los cambios de tensión, y por lo tanto reducen las fluctuaciones de la potencia de iluminación. El parpadeo se mide según su percepción y se distinguen dos tipos: de período corto Pst (en inglés short term), cuyo valor se determina cada 10 minutos, y de período largo Plt (en inglés long term), cuyo valor se calcula basándose en los 12 valores siguientes Pst, es decir, cada 2 horas. El tiempo largo de medición resulta directamente del cambio lento del fenómeno, para recoger la muestra de datos fiable, la medición debe ser larga. Pst igual a 1 se considera el que valor está a punto de molestia, por supuesto la sensibilidad al parpadeo varía entre las personas; la adopción de este umbral resulta de las pruebas realizadas en un grupo representativo de personas. ¿Cuál es la razón de la aparición del fenómeno de parpadeo de luz? La causa más frecuente son las caídas de tensión debidas a la conexión y desconexión de grandes cargas y un cierto nivel de parpadeo está presente en la mayoría de redes de alimentación. Además, el efecto adverso en la gente descrito anteriormente no tiene que ser -y por lo general no lo es- síntoma de deficiencias de nuestra instalación. Si en la red se observa un aumento repentino e inexplicable del nivel de parpadeo de la luz (es decir, el aumento del valor de los factores Pst y Plt) no se debe de ninguna manera ignorarlo. Puede resultar que el parpadeo se deba a las malas conexiones en el sistema,
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mayores caídas de tensión en las uniones del panel de control (por ejemplo) provocarán mayores fluctuaciones de tensión en los receptores como la bombilla. Las caídas de tensión en las uniones también causan que se calienten, y finalmente, pueden provocar chispas y posiblemente un incendio. Las inspecciones periódicas de la red y los síntomas descritos pueden llamar nuestra atención para encontrar la fuente del peligro.
10.7 Medición de potencia
La potencia es uno de los parámetros más importantes que determina las propiedades energéticas de los circuitos eléctricos. El ajuste de cuentas entre el proveedor y el destinatario es la energía eléctrica equivalente al producto de potencia y tiempo. En la ingeniería eléctrica hay diferentes variedades de potencia:
potencia activa (en inglés Active Power) representada por la letra P y medida en vatios,
potencia reactiva (en inglés Reactive Power) representada por la letra Q y medida en var,
potencia aparente (en inglés Apparent Power) representada por la letra S y medida en VA. Los tres tipos de potencia mencionados son los más conocidos, pero esto no significa que la lista termine aquí. En la escuela se enseña que estas potencias forman los llamados triángulos de potencia, cuyas propiedades expresa la siguiente ecuación:
P2 + Q2 = S2 Esta ecuación, sin embargo, sólo es válida para los sistemas con las formas de onda sinusoidales de tensiones y corrientes. Antes de pasar a un análisis más detallado de las cuestiones relacionadas con la medición de potencias, primero se deben definir las potencias particulares.
10.7.1 Potencia activa
La potencia activa P expresa la capacidad del sistema para realizar un trabajo específico. Esta es la potencia más deseada por los consumidores de la energía y por la potencia activa suministrada durante un período se paga al proveedor (por separado se analiza la cuestión del pago por la potencia reactiva adicional, ver más adelante). La potencia activa (y por consiguiente la energía activa) se mide con medidores de la energía eléctrica en todos los hogares. La fórmula básica para el cálculo de la potencia activa es la siguiente:
𝑃 =1
𝑇∫ 𝑢(𝑡)𝑖(𝑡)𝑑𝑡
𝑡+𝑇
𝑡
donde: u(t) - valor instantáneo de tensión, i(t) - valor instantáneo de corriente, T - período para el que se calcula la potencia. La potencia activa se puede calcular en los sistemas sinusoidales como:
𝑃 = 𝑈𝐼𝑐𝑜𝑠𝜑
donde U es el valor eficaz de tensión, I es el valor eficaz de corriente y es el ángulo de desplazamiento de fase entre la tensión y la corriente. La potencia activa se calcula por el analizador PQM-700 directamente a partir de la fórmula integral utilizando los transcursos de muestreo de tensión y corriente:
𝑃 =1
𝑀∑ 𝑈𝑖𝐼𝑖
𝑀
𝑖=1
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donde M es el número de muestras en la ventana de medición de 10/12 períodos y es igual a 2048, Ui y Ii son siguientes muestras de tensión y corriente.
10.7.2 Potencia reactiva
La fórmula más conocida de potencia reactiva también es válida solamente para los circuitos monofásicos con los transcursos sinusoidales de tensión y corriente:
𝑄 = 𝑈𝐼𝑠𝑖𝑛𝜑 La interpretación de la potencia en tales sistemas es la siguiente: es la amplitud de potencia alterna instantánea en los terminales de la fuente. La existencia del valor no-cero de esta potencia confirma el flujo bidireccional de energía y flujo oscilante entre la fuente y el receptor. Nos podemos imaginar un sistema monofásico con una fuente sinusoidal de tensión, cuya carga es del circuito RC. Dado que, en tales condiciones, los elementos se comportan linealmente, la onda de corriente de fuente será sinusoidal, pero debido a las propiedades del condensador será desplazada respecto a la fuente de tensión. En tal sistema, la potencia reactiva Q es distinta de cero y se puede interpretar como la amplitud de la oscilación de energía, que a su vez es almacenada en un condensador y devuelta a la fuente. La potencia activa del condensador es igual a cero. Sin embargo, la oscilación de energía parece sólo un efecto presente en casos específicos de los circuitos con el transcurso sinusoidal de tensión y corriente, y no es la causa de la formación de la potencia reactiva. Los estudios realizados en esta área demuestran que la potencia reactiva también aparece en los circuitos donde no hay oscilación de energía. Esta afirmación puede sorprender a muchos ingenieros. En las últimas publicaciones sobre la teoría de potencia como el único fenómeno físico, que siempre acompaña a la potencia reactiva, se mencionan los desplazamientos de fase entre corriente y tensión. La fórmula anteriormente mencionada para el cálculo de la potencia reactiva sirve sólo para los circuitos sinusoidales de sólo una fase. Entonces aparece la pregunta: ¿cómo se calcula la potencia reactiva en los sistemas no sinusoidales? Esta pregunta abre la "caja de Pandora" del entorno electro-técnico. Resulta que la definición de la potencia reactiva en los sistemas reales (no sólo los idealizados) es objeto de controversia y ahora (en 2009) no existe una única definición aceptada de la potencia reactiva en los sistemas con transcursos no sinusoidales de tensión y corriente, por no mencionar aquí los circuitos desequilibrados de tres fases. En la norma IEEE (Organización Internacional de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) con el número 1459-2000 (del año 2000) para los circuitos trifásicos no sinusoidales no se encuentra fórmula para la potencia reactiva total, como las tres potencias básicas se menciona potencia activa, aparente y -atención- inactiva denominada con la letra N. La potencia reactiva se limita sólo al componente fundamental de corriente y tensión y se denomina Q1. Dicha norma es el último documento de este tipo expedido por una organización reconocida que debía ordenar las cuestiones relacionadas con la definición de la potencia. Esto era necesario porque en el entorno científico desde hace muchos años había voces que las definiciones utilizadas hasta entonces podían dar resultados erróneos. Las controversias estaban relacionadas principalmente con la definición de la potencia reactiva y aparente (así como la potencia de distorsión) en los circuitos de una y de tres fases de los transcursos no sinusoidales de tensiones y corrientes. En 1987, el profesor L. Czarnecki demostró que la definición de Budeanu de la potencia reactiva ampliamente utilizada era errónea aunque la definición hasta hoy se enseña en muchas escuelas técnicas. Esta definición fue presentada por primera vez por el profesor Budeanu en 1927 y tiene la siguiente forma:
𝑄𝐵 = ∑ 𝑈𝑛𝐼𝑛 sin 𝜑𝑛
∞
𝑛=0
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donde Un y In son los armónicos de tensión y corriente de orden n, y n el ángulo entre estas dos componentes. Ya que la introducción de este parámetro significaba que la conocida ecuación del triángulo de potencia no se cumplía para los circuitos con formas de onda no sinusoidales, Budeanu introdujo un nuevo parámetro llamado potencia de distorsión:
𝐷𝐵 = √𝑆2 − (𝑃2 + 𝑄𝐵2)
La potencia de distorsión era para representar en el sistema las potencias que aparecían debido a la deformación de las ondas de tensión y corriente. La potencia reactiva era desde hace años relacionada con las oscilaciones de la energía entre la fuente y la carga. En la fórmula vemos que la potencia reactiva según la definición de Budeanu
es la suma de las potencias reactivas de los armónicos particulares. Debido al factor sin las componentes pueden ser positivas o negativas dependiendo del ángulo entre la tensión y la corriente del armónico. Por lo tanto, es posible la situación cuando la potencia reactiva total QB será cero en caso de armónicos distintos a cero. La observación de que en caso de las componentes distintas a cero, la potencia reactiva total puede ser cero es la clave para un análisis más profundo, que finalmente hizo posible demostrar que QB pueden darse en algunos casos unos resultados muy sorprendentes. Los estudios ponen en tela de juicio la creencia general de que existe una relación entre las oscilaciones de energía y la potencia reactiva definida por Budeanu QB. Se pueden dar ejemplos de circuitos, donde a pesar de la existencia del carácter oscilatorio del curso de la potencia instantánea, la potencia definida por Budeanu es cero. Durante años, los científicos no eran capaces de relacionar ningún fenómeno físico con la potencia reactiva según esta definición. Estas dudas sobre la exactitud de la definición de potencia, por supuesto, arrojan una sombra sobre la potencia de distorsión DB relacionada con ella. Se comenzó a buscar una respuesta a la cuestión si la potencia de distorsión DB era realmente una medida de deformación en ondas en los circuitos no sinusoidales. La distorsión es una situación en la que la onda de tensión no puede ser "impuesta" a la onda de corriente con dos operaciones: cambiando la amplitud y desplazándola en el tiempo. En otras palabras, si se cumple con la siguiente condición:
𝑢(𝑡) = 𝐴𝑖(𝑡 − 𝜏) entonces la tensión no es distorsionada respecto a la corriente. En el caso de la tensión sinusoidal y la carga que es cualquier combinación de los elementos RLC, esta condición se cumple siempre (para la onda sinusoidal, estos elementos mantienen linealidad). Sin embargo, cuando la tensión está distorsionada, la carga RLC no asegura ya la falta de distorsión de corriente respecto a la tensión y ya no es carga lineal, es necesario cumplir con ciertas condiciones adicionales (el módulo que cambia con la frecuencia y la fase de impedancia de la carga). Por lo tanto, ¿realmente la potencia DB es una medida de la deformación? Por desgracia, en este caso la teoría de la potencia según Budeanu también decepciona. Se ha demostrado que la potencia de distorsión puede ser igual a cero cuando la tensión se distorsiona respecto a la forma de onda de corriente, y viceversa, la potencia de distorsión puede ser distinta a cero en ausencia total de distorsión. El aspecto práctico de la teoría de potencia respecto a la corrección del factor de potencia en los sistemas con potencia reactiva, debía ser el factor que más gana con las definiciones correctas de potencia reactiva. Fracasaron los intentos de compensación basándose en la potencia reactiva según Budeanu y la potencia de distorsión asociada con ella. Estos conceptos no permitían siquiera el cálculo correcto de la capacidad compensatoria que da el máximo factor de potencia. A veces incluso ocurría que estos intentos terminaban con el empeoramiento adicional de este factor. Se puede hacer la pregunta: ¿cómo es posible que la teoría de potencia definida por Budeanu se hiciera tan popular? Puede haber varias razones. En primer lugar, es una costumbre de los
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ingenieros a las antiguas definiciones y los planes de estudios en las escuelas sin cambios desde hace años. Este factor es a menudo subestimado, pero como una excusa se puede recordar que esta teoría durante 60 años no fue anulada. En segundo lugar, en los años 20 del siglo pasado no había dispositivos de medición que mostraran las componentes de armónicos de tensión y corriente, por lo que era difícil verificar las teorías nuevas. En tercer lugar, las formas de onda distorsionadas de tensión y corriente (es decir, con alto contenido de armónicos) es el resultado de una revolución en el sector de la electricidad, que comenzó en la segunda mitad del siglo pasado. Ampliamente se comenzaron a utilizar tiristores, rectificadores controlados, convertidores, etc. Todas estas actividades dieron lugar a muchas distorsiones de la corriente en las redes de alimentación y por lo tanto, el aumento de distorsión armónica. Sólo entonces se empezaron a notar fallos en la teoría de potencia definida por Budeanu. En cuarto lugar, los investigadores relacionados con la industria energética eran conscientes del hecho de que las fábricas invirtieron una fortuna en la infraestructura de medición (contadores de energía). Cualquier cambio en este aspecto podía tener enormes implicaciones financieras. Sin embargo, los lentos cambios en la conciencia de los ingenieros eléctricos empezaron a ser visibles. A través de los años, con cada vez más comunes cargas no lineales y formas de onda muy distorsionadas, ya no podían ser más toleradas las restricciones de las fórmulas aplicadas. Un acontecimiento muy importante fue la publicación del año 2000 hecha por IEEE Standard 1459, cuyo nombre es: "Términos para la medición de potencia eléctrica en condiciones sinusoidales, no sinusoidales, equilibradas y desequilibradas". Por primera vez la potencia reactiva definida por Budeanu estaba en el grupo de las definiciones no recomendadas, que no se debía utilizar en los medidores nuevos de la potencia y energía reactiva. También muchas magnitudes se dividieron a estas relacionadas con la componente fundamental de corriente y tensión (primer armónico) y los otros armónicos más altos. En la mayoría de casos, se reconoce que la parte utilizable de la energía se transmite por las componentes de 50/60 Hz, con la participación menor y perjudicial de los armónicos más altos. El estándar también introdujo un nuevo valor – potencia inactiva N, que representa todos las componentes inactivas de la potencia:
𝑁 = √𝑆2 − 𝑃2 La potencia reactiva es una de las componentes de la potencia inactiva N. En los sistemas monofásicos con las formas de ondas sinusoidales de tensión y corriente, N es igual a Q, por lo que en la potencia desactiva no hay otras componentes inactivas. En los circuitos trifásicos, esta propiedad sólo tienen las redes sinusoidales simétricas, con el receptor equilibrado puramente resistivo. Las otras componentes de potencia inactiva están relacionadas con los fenómenos físicos concretos. De acuerdo con una de las teorías de profesor Czarnecki que de mejor manera explica los fenómenos físicos en los circuitos trifásicos, la ecuación de potencia en tales sistemas se puede escribir de la siguiente forma:
𝑆2 = 𝑃2 + 𝐷𝑠2 + 𝑄2 + 𝐷𝑢
2 Ds es el efecto de dispersión que se produce en el sistema, como resultado de los cambios en la conductancia del receptor junto con el cambio de la frecuencia. Por lo tanto, la presencia de los elementos reactivos en el receptor puede dar lugar a la potencia dispersada. La potencia reactiva Q en esta ecuación se produce con el desplazamiento de fase entre los armónicos de tensión y corriente. Du es la potencia desequilibrada que es una medida de desequilibro del receptor trifásico. Esta componente explica la situación en la que el receptor desequilibrado trifásico puramente resistivo resulta en un factor de potencia menor que la unidad. Este receptor no tiene la potencia reactiva Q, sin embargo, del triángulo de potencia S, P, Q resulta algo completamente diferente (la teoría de la potencia según Budeanu con la potencia de distorsión tampoco puede explicar esta situación, en el receptor puramente resistivo la potencia de distorsión DB es igual a cero).
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El intento de unir el estándar IEEE 1459-2000 con la teoría de la potencia de Czarnecki lleva a la conclusión de que la potencia inactiva esconde en si por lo menos tres fenómenos físicos independientes que afectan a la reducción de la eficiencia de la transferencia de energía desde la fuente hasta el receptor, lo que reduce el factor de potencia:
𝑃𝐹 =𝑃
𝑆𝑒
=𝑃
√𝑃2 + 𝐷𝑠2 + 𝑄2 + 𝐷𝑢
2
La potencia reactiva conocida como la letra Q en el estándar IEEE 1459-2000 se limita a la componente fundamental y se aplica tanto a los sistemas monofásicos como trifásicos. En los sistemas monofásicos:
𝑄1 = 𝑈1𝐼1 sin 𝜑1 En los sistemas trifásicos se tiene en cuenta sólo la componente de secuencia positiva a esta potencia:
𝑄1+ = 3𝑈1
+𝐼1+ sin 𝜑1
+ Para que la potencia se mida correctamente se requiere la secuencia positiva de rotación de
fases (es decir, fase L2 retrasada 120 respecto a L1, fase L3 retrasada 240 respecto a L1). El concepto de la secuencia positiva se comentará más detalladamente al describir el equilibro. El valor de potencia reactiva de la componente fundamental es la magnitud principal para estimar el tamaño del condensador que mejora el factor DPF, es decir, el desplazamiento de la componente fundamental de la tensión respecto a la misma componente de la corriente (es decir, el compensador de la potencia reactiva del armónico fundamental).
10.7.3 Potencia reactiva y los sistemas de 3 conductores
La medición correcta de la potencia reactiva no es posible en los receptores desequilibrados conectados por 3 conductores (sistemas tipo triángulo y estrella sin N). Esta afirmación puede sorprender a muchos. El receptor puede ser tratado como la "caja negra" con sólo tres terminales disponibles. No somos capaces de determinar la estructura interna de este receptor. Para calcular la potencia reactiva es necesario conocer el ángulo de desplazamiento de fase entre la tensión y la corriente en cada rama del receptor. Por desgracia, no conocemos este ángulo. En el sistema del receptor tipo "triángulo" conocemos las tensiones en las impedancias particulares pero no conocemos la corriente; en tales sistemas se miden las tensiones entre las fases y las corrientes lineales. Cada corriente lineal es la suma de las dos corrientes de fase. En los receptores tipo estrella sin N sabemos las corrientes que fluyen a través de la impedancia, pero no sabemos las tensiones (cada una de las tensiones entre fases es la suma de dos tensiones de fase). Hay que darse cuenta que con estas tensiones en terminales y con las corrientes que entran en esta "caja negra" hay un número infinito de variaciones de la estructura interna del receptor, que nos darán los mismos resultados de las mediciones de corrientes y tensiones visibles por fuera de esta caja negra. ¿Cómo es posible que existan los medidores de potencia reactiva que están diseñados para medir en las redes de tres conductores, y los analizadores de red que en estas condiciones permiten medir la energía reactiva? En ambos casos, los fabricantes recurren al truco, que se basa en la creación artificial del punto de referencia (terminal neutro N virtual). Este punto se puede crear fácilmente conectando a los terminales de nuestra "caja negra" el sistema de tres resistencias del mismo valor y unidas en forma de estrella. El potencial del punto central del sistema de resistencias se utiliza para calcular las "tensiones de fase". Obviamente se necesitan aquí las comillas porque este cero virtual permitirá los resultados bastante correctos sólo cuando el desequilibrio del receptor sea mínimo.
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En todos los demás casos, la indicación de la potencia reactiva de este dispositivo debe ser tratada con mucha desconfianza. El instrumento de medición en ningún caso debe conducir al usuario al error, este tipo de aproximación puede ser permitida solamente con la reserva expresa de que el valor mostrado no es el resultado de la medición real, sino sólo una aproximación.
10.7.4 Potencia reactiva y contadores de energía reactiva
El contador de energía reactiva es un dispositivo desconocido para los usuarios particulares, sólo el contador de energía activa que mide en Wh o kWh es comúnmente utilizado para hacer el ajuste de cuentas con el proveedor de energía. Los usuarios domésticos se encuentran en una posición cómoda, pagan sólo por la energía útil y no tienen que preguntarse cuál es el factor de potencia en su instalación. Los destinatarios industriales, en cambio al primer grupo, están obligados por los contratos y a veces bajo amenaza de sanciones económicas, mantener el factor de potencia en el nivel adecuado. El Reglamento del Ministro de Economía sobre las condiciones detalladas del funcionamiento del sistema electroenergético especifica los parámetros de calidad que deben ser cumplidas por el proveedor de energía para los llamados grupos de conexión. Entre estos parámetros encontramos frecuencia de la red, valor eficaz de tensión, factor de contenidos de armónicos (THD) y niveles aceptables de armónicos particulares de potencia. Sin embargo, el proveedor no tiene que cumplir
con estos requisitos si el receptor no proporciona los valores del factor tg por debajo de 0,4 (este valor puede ser modificado en el contrato entre el proveedor y el receptor de la energía) y/o supera el nivel acordado de la potencia activa.
El factor tg está tan profundamente arraigado en la legislación energética de Polonia y se lo define como la relación de la potencia reactiva calculada a la energía activa en un período determinado. Si volvemos por un momento al triángulo de potencia en los sistemas sinusoidales vemos que la tangente del ángulo de desplazamiento de fase entre la corriente y la tensión es igual a la relación de la potencia reactiva Q y la potencia activa P. Por lo tanto, el criterio de mantener
tg por debajo de 0,4 es nada más que la constatación de que el nivel máximo calculado de la potencia reactiva no puede ser mayor a 0,4 del valor calculado de la energía activa. Cada consumo de potencia reactiva por encima de este nivel está sujeto a un pago adicional.
¿El conocimiento del factor tg calculado de esta forma da a ambas partes interesadas una imagen real de la eficacia de transmisión de energía? ¿No se ha mencionado anteriormente que la potencia reactiva es sólo uno de los componentes de la potencia inactiva que afectan a la reducción del factor de potencia?
De hecho, parece que en lugar de tg se debería usar el factor de potencia PF, que también tiene en cuenta los otros factores. La legislación actual, por desgracia, no da ninguna otra opción, por lo que la medición correcta de la energía reactiva parece ser una cuestión clave. Ahora se debe plantear la cuestión: ¿los contadores de energía proporcionan las lecturas correctas si se toman en cuentas las controversias descritas anteriormente para definir la potencia reactiva? ¿Qué miden realmente los contadores de la potencia reactiva usados comúnmente? Las respuestas a estas preguntas se puede tratar de encontrar en la norma sobre estos contadores EN 62053-23. Por desgracia, a nuestra decepción, no encontramos en ella ninguna referencia a medidas en las condiciones no sinusoidales, las fórmulas de cálculo se refieren a las situaciones sinusoidales (en la norma leemos que por razones "prácticas" se refiere sólo a las ondas sinusoidales). La norma no menciona ningún criterio de examen que permita estudiar las propiedades del contador con ondas distorsionadas de tensiones y corrientes. También puede ser sorprendente que la norma más antigua EN 61268 (ya retirada) definía la prueba para examinar la precisión de la medición en el 10% del tercer armónico de corriente. La situación actual permite a los diseñadores de contadores la elección del método de medición, que, desgraciadamente, conduce a diferencias significativas en la lectura de la energía reactiva en la presencia de altos niveles de distorsión armónica. Los contadores más antiguos, es decir electromecánicos, tienen la característica similar al filtro
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de paso bajo, los armónicos más altos son atenuados en él por lo que la medición de la potencia reactiva en presencia de armónicos es muy cercana al valor de la potencia reactiva de la componente fundamental. Los contadores electrónicos cada vez más comunes pueden realizar mediciones con métodos diferentes. Por ejemplo, se puede medir la potencia activa y la potencia aparente, y la potencia reactiva se calcula del triángulo de potencia (raíz cuadrada de la suma de cuadrados de las dos potencias). De hecho, según el estándar IEEE 1459-2000, estos contadores miden la potencia inactiva en lugar de la potencia reactiva. Otro fabricante puede utilizar el método de desplazamiento
de onda de tensión de 90, lo que da un resultado similar a la potencia reactiva de la componente fundamental. Cuanto mayor contenido de armónicos, tanto mayor será la diferencia en las lecturas, y, por supuesto, como consecuencia habrá otros pagos por la energía calculada. Como se ha indicado anteriormente, la medición de la potencia reactiva en sistemas desequilibrados de tres conductos mediante los contadores tradicionales está sujeta a un error adicional debido al cero virtual en el interior del contador que tiene poco en común con el cero real del receptor. Además, los fabricantes generalmente no proporcionan ninguna información sobre el método de medición aplicado. Sólo se puede esperar con impaciencia a la siguiente versión de la norma, que -esperemos- definina un método de medición mucho más preciso, así como el modo de prueba en las condiciones no sinusoidales.
10.7.5 Potencia aparente
Potencia aparente S se expresa como el producto del valor eficaz de la tensión y corriente:
𝑆 = 𝑈𝐼 Como la potencia aparente no tiene la interpretación física, sin embargo, se utiliza en el diseño de los equipos de transmisión. Su valor es igual a la potencia activa máxima que puede ser suministrada para la carga con estos valores eficaces de tensión y corriente. Por lo tanto, la potencia aparente determina la capacidad máxima de la fuente para proporcionar la energía útil al receptor. La medida de eficiencia de la potencia suministrada por el receptor es el factor de potencia, que es la relación de la potencia activa a la potencia aparente. En los sistemas sinusoidales:
𝑃𝐹 =𝑃
𝑆=
𝑈𝐼𝑐𝑜𝑠𝜑
𝑈𝐼= 𝑐𝑜𝑠𝜑
En los sistemas no sinusoidales tal simplificación no es aceptable y el factor de potencia se calcula basándose en la relación real de la potencia activa y aparente:
𝑃𝐹 =𝑃
𝑆
En las redes de una sola fase la potencia aparente se calcula como se muestra en la fórmula anterior y no hay aquí más sorpresas. Resulta, sin embargo, que en los sistemas trifásicos el cálculo de esta potencia es igualmente difícil como en caso de la potencia reactiva. Por supuesto, esto se aplica a las redes reales de formas de onda no sinusoidales, que también pueden ser desequilibradas. Los estudios han demostrado que el uso de esta fórmula puede dar resultados erróneos si la red no está equilibrada. Dado que la potencia aparente no tiene una interpretación física, resulta difícil determinar cuál de las definiciones propuestas de la potencia aparente es la más adecuada.
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Sin embargo, se han intentado definir la potencia aparente basándose en la observación de que esta potencia está estrechamente relacionada con las pérdidas de transmisión y el factor de potencia. Conociendo las pérdidas de transmisión y el factor de potencia se puede determinar indirectamente la definición correcta de la potencia aparente. Las definiciones utilizadas hasta ahora son, entre otras, la potencia aparente aritmética y geométrica. Los estudios realizados han demostrado, que la definición aritmética ni geométrica dan el valor correcto del factor de potencia. La única definición fiable propuso en 1922 el físico alemán F. Buchholz:
𝑆𝑒 = 3𝑈𝑒𝐼𝑒 Se basa en los valores efectivos de tensión y corriente, y la misma potencia se llama la potencia aparente efectiva (por esta razón para los sistemas trifásicos se añade el signo "e"). Estos valores efectivos de tensión y corriente son los valores teóricos que representan las tensiones y las corrientes en un sistema trifásico de energía equilibrada equivalente. La cuestión clave es determinar Ue e Ie. La norma IEEE 1459 menciona las siguientes fórmulas. En las redes de tres conductores:
𝐼𝑒 = √𝐼𝑎
2 + 𝐼𝑏2 + 𝐼𝑐
2
3
𝑈𝑒 = √𝑈𝑎𝑏
2 + 𝑈𝑏𝑐2 + 𝑈𝑐𝑎
2
9
En las redes de cuatro conductores:
𝐼𝑒 = √𝐼𝑎
2 + 𝐼𝑏2 + 𝐼𝑐
2 + 𝐼𝑛2
3
𝑈𝑒 = √3(𝑈𝑎2 + 𝑈𝑏
2 + 𝑈𝑐2) + 𝑈𝑎𝑏
2+ 𝑈𝑏𝑐
2 + 𝑈𝑐𝑎2
18
donde Ia, Ib, Ic, son los valores eficaces de corrientes (lineares o fásicas) de las fases particulares, In es el valor eficaz de la corriente del conductor neutro, Ua, Ub, Uc son los valores eficaces de las tensiones fásicas, Uab, Ubc, Uca son los valores eficaces de las tensiones entre fases. El valor contado de esta forma Se tiene en cuenta tanto la pérdida de potencia en el conductor neutro (en las redes de cuatro conductores), así como el impacto del desequilibrio.
10.7.6 Potencias de distorsión DB y la potencia eficaz aparente de la distorsión SeN
Durante el examen de la potencia reactiva se ha demostrado que la potencia de distorsión definida por Budeanu no se puede utilizar en caso de grandes distorsiones de tensiones y corrientes y la asimetría de los sistemas de tres fases (paradoja de la potencia de distorsión que no es una medida de la distorsión real). Sin embargo, esta potencia es usada a menudo por los profesionales que se dedican al análisis de la calidad de la energía y los fabricantes de sistemas de compensación de la potencia reactiva. Debe quedar claro que basarse en este parámetro daba relativamente buenos resultados sólo en las condiciones de ligeras distorsiones de formas de onda y poca asimetría. El estándar IEEE 1459-2000 menciona que esta definición de potencia, igual que en caso de la potencia reactiva definida por Budeanu, está cargada con un fallo indeleble y se recomienda su
106
retirada completa del uso. En lugar de la potencia DB se propone la potencia aparente de distorsión SeN que caracteriza mejor la potencia total de distorsión en el sistema. La potencia SeN permite evaluar rápidamente si la carga se utiliza en la distorsión armónica pequeña o grande, es también la base para la estimación de los filtros estáticos o activos y los compensadores. De acuerdo con la definición (para sistemas trifásicos):
𝑆𝑒𝑁 = √𝑆𝑒2 − 𝑆𝑒1
2
donde:
𝑆𝑒1 = 3𝐼𝑒1𝑈𝑒1 La tensión y la corriente eficaces de la componente fundamental (respectivamente Ie1 y Ue1) se calcula como Ie y Ue excepto que en lugar de los valores eficaces de las tensiones de fase o entre fases y los valores eficaces de las corrientes lineales se sustituyen los valores eficaces de sus componentes fundamentales. En los sistemas de una sola fase para el cálculo de la potencia aparente de distorsión se puede utilizar la fórmula más sencilla:
𝑆𝑁 = √𝑆2 − (𝑈1𝐼1)2
donde U1 y I1 son los valores eficaces de las componentes fundamentales de la tensión de fase y de la corriente.
10.7.7 Factor de potencia
El factor de potencia real, es decir, que tiene en cuenta la presencia de armónicos más altos se llama simplemente el factor de potencia (en inglés True Power Factor, TPF o PF). Para los circuitos sinusoidales se equipara con el llamado factor de potencia de desplazamiento de fase,
que es popular cos (en inglés Displacement Power Factor, DPF). Por lo tanto, el DPF es una medida de desplazamiento de fase entre las componentes fundamentales de tensión y corriente:
𝐷𝑃𝐹 =𝑃1
𝑆1
=𝑈1𝐼1𝑐𝑜𝑠𝜑𝑈1𝐼1
𝑈1𝐼1
= 𝑐𝑜𝑠𝜑𝑈1𝐼1
𝑃𝐹 =𝑃
𝑆
En el caso de una carga puramente resistiva (en red monofásica), la potencia aparente es igual al valor de la potencia activa y la potencia reactiva es igual a cero, por lo que la carga aprovecha completamente el potencial energético de la fuente y el factor de potencia es 1. La aparición de la componente reactiva inevitablemente conduce a una disminución en la eficiencia de transmisión de energía, la potencia activa es entonces más pequeña que la potencia aparente y la potencia reactiva aumenta. En los sistemas trifásicos, la reducción del factor de potencia también afecta el desequilibrio del receptor (ver la discusión sobre la potencia reactiva). En estos sistemas, el valor correcto del factor de potencia se obtiene utilizando la potencia eficaz aparente Se, que se define en el estándar IEEE 1459-2000. De esta manera se calculan los factores por el analizador PQM-700.
107
10.8 Armónicos
La división de los ciclos periódicos en las componentes armónicas es una operación matemática muy popular basada en la teoría de Fourier, que dice que cada ciclo periódico puede ser representado como la suma de las componentes sinusoidales con frecuencias que son los múltiplos totales de la frecuencia fundamental de tal ciclo. El período puede ser sometido a la transformada rápida de Fourier (FFT), que como resultado da las amplitudes y las fases de las componentes armónicas en el sector de la frecuencia. En una situación ideal, se genera tensión en el generador que proporciona en su salida la forma de onda sinusoidal pura 50/60 Hz (sin armónicos más altos). Si el receptor es un sistema lineal, entonces también la corriente en tal situación ideal es un curso sinusoidal puro. En los sistemas reales, tanto las ondas de tensión como de corriente se distorsionan, por lo que deben contener, aparte de la componente fundamental, también los armónicos más altos. ¿Por qué la presencia de armónicos más altos en la red no es deseable? Una de las razones es el efecto, que consiste en empujar los electrones desde el centro del conductor hacia fuera junto con el aumento de la frecuencia de corriente. Como resultado, cuanto mayor es la frecuencia tanto menor sección transversal del conductor tienen los electrones a disposición lo que es equivalente al aumento de la resistencia. En efecto de este fenómeno, cuanto más alto el orden del armónico de corriente, tanto mayor resistencia efectiva del cableado para este armónico, lo que a su vez conduce inevitablemente a mayores pérdidas de potencia y el calentamiento de los cables. Un ejemplo clásico de este efecto se refiere al conductor neutro en las redes trifásicas. En la red con pocas distorsiones con un desequilibrio pequeño y un receptor simétrico (o poca asimetría), la corriente en el conductor neutro tiende a ponerse a cero (la corriente es bastante más pequeña que los valores de las corrientes de fase eficaces). Esta observación ha tentado a muchos diseñadores a los ahorros mediante la instalación en tales sistemas del cableado con neutro con una sección transversal más pequeña que los conductores de fase. Todo funcionaba muy bien hasta que en la red aparecieron los armónicos de los ordenes impares que eran múltiplos de 3 (tercero, noveno, etc). De repente el conductor neutro empezaba a recalentarse y la medición de la corriente mostraba su muy alto valor eficaz. La explicación de este fenómeno es bastante simple. El diseñador no tuvo en cuenta en el ejemplo anterior dos circunstancias: en las redes con formas de onda distorsionadas, los armónicos más altos pueden no ponerse a cero en el conductor neutral, en cambio, pueden sumarse, y, en segundo lugar el efecto de empujar los electrones desde el centro del conductor hacia fuera y los valores altos de las corrientes armónicas aumentaban aún más su calentamiento. Vamos a tratar de responder a dos preguntas básicas: ¿Por qué aparecen las componentes armónicas en la tensión? ¿Por qué aparecen las componentes armónicas en la corriente? Al parecer, estas dos preguntas son casi idénticas, pero es muy importante tratar por separado la tensión y la corriente. La respuesta a la primera pregunta es: los armónicos de tensión son el resultado de impedancia de la red de distribución distinta a cero entre el generador (que genera una sinusoide pura) y el receptor. Sin embargo, los armónicos de corriente son el resultado de la impedancia no lineal del receptor. Por supuesto, hay que señalar que el receptor lineal alimentado con la tensión distorsionada se distorsiona como la onda de corriente. En la literatura a menudo se afirma que "el receptor genera los armónicos". Hay que tener en cuenta que en este caso el receptor no es la fuente física de energía (como sugiere la palabra "genera"). La única fuente de energía es el sistema de distribución. Si el receptor es un dispositivo pasivo, la energía transferida del receptor al sistema de distribución viene del mismo sistema de distribución. Estamos tratando con el flujo bidireccional negativo e inútil de energía. Como ya se discutió con ocasión del factor de potencia, este fenómeno conduce a la pérdida innecesaria de energía, y la corriente "generada" en el receptor provoca una carga adicional en el sistema de
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distribución. Vamos a analizar el siguiente ejemplo. El típico receptor no lineal, como la fuente conmutada de uso común (p.ej. de ordenador), recibe energía del generador de tensión sinusoidal ideal. Por ahora, vamos a suponer que la impedancia de conexiones entre el generador y el receptor es cero. La tensión medida en los terminales del receptor tiene una onda sinusoidal (no hay armónicos más altos), esta es simplemente la tensión del generador. Sin embargo, la onda de la corriente del receptor incluirá las componentes armónicas, el receptor no lineal a menudo consume la corriente sólo en ciertos momentos de toda la sinusoide (p.ej. la corriente máxima puede tener lugar cerca del pico de la sinusoide de tensión). Sin embargo, el receptor no genera los armónicos de corriente, sólo consume la corriente de forma alterna o no continua. Toda la energía es suministrada sólo por el generador. En el siguiente paso se puede modificar el circuito introduciendo entre el generador y el receptor la impedancia, que representa la resistencia de cables, bobinas de transformadores, etc. Las mediciones de los armónicos de tensión y corriente de receptor darán resultados ligeramente diferentes. ¿Qué va a cambiar? Habrá unos pequeños armónicos de tensión y también algunos cambios en el espectro de frecuencia de corriente. Cuando se analiza la onda de tensión, en el receptor se puede notar que la onda sinusoidal original se distorsionó un poco. Si el receptor cogía la corriente principalmente en momentos de cresta de tensión, entonces tendrá los picos planos. El alto consumo de corriente en estos momentos de tensión resulta en una mayor disminución de la impedancia de red. Parte de una onda sinusoidal perfecta se centra ahora en esta impedancia. Hay un cambio en el espectro de corriente debido a la onda de tensión ligeramente diferente que suministra el receptor. El ejemplo descrito anteriormente y los "picos planos" de la sinusoide de tensión es muy frecuente en las redes típicas, a las que se conectan las fuentes conmutadas comunes.
10.8.1 Potencias activas de armónicos
Distribución de tensión y corriente del receptor a los armónicos permite un conocimiento más profundo de los detalles de flujo de energía entre el proveedor y el destinatario. Supongamos que el analizador de calidad de energía esté conectado entre la fuente de tensión y el receptor. Tanto la tensión como la corriente de alimentación se someten al análisis FFT, por el cual se obtienen las amplitudes de los armónicos y sus desplazamientos de fase. Resulta que el conocimiento de los armónicos de tensión y corriente y desplazamiento de fase entre los armónicos permite el cálculo de la potencia activa de cada armónico de forma individual:
𝑃ℎ = 𝑈ℎ𝐼ℎ cos 𝜑ℎ donde: Ph – potencia activa del armónico de h.º orden, Uh – valor eficaz del armónico de tensión de h.º orden, Ih – valor eficaz del armónico de corriente de h.º orden,
h – ángulo de desplazamiento de fase entre los armónicos de tensión y corriente de orden h. Si la potencia Ph tiene el signo positivo, esto significa que la fuente dominante de la energía del armónico está en el lado del suministrador de energía. Si es negativo, la fuente dominante es el receptor. Cabe señalar que, a base de las potencias activas de armónicos medidos de esta forma, no se puede comprobar que sólo una de las partes es la única fuente del armónico, porque el valor medido es la resultante de proveedor y destinatario.
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En una situación como en el ejemplo anterior, se trata de dos fuentes separadas de flujo de energía. Desafortunadamente, basándose en esta medición no se puede indicar directamente la distribución real. En los sistemas reales, la determinación de la fuente dominante es a menudo suficiente. Agrupando los componentes armónicos con los signos positivos obtenemos un conjunto de potencias responsables por el flujo de energía desde la fuente hasta el receptor, es decir, la energía útil. El conjunto de armónicos de potencia activa con los signos negativos caracteriza la parte de energía que no es útil y "vuelve" de nuevo al sistema de distribución. Sumando todos los componentes de las potencias activas de armónicos obtenemos la potencia activa del receptor. Vemos, entonces, que hay al menos dos métodos alternativos de medición de la potencia activa. El primer método consiste en calcular el valor medio de la potencia activa instantánea que se calcula basándose en las muestras sucesivas de tensión y corriente:
𝑃 =1
𝑀∑ 𝑈𝑖𝐼𝑖
𝑀
𝑖=1
donde Ui es la siguiente muestra de tensión, Ii es otra muestra de corriente, y M es el número de muestras en la ventana de medición. El segundo método es la suma de las potencias activas de armónicos particulares que recibimos a través de FFT:
𝑃 = ∑ 𝑈ℎ𝐼ℎ cos 𝜑ℎ
ℎ
10.8.2 Potencias reactivas de armónicos
De la misma forma que las potencias activas se pueden calcular las potencias reactivas de armónicos:
𝑄ℎ = 𝑈ℎ𝐼ℎ sin 𝜑ℎ El conocimiento de las potencias reactivas de armónicos es información valiosa utilizada en el desarrollo de reactancia de los compensadores paralelos de potencia reactiva. Estos compensadores consisten en ramas LC sintonizadas a la frecuencia específica de armónicos. El signo de las componentes particulares de potencia describe el carácter de carga para este componente. Si el signo es positivo, el carácter es inductivo, y si es negativo es capacitivo. La corriente pasiva recibida de la fuente se puede reducir a cero cuando se cumple la condición para cada armónico2:
𝐵ℎ + 𝐵𝑘ℎ = 0 donde:
2 L.S. Czarnecki: "Las potencias en los circuitos eléctricos con ondas no sinusoidales de corrientes y tensiones", Editorial de la Universidad Tecnológica de Varsovia, Varsovia, 2005, p.109
Ejemplo Si el proveedor genera la potencia activa del armónico PhD = 1 kW, el
destinatario "genera" la potencia de este armónico con el valor PhO = 100 W, la potencia resultante medida en los terminales entre el destinatario y
el proveedor será Ph = PhD – PhO = 0,9 kW.
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Bh – susceptancia del receptor para hº armónico, Bkh – susceptancia del compensador paralelo para hº armónico. Puesto que la complejidad del compensador aumenta proporcionalmente con el número de armónicos sujetos a la compensación, por lo general sólo compensa la componente fundamental y varios armónicos más altos con los valores más altos. Sin embargo, incluso la compensación de la componente fundamental puede mejorar considerablemente el factor de potencia.
10.8.3 Característica de los armónicos en sistemas trifásicos
Los armónicos del orden especificado en los sistemas trifásicos tienen una característica especial, que se presenta a continuación en la tabla:
Orden 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Frecuencia [Hz] 50 100 150 200 250 300 350 400 450
Secuencia (+ positiva, - negativa,
0 cero)
+ – 0 + – 0 + – 0
La fila "Secuencia" se refiere al método de componentes simétricas, que permite la distribución de cualquiera de los tres vectores en los tres conjuntos de vectores: en la secuencia positiva, negativa y cero (más información en la sección dedicada al desequilibrio). Presentamos un ejemplo. Supongamos que el motor trifásico suministrado de una red equilibrada de cuatro conductores (es decir, las tensiones eficaces de fase son iguales, y los
ángulos entre las componentes fundamentales son de 120). El signo "+" en la fila de la secuencia para el primer armónico indica la dirección normal de rotación del eje de motor. Los armónicos de tensión, para los que el signo también es un "+", crean el par rotativo acorde a la dirección de la componente fundamental. Los armónicos de las filas 2, 5, 8, 11 son los armónicos de la secuencia negativa, es decir, crean el par rotativo que contrarresta la dirección normal de rotación del motor, lo que puede provocar la acumulación de calor, el desperdicio de energía y la pérdida de productividad. El último grupo son los armónicos de la secuencia cero, tal como el armónico tercero, sexto y noveno, que no generan ningún par rotativo pero fluyendo a través del devanado de motor causan un calentamiento adicional. A base en estos datos de la tabla se puede observar que la secuencia +, -, 0 se repite para todas las filas sucesivas de los armónicos. La fórmula que une el tipo de secuencia con el orden es muy simple y para k que es un número entero:
Secuencia Orden del armónico de secuencia
positiva "+" 3k +1
negativa "-" 3k – 1
cero "0" 3k
Los armónicos de ordenes pares no aparecen cuando el transcurso es simétrico respecto a la línea de su valor medio, y esta propiedad tienen los transcursos en la mayoría de los sistemas de alimentación. En una situación típica, los niveles medidos de armónicos de ordenes pares tienen el valor mínimo. Si tenemos en cuenta esta propiedad, resulta que el grupo de armónicos con las características menos deseables es el tercero, noveno, décimo, decimoquinto (secuencia cero) y el quinto, undécimo, decimoséptimo (secuencia negativa). Los armónicos de corriente que son los múltiplos del número 3 causan unos problemas adicionales en algunos sistemas. En los sistemas de 4 conductores tienen propiedades muy indeseables cuando se suman en el conductor neutro. Resulta que a diferencia de armónicos de otros ordenes, la suma de los valores instantáneos de las corrientes de fase es cero, las ondas de estos armónicos son en fase conforme entre sí, lo que resulta en la adición de las corrientes de
111
fase de este armónico en el conductor neutro. Esto podría sobrecalentar el cable (sobre todo en los sistemas de distribución, con una sección más pequeña de este conductor que los conductores de fase, y hasta hace poco esto era una práctica común). Por lo tanto, en redes con cargas no lineales y grandes distorsiones de corriente actualmente se recomienda que la sección del cable neutro sea más grande que de los conductores de fase. En los sistemas tipo triángulo, los armónicos de estos ordenes no están presentes en las corrientes lineales (excepto en los sistemas equilibrados), pero circulan en las ramas de la carga causando innecesariamente la pérdida de energía. El carácter de los armónicos particulares como se muestra en la tabla mantiene su precisión total sólo en los sistemas trifásicos equilibrados. Sólo en tales sistemas, el armónico fundamental tiene sólo el carácter de secuencia compatible. En los sistemas reales en los que existe un cierto grado de asimetría de tensión de alimentación y el desequilibrio de carga, hay componentes de secuencia negativa y cero. La medida de este desequilibrio son los factores de asimetría. Precisamente a causa de esta asimetría de la componente fundamental, y también las diferencias en las amplitudes y fases de los armónicos altos en cada fase, también estos armónicos tendrán las secuencia positiva, negativa y cero. Cuanto mayor es el desequilibrio, tanto mayor es el contenido de las otras componentes armónicas.
10.8.4 Estimación de incertidumbre de medición de potencia y energía
Incertidumbre total de medición de potencia y de energía activa y reactiva (componente fundamental) y la potencia de armónicos se basa en general en la siguiente relación (para la energía se omite la incertidumbre adicional de la medición resultante de tiempo por ser mucho menor que otras incertidumbres):
𝛿𝑃,𝑄 ≅ √𝛿𝑈ℎ2 + 𝛿𝐼ℎ
2 + 𝛿𝑝ℎ2
donde: P,Q – incertidumbre de medición de potencia activa o reactiva,
Uh – incertidumbre sumaria de medición de amplitud armónica de tensión (analizador, transformadores, pinzas),
Ih – incertidumbre sumaria de medición de amplitud armónica de corriente (analizador, transformadores, pinzas),
ph – incertidumbre adicional resultante de error de medición de la fase entre armónicos de tensión y corriente.
La incertidumbre ph puede ser determinada, si se conoce el ángulo de desplazamiento de fase para el rango de frecuencia que nos interesa. En la se presenta error de diferencia de fases entre armónicos de tensión y de corriente para el analizador PQM-700 (sin pinzas y transformadores).
Tabla 7. Error de fase del analizador PQM-700 dependiendo de la frecuencia.
Rango de frecuencia 0..200Hz 200..500Hz 500Hz..1kHz 1..2kHz 2..3kHz
Error ≤1 ≤2,5 ≤5 ≤10 ≤15
El error de fase introducido por transformadores y pinzas utilizados en general se puede encontrar en su documentación técnica. En tal caso es necesario estimar el error resultante de fase entre tensión y corriente para la frecuencia que nos interesa e introducido por todos los elementos de medición como: transformadores de tensión y corriente, pinzas y analizador. La incertidumbre de medición resultante de error de fase para la potencia activa de armónicos se puede determinar a base de la relación:
𝛿𝑝ℎ = 100 (1 −cos(𝜑+Δ𝜑)
𝑐𝑜𝑠𝜑) [%] cos 𝜑 ≠ 0,
En cambio, la incertidumbre de medición de potencia reactiva de armónicos se puede determinar a base de la relación:
112
𝛿𝑝ℎ = 100 (1 −sin(𝜑−Δ𝜑)
𝑠𝑖𝑛𝜑) [%] sin 𝜑 ≠ 0,
En ambas fórmulas significa el ángulo real de desplazamiento entre armónicos de corriente
y tensión, y error sumario de fase para la frecuencia dada. De las relaciones presentadas se puede deducir que la incertidumbre de medición de potencia, para el mismo error de fase, depende evidentemente del factor de desplazamiento de fase entre corriente y tensión. Esto se presenta en la 75.
Ejemplo Cálculo de incertidumbre de medición de potencia activa de la componente fundamental.
Condiciones: = 60, URMS Unom , IRMS = 5% Inom.
±√1,02 + 𝛿𝑝ℎ2 %Incertidumbre básica es:
Para el rango de frecuencia de 0 a 200 Hz el error de fase de PQM-700
es 1. Después de sustituir a la relación:
𝛿𝑝ℎ = 100 (1 −𝑐𝑜𝑠(𝜑 + 𝛥𝜑)
𝑐𝑜𝑠𝜑) = 100 (1 −
𝑐𝑜𝑠(61°)
𝑐𝑜𝑠(60°)) = 3,04%
por lo tanto, la incertidumbre de la medición es:
𝛿 = ±√1,02 + 3,042 = ±3,20%
En las mismas condiciones, pero con el desplazamiento de fase = 10, obtendremos:
𝛿𝑝ℎ = 100 (1 −𝑐𝑜𝑠(11°)
𝑐𝑜𝑠(10°)) = 0,32%
y la incertidumbre de la medición será:
𝛿 = ±√1,02 + 0,322 = ±1,05%
Estos cálculos no tienen en cuenta los errores adicionales introducidos por las pinzas de corriente y los transformadores utilizados.
113
Fig. 75. La incertidumbre adicional resultante del error de fase, dependiendo del ángulo de desplazamiento de fase.
10.8.5 Método de medición de los componentes armónicos
Los armónicos se miden de acuerdo con la norma EN 61000-4-7. Esta norma establece la forma de calcular los armónicos particulares. Todo el proceso se compone de varias etapas:
muestreo síncrono (10/12 períodos),
análisis FFT (Transformada Rápida de Fourier),
agrupación. Según la FFT se analiza la ventana de medición de 10/12 períodos (unos 200 ms). Como resultado, recibimos un conjunto de líneas espectrales desde la frecuencia 0 Hz (DC) hasta el 50º armónico (alrededor de 2,5 kHz para 50 Hz o 3 kHz para 60 Hz). La distancia entre las líneas sucesivas depende directamente de la duración de la ventana de medición y es aproximadamente de 5 Hz. El analizador PQM-700 recoge 2.048 muestras por ventana de medición (para la frecuencia de 50 Hz y 60 Hz) por lo tanto se asegura el cumplimiento del requisito para la FFT para que el número de muestras sometido a transformar sea la potencia del número 2. Es importante mantener una sincronización de la frecuencia de muestreo constante con la red. La FFT se puede realizar sólo con los datos que contienen el múltiplo entero del período de la red. El cumplimiento de este requisito es necesario para minimizar la llamada pérdida de espectro que falsifica la información sobre los niveles reales de líneas espectrales. El PQM-700 cumple con estos requisitos, debido a que la frecuencia de muestreo se estabiliza con el sistema de bucle de fase PLL. Ya que la frecuencia de red puede tener fluctuaciones temporales, la norma prevé la agrupación de las líneas principales de los armónicos junto con las líneas en sus inmediaciones. La razón es que la energía de componentes puede pasar parcialmente a las componentes interarmónicas adyacentes. Hay dos métodos de agrupación:
grupo armónico (incluye la línea principal y cinco o seis componentes interarmónicas
114
adyacentes),
subgrupo armónico (incluye la línea principal y una línea adyacente a cado lado).
Fig. 76. Determinación de subgrupos de armónicos (red de 50 Hz).
La norma EN 61000-4-30 recomienda que los analizadores de red utilicen el método de los subgrupos armónicos.
10.8.6 Factor THD
El factor de distorsión armónica THD (en inglés Total Harmonic Distortion) es el indicador más común de distorsión de ondas. En la práctica, se usan dos tipos de este factor:
THDF (THD-F o simplemente THD) – factor de distorsión armónica respecto a la componente fundamental de onda (en inglés fundamental),
THDR (THD-R) – factor de distorsión armónica respecto al valor eficaz (RMS) de onda. En ambos casos, el THD se expresa como un porcentaje. Aquí están las definiciones:
𝑇𝐻𝐷𝐹 =√∑ 𝐴ℎ
2𝑛ℎ=2
𝐴1
× 100%
𝑇𝐻𝐷𝑅 =√∑ 𝐴ℎ
2𝑛ℎ=2
𝐴𝑅𝑀𝑆
× 100%
donde: Ah – valor eficaz del armónico de h.º orden, A1 – valor eficaz de componente fundamental, ARMS – valor eficaz de onda. Limitar el número de armónicos durante el cálculo de THD se debe principalmente a las limitaciones del equipo de medición. Dado que el analizador PQM-700 permite medir los armónicos hasta el 40º orden, el cálculo de THD incluye los armónicos hasta el 40º orden. Hay que recordar que estas dos definiciones darán los valores significativamente diferentes en
Ejemplo Para calcular la componente del tercer armónico en la red de 50 Hz se
debe tomar en cuenta la línea principal de 150 Hz y las líneas adyacentes de 145 Hz y 155 Hz. La amplitud resultante se calcula usando el método
RMS.
115
caso de las ondas muy distorsionadas. THDR no puede exceder el valor del 100%, en cambio THDF no tiene tal límite y puede tener el valor del 200% o más alto. Este caso se puede ver en la medición de corriente muy distorsionada. La distorsión armónica de tensión normalmente no excede un pequeño porcentaje (tanto THDF como THDR); por ejemplo la norma EN 50160 establece el límite del 8% (THDF).
10.9 Desequilibrio
El desequilibrio es un concepto relacionado con los sistemas trifásicos y puede referirse a:
desequilibrio de tensiones de alimentación,
desequilibrio de corrientes de carga,
desequilibrio de receptor. El desequilibrio de tensiones (corrientes) se produce en los sistemas de tres fases, cuando los valores de tensiones (corrientes) son diferentes entre sí y/o los ángulos entre las fases particulares
son diferentes de 120. El desequilibrio de receptor se produce cuando las impedancias de cada rama del receptor no son iguales. Estos fenómenos son particularmente peligrosos para los motores trifásicos en los que incluso una ligera asimetría puede conducir muchas veces a mayores desequilibrios de corrientes. En tales condiciones, el par rotativo de motor se reduce y se producen mayores pérdidas de calor en los devanados y mayor desgaste mecánico. El desequilibrio es también negativo para los transformadores de alimentación. La fuente más común de desequilibrio es la carga desigual de las fases particulares. Un buen ejemplo es la conexión a la red trifásica unas grandes cargas monofásicas, tales como motores de tracción ferroviaria. El PQM-700 puede medir el desequilibrio de tensión y corriente según el método de componentes simétricos. Este método se basa en la suposición de que cada conjunto de tres vectores desequilibrados se puede descomponer en tres grupos de vectores: la componente de secuencia positiva, negativa y cero.
Fig. 77. Ejemplo de determinación de componente de secuencia positiva.
Como ejemplo se muestra el cálculo de componente de secuencia positiva de tensión. De definición:
𝑈+ =1
3(𝑈1𝐴 + 𝑎𝑈1𝐵 + 𝑎2𝑈1𝐶)
donde: U+ es el vector de componente de secuencia positiva, U1A, U1B, U1C son vectores de las componentes fundamentales de las tensiones de fase UA, UB, UC
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𝑎 = 1𝑒𝑗120° = −1
2+
√3
2𝑗
𝑎2 = 1𝑒𝑗240° = −1
2−
√3
2𝑗
La Fig. 77 es una representación gráfica de la determinación de esta componente. Como se puede ver en la definición dada, el vector de componente de secuencia positiva es igual a un tercio de la suma de las componentes: U1A, aU1B, a2 U1C. El operador a y a2 son los vectores con ángulos
de 120 y 240. El procedimiento es el siguiente: vector de tensión U1B se debe girar 120 en sentido contrario al de las agujas del reloj (multiplicación por a) y añadir el vector U1A. A continuación, el
vector U1C se debe girar 240 y añadir a la suma anterior de vectores. E vector resultante es 3U+. El vector U+ es la componente simétrica buscada de la secuencia positiva. Debemos tener en cuenta que en caso de la simetría perfecta (tensiones y ángulos iguales) la componente de secuencia positiva será igual al valor de las tensiones de fase. La componente de secuencia positiva es una medida de similitud entre el grupo examinado de vectores trifásicos al grupo simétrico de vectores de la secuencia positiva. Del mismo modo, la componente de secuencia negativa es una medida de la similitud con el conjunto equilibrado de los vectores de secuencia negativa de tres fases. La componente de secuencia cero existe en el sistema, en el que la suma de las tres tensiones (o corrientes) no es igual a cero. La magnitud ampliamente utilizada en la energética que caracteriza la asimetría de red son los factores de asimetría de la componente de secuencia negativa y cero (fórmulas para la tensión)
𝑢0 =𝑈0
𝑈1∙ 100%
𝑢2 =𝑈2
𝑈1
∙ 100%
donde: u0 – factor de asimetría de componente cero, u2 – factor de asimetría de componente de secuencia negativa, U0 – componente simétrica cero, U1 – componente simétrica positiva, U2 – componente simétrica negativa. El método más conveniente para calcular las componentes simétricas y los factores de desequilibrio es el uso de los números complejos. Los parámetros de vectores son: amplitud de la componente fundamental de tensión (corriente) y su ángulo absoluto de desplazamiento de fase. Ambos valores se obtienen de la transformada FFT.
10.10 Detección de eventos
El PQM-700 ofrece una amplia gama de posibilidades de detección de eventos en la red medida. El evento es la situación en la que el valor del parámetro elegido de la red excede el umbral definido por el usuario. El hecho de aparición del evento se registra en la tarjeta de memoria y contiene la información como:
tipo de parámetro,
canal en el que se produjo el evento,
inicio y fin de evento,
valor umbral fijado por el usuario,
valor del parámetro extremo medido durante el evento,
valor medio del parámetro medido durante el evento. Dependiendo del tipo de parámetro se puede establecer uno, dos o tres umbrales, que serán controlados por el analizador. La tabla contiene todos los parámetros para que los eventos puedan ser detectados dependiendo del tipo de umbral.
117
Tabla 8. Tipos de umbrales de eventos para los parámetros particulares.
Parámetro Interrupción Hueco Sobretensión Mínimo Máximo
U Valor eficaz de tensión (1)
UDC Componente constante de tensión
f Frecuencia
CF U Factor de pico de tensión
u2 Factor de desequilibrio de componente de secuencia
negativa de tensión
Pst Indicador de parpadeo de luz Pst
Plt Indicador de parpadeo de luz PIt
I Valor eficaz de corriente CF I Factor de pico de corriente
i2 Factor de desequilibrio de componente de secuencia
negativa de corriente
P Potencia activa
Q1, QB Potencia reactiva
S Potencia aparente
D, SN Potencia de distorsión
PF Factor de potencia
cos Factor de desplazamiento de fase
tg Factor de tangente
EP+, EP- Energía activa (consumida y
devuelta)
EQ+, EQ- Energía reactiva (consumida y
devuelta)
ES Energía aparente
THDF U Factor THDF de tensión
Uh2..Uh40
Amplitudes de armónicos de tensión
(orden n = 2…40)
THDF I Factor THDF de corriente
Ih2..Ih40 Amplitudes de armónicos de
corriente (orden n = 2…40)
(1) se refiere a la tensión UN-PE Algunos parámetros pueden tener tanto los valores positivos como negativos. Un ejemplo es la potencia activa, la potencia reactiva y el factor de potencia. Dado que el umbral de detección de eventos sólo puede ser positivo, con el fin de asegurar la correcta detección de eventos para estos parámetros, el analizador compara los valores absolutos de estos parámetros con el umbral establecido.
Ejemplo El umbral de evento de la potencia activa se establece en 10 kW. Si la carga tiene el carácter de generador, la potencia activa tendrá un signo negativo después de conectar correctamente la pinza de corriente. Si el valor absoluto medido de la potencia activa supera el umbral, es decir, 10 kW (p.ej. 11 kW) se registrará el evento del que se ha superado el valor de la máxima potencia activa.
118
Hay dos tipos de parámetros: el valor eficaz de tensión y el valor eficaz de corriente pueden generar eventos y el usuario puede completarlos con el registro de las ondas instantáneas (oscilogramas). Las formas de onda de canales activos (de tensión y corriente) se almacenan por el analizador al principio y al final del evento. En ambos casos, se registran seis períodos: dos antes del comienzo (final) del evento y cuatro después del comienzo (final). Las formas de onda se almacenan en formato de 8 bits con una frecuencia de muestreo de 10,24 kHz. La información sobre el evento es guardada en el momento de finalizar. En algunos casos puede ocurrir que en el momento de finalizar el registro algún evento estaba activo (p.ej. duraba el hueco de tensión). Información sobre este evento también se guarda pero con las siguientes modificaciones:
no hay tiempo de finalización de evento,
el valor extremo se calcula sólo para el período hasta la detención de registro,
no se menciona el valor medio,
sólo está disponible el oscilograma de comienzo para los eventos relacionados con la tensión o la corriente eficaz.
Para evitar la detección repetida de eventos, cuando el valor del parámetro fluctúa en torno al umbral, se introdujo la histéresis de detección de eventos definida por el usuario. Se la define en porcentaje de la siguiente manera:
para los eventos del valor eficaz de tensión es un porcentaje del valor nominal de tensión (p.ej. 2% de 230 V, es decir, 4,6 V),
para eventos del valor eficaz de corriente es el porcentaje del rango nominal de corriente (p.ej. para la pinza C-4 y la falta de transformadores de corriente, la histéresis del 2% es igual a 0,02 × 1000A = 20A,
para los otros parámetros, la histéresis se define como el porcentaje del umbral máximo (p.ej. si el umbral máximo para el factor de cresta de corriente fue establecido a 4,0, entonces la histéresis es 0,02 × 4,0 = 0,08.
10.11 Detección de huecos, sobretensiones e interrupciones de tensión
Huecos, sobretensiones e interrupciones de tensión son las perturbaciones de la red, durante estos eventos la tensión eficaz es significativamente diferente del valor nominal. Cada uno de estos tres estados puede ser detectado por el analizador después de activar la detección de eventos y determinar los umbrales por parte de usuario. El hueco de tensión es un estado en el que la tensión eficaz es menor que el umbral fijado por el usuario. La base de la medición del hueco es el valor URMS(1/2), es decir, el valor eficaz periódico actualizado cada semiperíodo. Definición de hueco (según la norma EN 61000-4-30): El hueco de tensión comienza en el momento en el que la tensión URMS(1/2) cae por debajo del umbral y termina en el momento en el que el valor eficaz de tensión URMS(1/2) es igual o mayor que el umbral del hueco aumentado por la histéresis de tensión. El umbral de hueco se ajusta normalmente al 90% Unom. Durante el hueco, el analizador almacena el valor registrado mínimo de la tensión (este valor es llamado la tensión residual Ures y es uno de los parámetros que caracterizan el hueco) y el valor medio de tensión.
119
Fig. 78. Sobretensiones, huecos e interrupciones de tensión.
La interrupción de alimentación es un estado en el que la tensión URMS(1/2) es menor que el umbral definido para la interrupción. El umbral de interrupción se fija generalmente mucho menor que el umbral de hueco, es alrededor de 1..10% Unom. La interrupción de tensión comienza en el momento en el que la tensión URMS(1/2) cae por debajo del umbral de interrupción y termina en el momento en el que el valor eficaz de tensión URMS(1/2) es igual o mayor que el umbral de interrupción aumentado por la histéresis de tensión. Durante la interrupción, el analizador guarda la tensión mínima registrada y el valor medio de tensión. La sobretensión es un estado del valor alto de tensión. El umbral de sobretensión se fija generalmente a un 110% Unom. La sobretensión comienza en el momento en el que la tensión URMS(1/2) sube por encima del umbral de sobretensión y termina en el momento en que el valor de tensión URMS(1/2) es igual o menor que el umbral de sobretensión disminuido por la histéresis de tensión. Durante la sobretensión, el analizador guarda la tensión máxima registrada y el valor medio de tensión. La histéresis para los tres estados es la misma y se
Fig. 79. Determinar el valor Urms(1/2)
120
expresa como el valor en porcentaje de la tensión nominal determinado por el usuario (parámetro Histéresis de detección de eventos). El analizador almacena la hora de inicio y final del evento (con una precisión de semiperíodo). La duración mínima del evento de hueco, interrupción y sobretensión es la mitad del período. Los valores URMS(1/2) se determinan durante 1 período en el momento del paso por cero del componente fundamental de tensión y son actualizados cada medio ciclo independientemente para cada canal de tensión. Esto significa que estos valores se obtienen en diferentes momentos para diferentes canales. muestra el método para determinar el valor RMS1/2 usando el ejemplo de dos fases de tensión. Información sobre el paso por cero de la componente fundamental se obtiene mediante FFT.
10.12 Curvas CBEMA y ANSI
La curva CBEMA fue propuesta por primera vez en los años 70 del siglo pasado por la organización de la que proviene el nombre de la curva, Computer and Business Equipment Manufacturers Association (ahora es la organización ITI, Information Technology Industry), que agrupa a los fabricantes de equipos informáticos y de oficina. La curva se utilizó como una indicación en la construcción de alimentadores de red y presentaba originalmente el gráfico de tolerancia de equipo para el tamaño y la duración de las perturbaciones en la red eléctrica. Más tarde, la curva era utilizada en el diseño de equipos sensibles a las fluctuaciones de tensión como el intervalo de referencia en el que el equipo debe funcionar correctamente. Finalmente la curva comenzó a ser ampliamente utilizada en el análisis de la calidad de alimentación respecto a las perturbaciones como sobretensión, interrupción y hueco en la red. En el gráfico, en el eje vertical se muestra la tensión especificada como un porcentaje respecto al valor nominal, y en el eje horizontal la unidad es el tiempo (en escala logarítmica). La parte media del gráfico (entre las curvas) representa el área del trabajo correcto del dispositivo. La zona superior establece los estados de tensión más alta que pueden causar daños o disparo de protección contra la sobretensión, el área debajo de las curvas se refiere a la situación de baja tensión en la red, lo que podría interrumpir el suministro de energía o la escasez temporal de energía e influir en un funcionamiento incorrecto del equipo.
121
Fig. 80. Curvas de tolerancia de tensión de alimentación ANSI (ITIC) y CBEMA.
Como muestra el gráfico, existe una relación entre la tensión y el tiempo de aparición del evento. Por ejemplo, el exceso de tensión a nivel del 200%Unom y la duración de 1 ms en los casos típicos no da lugar a fallo o mal funcionamiento (punto entre las curvas), pero la perturbación de esta amplitud que dura medio período de la red puede tener malas consecuencias (punto por encima de ambas curvas). En general se considera que en una situación típica, los eventos que se producen en la red eléctrica cuando se trata del valor de la tensión de red deben estar en la zona central de la tabla (entre las curvas) y entonces no deberían conducir a fallos de funcionamiento o daños de dispositivos conectados. Los fabricantes de dispositivos (especialmente las fuentes de alimentación) a menudo se guían por este gráfico cuando diseñan para garantizar su funcionamiento sin averías y el mantenimiento de la tensión de salida adecuada en esta área. Hay que tener en cuenta, que la curva representa los casos típicos y no puede garantizar el funcionamiento correcto de cada dispositivo, ya que la tolerancia a la perturbación varía. La curva ITIC es el sucesor del la curva CBEMA, fue desarrollada por ITI en 1994 y modificada posteriormente a su forma actual en 2000. Esta curva fue adaptada por el Instituto Americano de Normalización ANSI (en inglés American National Standards Institute). Las dos curvas se muestran en la Fig. 80. El programa Sonel Análisis posibilita modificar los puntos característicos de las curvas, lo que permite que se adapten a las necesidades específicas del usuario (ver el punto 9.3.5).
122
10.13 Cálculo de la media de los resultados de las mediciones
La supervisión de red durante un período de tiempo más largo significa la acumulación de grandes cantidades de datos. Para que sea posible el análisis de datos era necesario introducir mecanismos que reduzcan el tamaño de los datos a un tamaño aceptable tanto para la máquina como el hombre. Un ejemplo es el examen de la red para el cumplimiento de la calidad eléctrica EN 50160. El período básico de pruebas de la red es de una semana. Si guardamos todos los valores eficaces de tensión de 200 milisegundos obtenemos 3.024.000 mediciones. El procesamiento de esta cantidad de datos puede ser largo y difícil. Por lo tanto, se promedian los datos, lo que implica que para el análisis se registra un único valor para un período de tiempo especificado. Para la norma EN-50160 el período establecido es de 10 minutos. En este caso, el analizador calcula el valor medio de 10 minutos basándose en unos 3000 valores de 200 milisegundos (aproximadamente, ya que el valor de 200 milisegundos es en realidad el valor de 10/12 períodos sincronizado con la frecuencia de red). Cada 10 minutos se almacena el siguiente valor medio de tensión, lo que conduce a guardar "sólo" 1008 resultados de medición. La Fig. 81 muestra cómo el analizador PQM-700 determina el valor medio para los tiempos mayores o iguales a 10 segundos, se presenta un ejemplo de tiempo de cálculo de media durante 10 minutos. Este método cumple con los requisitos para la clase A de la norma PN-EN 61000-4-30:2009.
Fig. 81. Determinación de períodos del cálculo de media más largos (o iguales) a 10 segundos (por ejemplo para 10 minutos)
Los valores medios se sincronizan con el reloj en tiempo real de la siguiente manera. Cuando el reloj mide el siguiente múltiplo entero del período para el cálculo de la media, la medición actual de 10/12 períodos se añade como la última medición para el valor medio (kª medición en la 81). Al mismo tiempo el período para el cálculo de la media que acaba de terminar, recibe la etiqueta de tiempo correspondiente a su finalización. La siguiente medición de 10/12 períodos es la primera medición en el siguiente intervalo de cálculo de la media. Esta situación es un poco diferente en tiempos menores a 10 segundos. Aunque todos los períodos se expresan en unidades de tiempo (200 ms, 1 s, 3 s, 5 s), en realidad se miden en múltiplos del período de red. Por ejemplo, la selección del intervalo de tiempo de 3 segundos significa el tiempo de cálculo de la media durante 150/180 períodos de red (15 mediciones de 10/12 períodos).
123
Fig. 82. Determinación de intervalos de cálculo de media más cortos que 10 segundos (por ejemplo para el cálculo de promediación de 3 segundos)
El método de determinación de los valores medios de dichos períodos muestra la 82. Aquí no se aplica la sincronización con el reloj de tiempo real. Después de recoger un determinado número de medidas de 10/12 períodos, el intervalo actual de cálculo de la media se termina y comienza el siguiente. La etiqueta de tiempo corresponde al final del período. Ya que se promedian las mediciones, se pierden los valores extremos. Cuando la información sobre los valores límite del parámetro medido es importante, el usuario puede utilizar la opción de medir el valor mínimo, máximo e instantáneo durante el período de cálculo de la media. Si se mide el parámetro durante 10/12 períodos, el valor máximo y mínimo es respectivamente el valor más grande y más pequeño de 10/12 períodos medidos en un intervalo dado. En cambio, el valor actual es el valor último de 10/12 períodos en el intervalo dado para promediar. En caso de los valores eficaces de tensiones y corrientes, el método de búsqueda de los valores mínimos y máximos es más flexible y es controlado por el parámetro Período para determinar el valor mín./máx. El usuario puede usar las siguientes opciones: semiperíodo, 200 ms, 1 s, 3 s y 5 s. La selección de semiperíodo permite buscar el valor mínimo y máximo con la sensibilidad más alta, con la precisión hasta el valor Urms(1/2). Ampliando este tiempo se buscan los valores menos extremos, por ejemplo, en caso de 5 segundos primero se calcula el valor medio de 5 segundos, que luego se utiliza para encontrar el valor mínimo y máximo. Esto da menos sensibilidad a los cambios instantáneos del valor medido. Nota: igual que en caso de los períodos de cálculo de la media menores a 10 segundos, los tiempos de 200 ms, 1 s, 3 s y 5 s son de hecho expresados en múltiplos del periodo de la red, respectivamente, 10/12, 50/60, 150/180 y 250/300 períodos de red. La selección del tiempo adecuado para calcular la media no es una tarea sencilla. En gran medida esta selección está condicionada por el tipo de interferencias presentes en la red y las expectativas del usuario respecto al análisis final de los datos. A menudo hay una situación en la que sólo se es consciente de la existencia de ciertos problemas en la red de abastecimiento y las mediciones con el analizador deben ayudar a identificar la causa exacta. En tal situación, es mejor usar tiempos de cálculo de la media más cortos (por ejemplo de 10 segundos) y activar el registro de los valores mínimos y máximos (en este caso para las tensiones y corrientes se recomienda elegir el intervalo más corto posible de determinación del valor mínimo y máximo, que es la mitad del período). El corto tiempo de cálculo de la media permite hacer los gráficos más precisos de cambio de los parámetros en el tiempo; los mínimos y máximos se detectan y se guardan. Los registros con cortos tiempos de cálculo de la media se realizan normalmente en un período de tiempo bastante limitado, principalmente debido al rápido crecimiento de los datos, el propósito de dicho registro es detectar la posible causa de anomalías en lugar del análisis a largo plazo. El registro con el corto tiempo de cálculo de la media puede ser suficiente para evaluar el rendimiento de la red y las perturbaciones que aparecen en ella. Sin embargo, la información detallada se puede conseguir posiblemente durante un período de tiempo más largo (en minutos)
124
registrando el valor mínimo y máximo y la detección de eventos activa. Una ventaja importante de esta situación es que el volumen de los datos registrados es mucho menor , lo que significa una lectura y análisis más rápida. La prueba de calidad de alimentación se lleva a cabo de conformidad con los criterios de la norma EN 50160. En este caso, el análisis se lleva a cabo durante un período más largo (p.ej. 7 días), por lo tanto el tiempo de cálculo de la media seleccionado también es largo, es de 10 minutos. Hay que tener en cuenta que no existe un ajuste ideal para establecer el tiempo de cálculo de la media y otros parámetros o umbrales de eventos. Cada red es diferente y hay diferentes objetivos para examinar la red. Por lo tanto, la configuración óptima del analizador puede requerir varios intentos y también depende de la experiencia del operario.
10.14 Medición de frecuencia
La señal para la medición de los valores de frecuencia de 10 segundos viene del canal de tensión L1. Esta es la misma señal que se utiliza para sincronizar el bucle PLL. La señal de trayectoria L1 se aplica al filtro de paso de banda de segundo orden cuyo paso de banda se fijó en el rango de 40..70 Hz. Este filtro sirve para reducir el nivel de armónicos. A continuación, de la forma de onda filtrada se crea la señal cuadrada. Durante el ciclo de medición de 10 segundos se cuenta el número de períodos de la señal y su duración. Los intervalos de 10 segundos se determinan por el reloj de tiempo real (que es un múltiplo entero del tiempo de 10 segundos). La frecuencia se calcula como la relación del número de períodos contados y su duración.
125
11 Fórmulas de cálculo
11.1 Red monofásica
Red monofásica
Parámetro
Método de cálculo Nombre Símbolo Unidad
Tensión eficaz (True RMS)
UA V
𝑈𝐴 = √1
𝑀∑ 𝑈𝑖
2
𝑀
𝑖=1
donde Ui es la siguiente muestra de la tensión UA-N M = 2560 para la red de 50 Hz M = 3072 para la red de 60 Hz
Componente constante de tensión
UADC V
𝑈𝐴𝐷𝐶 =1
𝑀∑ 𝑈𝑖
𝑀
𝑖=1
donde Ui es siguiente muestra de la tensión UA-N M = 2560 para la red de 50 Hz M = 3072 para la red de 60 Hz
Frecuencia f Hz
número de los períodos enteros de tensión UA-N contados
durante el intervalo de 10 s de tiempo de reloj dividido por la duración total de los períodos completos
Corriente eficaz (True RMS)
IA A
𝐼𝐴 = √1
𝑀∑ 𝐼𝑖
2
𝑀
𝑖=1
donde Ii es siguiente muestra de la corriente IA M = 2560 para la red de 50 Hz M = 3072 para la red de 60 Hz
Componente constante de corriente
IADC A
𝐼𝐴𝐷𝐶 =1
𝑀∑ 𝐼𝑖
𝑀
𝑖=1
donde Ii es siguiente muestra de la corriente IA M = 2560 para la red de 50 Hz M = 3072 para la red de 60 Hz
Potencia activa P W
𝑃 =1
𝑀∑ 𝑈𝑖𝐼𝑖
𝑀
𝑖=1
donde Ui es siguiente muestra de la tensión UA-N Ii es sigueinte muestra de la corriente IA
M = 2560 para la red de 50 Hz M = 3072 para la red de 60 Hz
Potencia reactiva definida por Budeanu
QB var
𝑄𝐵 = ∑ 𝑈ℎ𝐼ℎ sin 𝜑ℎ
50
ℎ=1
donde Uh es hº armónico de tensión UA-N Ih es hº armónico de corriente IA
h es hº ángulo entre los armónicos Uh y Ih
Potencia reactiva de la componente fundamental
Q1 var
𝑄1 = 𝑈1𝐼1 sin 𝜑1 donde U1 es la componente fundamental de tensión UA-N
I1 es la componente fundamental de corriente IA
1 es el ángulo entre las componentes fundamentales U1 y I1
Potencia aparente S VA 𝑆 = 𝑈𝐴𝑅𝑀𝑆𝐼𝐴𝑅𝑀𝑆
Potencia aparente de distorsión
SN VA 𝑆𝑁 = √𝑆2 − (𝑈1𝐼1)2
126
Potencia de distorsión definida por Budeanu
DB var 𝐷𝐵 = √𝑆2 − 𝑃2 − 𝑄𝐵2
Factor de potencia PF - 𝑃𝐹 =
𝑃
𝑆
Si PF < 0 carga tiene el carácter de generador Si PF > 0 la carga tiene el carácter de receptor
Factor de desplazamiento de fase
cos
DPF -
cos 𝜑 = 𝐷𝑃𝐹 = cos(𝜑𝑈1− 𝜑𝐼1
)
donde U1 es el ángulo absoluto de la componente fundamental de la tensión UA-N
I1 es el ángulo absoluto de la componente fundamental de la corriente IA
Tangente tg -
𝑡𝑔𝜑 =𝑄
𝑃
donde: Q = QB cuando se ha elegido el método de Budeanu,
Q = Q1 cuando se ha elegido el método IEEE 1459
Componentes armónicas de tensión y corriente
Uhx
Ihx
V A
método de los subgrupos armónicos según PN-EN 61000-4-7
x (orden del armónico) = 1..50
Factor de distorsión armónica de tensión se refiere a la componente
fundamental
THDUF - 𝑇𝐻𝐷𝑈𝐹 =
√∑ 𝑈ℎ240
ℎ=2
𝑈1× 100%
donde Uh es hº armónico de tensión UA-N U1 es la componente fundamental de tensión UA-N
Factor de distorsión armónica de tensión se refiere al valor eficaz
THDUR - 𝑇𝐻𝐷𝑈𝑅 =
√∑ 𝑈ℎ240
ℎ=2
𝑈𝐴𝑅𝑀𝑆× 100%
donde Uh es hº armónico de tensión UA-N
Factor de distorsión armónica de corriente se refiere a la componente
fundamental
THDIF - 𝑇𝐻𝐷𝐼𝐹 =
√∑ 𝐼ℎ240
ℎ=2
𝐼1× 100%
donde Ih es hº armónico de corriente IA I1 es la componente fundamental de corriente IA
Factor de distorsión
armónica de corriente se refiere al valor eficaz
THDIR - 𝑇𝐻𝐷𝐼𝑅 =
√∑ 𝐼ℎ240
ℎ=2
𝐼𝐴𝑅𝑀𝑆× 100%
donde Ih es hº armónico de corriente IA
Factor de pico de tensión CFU -
𝐶𝐹𝑈 =𝑚𝑎𝑥|𝑈𝑖|
𝑈𝐴𝑅𝑀𝑆
𝑚𝑎𝑥|𝑈𝑖|Cuando el operario expresa el valor más grande de los valores absolutos de muestras de tensión UA-N
i = 2560 para la red de 50 Hz i = 3072 para la red de 60 Hz
Factor de pico de corriente
CFI -
𝐶𝐹𝐼 =𝑚𝑎𝑥|𝐼𝑖|
𝐼𝐴𝑅𝑀𝑆
𝑚𝑎𝑥|𝐼𝑖|Cuando el operario expresa el valor más grande de los valores absolutos de muestras de corriente IA
i = 2560 para la red de 50 Hz i = 3072 para la red de 60 Hz
Flicker de corta duración Pst - calculado de acuerdo con la norma PN-EN 61000-4-15
Flicker de larga duración Plt - 𝑃𝐿𝑇 =
1
3√∑(𝑃𝑆𝑇𝑖)3
12
𝑖=1
donde PSTi es el siguiente indicador de parpadeo de corta duración
127
Energía activa (consumida y devuelta)
EP+ EP-
Wh
𝐸𝑃+ = ∑ 𝑃+(𝑖)𝑇(𝑖)
𝑚
𝑖=1
𝑃+(𝑖) = {𝑃(𝑖) 𝑑𝑙𝑎 𝑃(𝑖) > 0
0 𝑑𝑙𝑎 𝑃(𝑖) ≤ 0
𝐸𝑃− = ∑ 𝑃−(𝑖)𝑇(𝑖)
𝑚
𝑖=1
𝑃−(𝑖) = {|𝑃(𝑖)| 𝑑𝑙𝑎 𝑃(𝑖) < 0
0 𝑑𝑙𝑎 𝑃(𝑖) ≥ 0
donde: i es el siguiente número de la ventana de medición de
10/12 períodos P(i)representa el valor de la potencia activa P calculada
en la iª ventana de medición T(i) representa el tiempo de duración de iª ventana de
medición en las horas
Energía reactiva definida por Budeanu
(consumida y devuelta)
EQB+ EQB-
varh
𝐸𝑄𝐵+ = ∑ 𝑄𝐵+(𝑖)𝑇(𝑖)
𝑚
𝑖=1
𝑄𝐵+(𝑖) = {𝑄𝐵(𝑖) 𝑑𝑙𝑎 𝑄𝐵(𝑖) > 0
0 𝑑𝑙𝑎 𝑄𝐵(𝑖) ≤ 0
𝐸𝑄𝐵− = ∑ 𝑄𝐵−(𝑖)𝑇(𝑖)
𝑚
𝑖=1
𝑄𝐵−(𝑖) = {|𝑄𝐵(𝑖) | 𝑑𝑙𝑎 𝑄𝐵(𝑖) < 0
0 𝑑𝑙𝑎 𝑄𝐵(𝑖) ≥ 0
donde: i es el siguiente número de la ventana de medición de
10/12 períodos QB(i) representa el valor de la potencia reactiva definida
por Budeanu QB calculada en iª ventana de medición T(i) representa el tiempo de duración de iª ventana de
medición en las horas
Energía reactiva de componente fundamental (consumida y devuelta)
EQ1+
EQ1- varh
𝐸𝑄1+ = ∑ 𝑄1+(𝑖)𝑇(𝑖)
𝑚
𝑖=1
𝑄1+(𝑖) = {𝑄1(𝑖) 𝑑𝑙𝑎 𝑄1(𝑖) > 0
0 𝑑𝑙𝑎 𝑄1(𝑖) ≤ 0
𝐸𝑄1− = ∑ 𝑄1−(𝑖)𝑇(𝑖)
𝑚
𝑖=1
𝑄1−(𝑖) = {|𝑄1(𝑖) | 𝑑𝑙𝑎 𝑄1(𝑖) < 0
0 𝑑𝑙𝑎 𝑄1(𝑖) ≥ 0
donde: i es el siguiente número de la ventana de medición de
10/12 períodos Q1(i) representa el valor de la potencia reactiva de
componente fundamental Q1 calculada en iª ventana de medición
T(i) representa el tiempo de duración de iª ventana de medición en las horas
128
Energía aparente ES VAh
𝐸𝑆 = ∑ 𝑆(𝑖)𝑇(𝑖)
𝑚
𝑖=1
donde: i es el siguiente número de la ventana de medición de
10/12 períodos S(i) representa el valor de la potencia aparente S
calculada en iª ventana de medición T(i) representa el tiempo de duración de iª ventana de
medición en las horas
11.2 Red bifásica
Red bifásica (los parámetros no mencionados se calculan como para la red monofásica)
Parámetro Método de cálculo
Nombre Símbolo Unidad
Potencia activa total Ptot W 𝑃𝑡𝑜𝑡 = 𝑃𝐴 + 𝑃𝐵
Potencia reactiva total definida por Budeanu
QBtot var 𝑄𝐵𝑡𝑜𝑡 = 𝑄𝐵𝐴 + 𝑄𝐵𝐵
Potencia reactiva total de componente fundamental
Q1tot var 𝑄1𝑡𝑜𝑡 = 𝑄1𝐴 + 𝑄1𝐵
Potencia aparente total Stot VA 𝑆𝑡𝑜𝑡 = 𝑆𝐴 + 𝑆𝐵
Potencia aparente total de distorsión
SNtot VA 𝑆𝑁𝑡𝑜𝑡 = 𝑆𝑁𝐴 + 𝑆𝑁𝐵
Potencia de distorsión total definida por
Budeanu DBtot var 𝐷𝐵𝑡𝑜𝑡 = 𝐷𝐵𝐴 + 𝐷𝐵𝐵
Factor de potencia total PFtot - 𝑃𝐹𝑡𝑜𝑡 =𝑃𝑡𝑜𝑡
𝑆𝑡𝑜𝑡
Factor total de desplazamiento de fase
costot
DPFtot - cos 𝜑𝑡𝑜𝑡 = 𝐷𝑃𝐹𝑡𝑜𝑡 =
1
2(cos 𝜑𝐴 + cos𝜑𝐵)
Tangente total tgtot -
𝑡𝑔𝜑𝑡𝑜𝑡 =𝑄𝑡𝑜𝑡
𝑃𝑡𝑜𝑡
donde: Qtot = QBtot cuando se ha elegido el método de Budeanu,
Qtot = Q1tot cuando se ha elegido el método IEEE 1459
Energía activa total (consumida y devuelta)
EP+tot EP-tot
Wh 𝐸𝑃+𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑃+𝐴 + 𝐸𝑃+𝐵
𝐸𝑃−𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑃−𝐴 + 𝐸𝑃−𝐵
Energía reactiva total definida por Budeanu
(consumida y devuelta)
EQB+tot EQB-tot
varh 𝐸𝑄𝐵+𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑄𝐵+𝐴 + 𝐸𝑄𝐵+𝐵
𝐸𝑄𝐵−𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑄𝐵−𝐴 + 𝐸𝑄𝐵−𝐵
Energía reactiva total de componente fundamental (consumida y devuelta)
EQ1+tot EQ1-tot
varh 𝐸𝑄1+𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑄1+𝐴 + 𝐸𝑄1+𝐵
𝐸𝑄1−𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑄1−𝐴 + 𝐸𝑄1−𝐵
Energía aparente total EStot VAh 𝐸𝑆𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑆𝐴 + 𝐸𝑆𝐵
129
11.3 Red trifásica tipo estrella con N
Red trifásica tipo estrella con N (parámetros no mencionados se calculan como para la red monofásica)
Parámetro Método de cálculo
Nombre Símbolo Unidad
Potencia activa total Ptot W 𝑃𝑡𝑜𝑡 = 𝑃𝐴 + 𝑃𝐵 + 𝑃𝐶
Potencia reactiva total definida por Budeanu
QBtot var 𝑄𝐵𝑡𝑜𝑡 = 𝑄𝐵𝐴 + 𝑄𝐵𝐵 + 𝑄𝐵𝐶
Potencia reactiva total según IEEE 1459
Q1+ var
𝑄1+ = 3𝑈1
+𝐼1+ sin 𝜑1
+ donde:
U1+ es componente de secuencia positiva de tensión (de
componente fundamental) I1+ es componente de secuencia positiva de corriente
(de componente fundamental)
1+ es el ángulo entre las componentes U1+ yI1+
Potencia aparente eficaz Se VA
𝑆𝑒 = 3𝑈𝑒𝐼𝑒 donde:
𝑈𝑒 = √3(𝑈𝐴2 + 𝑈𝐵
2 + 𝑈𝐶2) + 𝑈𝐴𝐵
2+ 𝑈𝐵𝐶
2 + 𝑈𝐶𝐴2
18
𝐼𝑒 = √𝐼𝐴
2 + 𝐼𝐵2 + 𝐼𝐶
2 + 𝐼𝑁2
3
Potencia aparente eficaz
de distorsión SeN VA
𝑆𝑒𝑁 = √𝑆𝑒2 + 𝑆𝑒1
2
donde: 𝑆𝑒1 = 3𝑈𝑒1𝐼𝑒1
𝑈𝑒1 = √3(𝑈𝐴12 + 𝑈𝐵1
2 + 𝑈𝐶12) + 𝑈𝐴𝐵1
2+ 𝑈𝐵𝐶1
2 + 𝑈𝐶𝐴12
18
𝐼𝑒1 = √𝐼𝐴1
2 + 𝐼𝐵12 + 𝐼𝐶1
2 + 𝐼𝑁12
3
Potencia de distorsión total definida por
Budeanu DBtot var 𝐷𝐵𝑡𝑜𝑡 = 𝐷𝐵𝐴 + 𝐷𝐵𝐵 + 𝐷𝐵𝐶
Factor de potencia total PFtot - 𝑃𝐹𝑡𝑜𝑡 =𝑃𝑡𝑜𝑡
𝑆𝑒
Factor total de desplazamiento de fase
costot DPFtot
- cos 𝜑𝑡𝑜𝑡 = 𝐷𝑃𝐹𝑡𝑜𝑡 =1
3(cos 𝜑𝐴 + cos𝜑𝐵 + cos𝜑𝐶)
Tangente total tgtot -
𝑡𝑔𝜑𝑡𝑜𝑡 =𝑄𝑡𝑜𝑡
𝑃𝑡𝑜𝑡
donde: Qtot = QBtot cuando se ha elegido el método de Budeanu,
Qtot = Q1tot cuando se ha elegido el método IEEE 1459
Energía activa total (consumida y devuelta)
EP+tot EP-tot
Wh 𝐸𝑃+𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑃+𝐴 + 𝐸𝑃+𝐵 + 𝐸𝑃+𝐶
𝐸𝑃−𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑃−𝐴 + 𝐸𝑃−𝐵 + 𝐸𝑃−𝐶
130
Energía reactiva total definida por Budeanu
(consumida y devuelta)
EQB+tot EQB-tot
varh
𝐸𝑄𝐵+𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑄𝐵+𝐴 + 𝐸𝑄𝐵+𝐵 + 𝐸𝑄𝐵+𝐶
𝐸𝑄𝐵−𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑄𝐵−𝐴 + 𝐸𝑄𝐵−𝐵 + 𝐸𝑄𝐵−𝐶
Energía reactiva total de componente fundamental (consumida y devuelta)
EQ1+tot EQ1-tot
varh
𝐸𝑄1+𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑄1+𝐴 + 𝐸𝑄1+𝐵 + 𝐸𝑄1+𝐶
𝐸𝑄1−𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑄1−𝐴 + 𝐸𝑄1−𝐵 + 𝐸𝑄1−𝐶
Energía aparente total EStot VAh
𝐸𝑆𝑡𝑜𝑡 = ∑ 𝑆𝑒(𝑖)𝑇(𝑖)
𝑚
𝑖=1
donde: i es el siguiente número de la ventana de medición de
10/12 períodos Se(i) representa el valor de la potencia aparente eficaz
Se calculada en yª ventana de medición T(i) representa el tiempo de duración de iª ventana de
medición en las horas
Valor eficaz de tensión de componente de
secuencia cero U0 V
𝑈0 =1
3(𝑈𝐴1 + 𝑈𝐵1 + 𝑈𝐶1)
𝑈0 = 𝑚𝑎𝑔(𝑈0)
donde UA1, UB1, UC1 son vectores de las componentes
fundamentales de las tensiones de fase UA, UB, UC Operador mag() significa el módulo del vector
Valor eficaz de tensión de componente de secuencia positiva
U1 V
𝑈1 =1
3(𝑈𝐴1 + 𝑎𝑈𝐵1 + 𝑎2𝑈𝐶1)
𝑈1 = 𝑚𝑎𝑔(𝑈1)
donde UA1, UB1, UC1 son vectores de las componentes
fundamentales de las tensiones de fase UA, UB, UC Operador mag() significa el módulo del vector
𝑎 = 1𝑒𝑗120° = −1
2+
√3
2𝑗
𝑎2 = 1𝑒𝑗240° = −1
2−
√3
2𝑗
Valor eficaz de tensión de componente de secuencia negativa
U2 V
𝑈2 =1
3(𝑈𝐴1 + 𝑎2𝑈𝐵1 + 𝑎𝑈𝐶1)
𝑈2 = 𝑚𝑎𝑔(𝑈2)
donde UA1, UB1, UC1 son vectores de las componentes
fundamentales de las tensiones de fase UA, UB, UC Operador mag() significa el módulo del vector
𝑎 = 1𝑒𝑗120° = −1
2+
√3
2𝑗
𝑎2 = 1𝑒𝑗240° = −1
2−
√3
2𝑗
Factor de desequilibrio de tensión de
componente de secuencia cero
u0 % 𝑢0 =𝑈0
𝑈1∙ 100%
Factor de desequilibrio de tensión de
componente de secuencia negativa
u2 % 𝑢2 =𝑈2
𝑈1∙ 100%
131
Componente de secuencia cero de
corriente I0 A
𝐼0 =1
3(𝐼𝐴1 + 𝐼𝐵1 + 𝐼𝐶1)
𝐼0 = 𝑚𝑎𝑔(𝐼0)
donde IA1, IB1, IC1 son vectores de las componentes fundamentales de las corrientes de fase IA, IB, IC Operador mag() significa el módulo del vector
Valor eficaz de corriente de componente de secuencia positiva
I1 A
𝐼1 =1
3(𝐼𝐴1 + 𝑎𝐼𝐵1 + 𝑎2𝐼𝐶1)
𝐼1 = 𝑚𝑎𝑔(𝐼1)
donde IA1, IB1, IC1 son vectores de las componentes fundamentales de las corrientes IA, IB, IC
Operador mag() significa el módulo del vector
Valor eficaz de corriente de componente de secuencia negativa
I2 A
𝐼2 =1
3(𝐼𝐴1 + 𝑎2𝐼𝐵1 + 𝑎𝐼𝐶1)
𝐼2 = 𝑚𝑎𝑔(𝐼2)
donde IA1, IB1, IC1 son vectores de las componentes fundamentales de las tensiones de fase IA, IB, IC Operador mag() significa el módulo del vector
Factor de desequilibrio de corriente de componente de secuencia cero
i0 % 𝑖0 =𝐼0
𝐼1∙ 100%
Factor de desequilibrio de corriente de componente de
secuencia negativa
i2 % 𝑖2 =𝐼2
𝐼1∙ 100%
11.4 Red trifásica tipo estrella y triángulo sin N
Red trifásica tipo estrella y triángulo sin N (parámetros: tensión y corriente eficaces, componentes constantes de tensiones y corrientes, factores THD y K, componentes
simétricas y factores de asimetría, indicadores de parpadeo de luz, se calculan igual que en los circuitos monofásicos; en lugar de las tensiones de fase se utilizan las tensiones entre fases)
Parámetro Método de cálculo
Nombre Símbolo Unidad
Tensión entre fases UCA UCA V 𝑈𝐶𝐴 = −(𝑈𝐴𝐵 + 𝑈𝐵𝐶 ) Corriente I2
(sistemas de medición de Aron)
I2 A 𝐼2 = −(𝐼1 + 𝐼3)
Potencia activa total Ptot W
𝑃𝑡𝑜𝑡 =1
𝑀(∑ 𝑈𝑖𝐴𝐶𝐼𝑖𝐴
𝑀
𝑖=1
+ ∑ 𝑈𝑖𝐵𝐶𝐼𝑖𝐵
𝑀
𝑖=1
)
donde: UiAC es la siguiente muestra de la tensión UA-C UiBC es la siguiente muestra de la tensión UB-C
IiA es la siguiente muestra de la corriente IA IiB es la siguiente muestra de la corriente IB
M = 2048 para la red de 50 Hz y 60 Hz
132
Potencia aparente total Se VA
𝑆𝑒 = 3𝑈𝑒𝐼𝑒 donde:
𝑈𝑒 = √𝑈𝐴𝐵
2 + 𝑈𝐵𝐶2 + 𝑈𝐶𝐴
2
9
𝐼𝑒 = √𝐼𝐴
2 + 𝐼𝐵2 + 𝐼𝐶
2
3
Potencia reactiva total (Budeanu e IEEE 1459)
QBtot var 𝑄 = 𝑁 = √𝑆𝑒2 − 𝑃2
Potencia de distorsión total definida por
Budeanu DBtot var 𝐷𝐵𝑡𝑜𝑡 = 0
Potencia aparente eficaz de distorsión
SeN VA
𝑆𝑒𝑁 = √𝑆𝑒2 + 𝑆𝑒1
2
donde: 𝑆𝑒1 = 3𝑈𝑒1𝐼𝑒1
𝑈𝑒1 = √𝑈𝐴𝐵1
2 + 𝑈𝐵𝐶12 + 𝑈𝐶𝐴1
2
9
𝐼𝑒1 = √𝐼𝐴1
2 + 𝐼𝐵12 + 𝐼𝐶1
2
3
Factor de potencia total PFtot - 𝑃𝐹𝑡𝑜𝑡 =𝑃𝑡𝑜𝑡
𝑆𝑒
Energía activa (consumida y devuelta)
EP+tot EP-tot
Wh
𝐸𝑃+𝑡𝑜𝑡 = ∑ 𝑃+𝑡𝑜𝑡(𝑖)𝑇(𝑖)
𝑚
𝑖=1
𝑃+𝑡𝑜𝑡(𝑖) = {𝑃𝑡𝑜𝑡(𝑖) 𝑑𝑙𝑎 𝑃𝑡𝑜𝑡(𝑖) > 0
0 𝑑𝑙𝑎 𝑃𝑡𝑜𝑡(𝑖) ≤ 0
𝐸𝑃−𝑡𝑜𝑡 = ∑ 𝑃−𝑡𝑜𝑡(𝑖)𝑇(𝑖)
𝑚
𝑖=1
𝑃−𝑡𝑜𝑡(𝑖) = {|𝑃𝑡𝑜𝑡(𝑖)| 𝑑𝑙𝑎 𝑃𝑡𝑜𝑡(𝑖) < 0
0 𝑑𝑙𝑎 𝑃𝑡𝑜𝑡(𝑖) ≥ 0
donde: i es el siguiente número de la ventana de medición de
10/12 períodos Ptot(i) representa el valor de la potencia activa total Ptot
calculada en yª ventana de medición T(i) representa el tiempo de duración de iª ventana de
medición en las horas
Energía aparente total EStot VAh
𝐸𝑆𝑡𝑜𝑡 = ∑ 𝑆𝑒(𝑖)𝑇(𝑖)
𝑚
𝑖=1
donde: i es el siguiente número de la ventana de medición de
10/12 períodos Se(i) representa el valor de la potencia aparente total Se
calculada en yª ventana de medición T(i) representa el tiempo de duración de iª ventana de
medición en las horas
133
11.5 Métodos para promediar los parámetros
Métodos para promediar los parámetros
Parámetro Método para promediar
Tensión eficaz RMS
Tensión continua media aritmética
Frecuencia media aritmética
Factor de cresta de U, I media aritmética
Componentes simétricas de U, I RMS
Factor de asimetría de U, I calculado de los valores medios de las componentes simétricas
Corriente eficaz RMS
Potencia activa, reactiva, aparente, distorsiones
media aritmética
Factor de potencia PF calculado de los valores medios de potencia
cos media aritmética
tg calculado de los valores medios de potencia
THD U, I calculado como la relación entre el valor medio RMS de los armónicos altos y el valor medio RMS de componente fundamental (para THD-F), o la relación del valor medio RMS de los armónicos altos al valor medio de la tensión eficaz (para THD-R)
Amplitudes de los armónicos de U, I
RMS
Ángulos entre los armónicos de tensiones y corrientes
media aritmética
Potencia activa y reactiva de armónicos
media aritmética
134
12 Datos técnicos
Las especificaciones técnicas pueden modificarse sin previo aviso. Las últimas ediciones de la documentación técnica están disponibles en la página www.sonel.pl.
La incertidumbre básica es la incertidumbre del instrumento de medición en condiciones de referencia dadas en la .
Las incertidumbres dadas conciernen al analizador PQM-700 sin transformadores y pinzas adicionales.
Abreviaturas:
v.m. - valor medido patrón,
Unom – valor nominal de tensión,
Inom – rango nominal de corriente (pinzas),
RMS – valor eficaz,
n – orden de armónico,
ph– incertidumbre adicional resultante del error de medición de la fase entre armónicos de tensión y de corriente.
12.1 Entradas
Entradas de tensión
Número de entradas 5 (L1, L2, L3, N, PE - 3 trayectos de medición) no aislados, galvanizados
Tensión máxima de entrada 760VRMS
Tensión de cresta de entrada (sin cortar)
1150 V
Rango de medición de tensión continua
±1150 V
Banda analógica de transmisión (-3 dB)
>12 kHz
Transformadores definidos por el usuario
Impedancia de entradas de medición
14M
CMRR >70 dB (50 Hz)
Entradas de corriente
Número de entradas 4 (3 fases + neutro) no aisladas, galvanizadas
Tensión nominal de entrada 1VRMS
Tensión de cresta de entrada 3,6 V
Banda analógica de transmisión (-3 dB)
>12 kHz
Impedancia de entrada Trayecto de pinzas rígidas: 100 k
Trayecto de pinzas flexibles: 12,4 k
Rango de medición (sin transformadores)
Pinzas flexibles F-1/F-2/F-3: 1..3000A (10000A en cresta) Pinzas rígidas C-4, C-5: 1..1000A (3600A en cresta) Pinzas rígidas C-6: 0,01..10A (36A en cresta) Pinzas rígidas C-7: 0..100A (360A en cresta)
Transformadores definidos por el usuario
CMRR 60 dB (50 Hz)
12.2 Muestreo y reloj RTC
Muestreo y reloj RTC
Transductor A/C de 16 bits
Velocidad de muestreo 12,8 kHz para 50 Hz 15,36 kHz para 60 Hz Muestreo simultáneo en todos los canales
Muestras por período 256
135
Sincronización PLL 40...70 Hz
Canal de referencia para el sistema PLL
L1
Reloj de tiempo real 3,5 ppm máx. (aprox. 9 segundos/mes)
en el rango de temperatura -20C…+55C
12.3 Parámetros medidos: precisión, resolución y rango
12.3.1 Condiciones de referencia
Tabla 9. Condiciones de referencia.
Condiciones de referencia
Temperatura ambiente 23C 2C
Humedad relativa 40…60%
Desequilibrio de tensión ≤ 0,1% para el factor de desequilibrio de secuencia negativa (sólo en sistemas trifásicos)
Campo magnético externo continuo
≤ 40 A/m (continuo) ≤ 3 A/m (variable) para la frecuencia 50/60 Hz
Componente constante de tensión y corriente
cero
Formas de onda sinusoidales
Frecuencia 50 Hz ±0,2% o 60 Hz ±0,2%
12.3.2 Tensión
Tensión Rango y condiciones Resolución Incertidumbre básica
URMS (AC+DC) 20% Unom ≤ URMS ≤ 120% Unom
para Unom ≥ 100V 0,01% Unom 0,5% Unom
Factor de cresta 1...10 (1...1,65 para la tensión de 690 V) para URMS ≥ 10% Unom
0,01 5%
12.3.3 Corriente
Corriente Rango y condiciones Resolución Incertidumbre básica
IRMS (AC+DC) Entrada sin pinzas
0..1V (0..3,6Vp-p) 0,01% Inom 1% Inom
Pinzas flexibles F-1/F-2/F-3
0..3000A (10kAp-p)
0,01% Inom Incertidumbre adicional
1%
(2% teniendo en consideración el error adicional que depende de la posición)
Pinzas rígidas C-4
0...1000A (3600Ap-p)
0,01% Inom Incertidumbre adicional
0,1..10A: (3% + 0,1A)
10A: 3%
50A: 1,5%
200A: 0,75%
1000..1200A: 0,5%
Pinzas rígidas C-5
0...1000A (3600Ap-p)
0,01% Inom Incertidumbre adicional 0,5..100A: ≤ (1,5% + 1A) 100..800A: ≤ 2,5% 800..1000A AC: ≤ 4% 800..1400A DC: ≤ 4%
Pinzas rígidas C-6
136
0..10A (36Ap-p)
0,01% Inom Incertidumbre adicional
0,01..0,1A: (3% + 1mA)
0,1..1A: 2,5%
1..12A: 1%
Pinzas rígidas C-7
0..100A (360Ap-p)
0,01% Inom Incertidumbre adicional
0..100A: (0,5% + 0,02A) (45..65Hz)
0..100A: (1,0% + 0,04A) (40..1000Hz)
Factor de cresta 1..10 (1..3,6 para Inom) para IRMS ≥ 1% Inom
0,01 5%
12.3.4 Frecuencia
Frecuencia Rango y condiciones Resolución Incertidumbre básica
f 40..70 Hz 10% Unom ≤ URMS ≤ 120% Unom
0,01 Hz 0,05 Hz
12.3.5 Armónicos
Armónicos Rango y condiciones Resolución Incertidumbre básica
Orden del armónico (n)
DC, 1..40, agrupación: subgrupos armónicos según PN-EN 61000-4-7
Amplitud URMS 0..200% Unom
0,01% Unom 0,15% Unom si v.m.<3% Unom
5% v.m. si v.m.≥ 3% Unom (según PN-EN 61000-4-7 clase I)
Amplitud IRMS Dependiendo de las pinzas utilizadas (ver especificación IRMS)
0,01% Inom 0,5% Inom si v.m.<10% Inom
5% v.m. si v.m.≥ 10% Inom (según PN-EN 61000-4-7 clase I)
THD-R de tensión (n = 2..50)
0,0…100,0% para URMS ≥ 1% Unom
0,1% 5%
THD-R de corriente (n = 2..50)
0,0…100,0% para IRMS ≥ 1% Inom
0,1% 5%
Ángulo de fase (tensión)
-180…+180 0,1 (n 1)
Ángulo de fase (corriente)
-180…+180 0,1 (n 1)
12.3.6 Potencia y energía
Potencia y energía Condiciones
(para potencia y energía 80% Unom ≤ URMS < 120% Unom)
Resolución Incertidumbre básica (1)
Potencia activa Energía activa
2% Inom ≤ IRMS < 5% Inom
cos = 1
depende de Unom y Inom √2,52 + 𝛿𝑝ℎ
2 %
5% Inom ≤ IRMS ≤ Inom
cos = 1 √2,02 + 𝛿𝑝ℎ
2 %
5% Inom ≤ IRMS < 10% Inom
cos = 0,5 √2,52 + 𝛿𝑝ℎ
2 %
10% Inom ≤ IRMS ≤ Inom
cos = 0,5 √2,02 + 𝛿𝑝ℎ
2 %
Potencia reactiva Energía reactiva
2% Inom ≤ IRMS < 5% Inom
sin = 1
depende de Unom y Inom √3,992 + 𝛿𝑝ℎ
2 %
5% Inom ≤ IRMS < Inom
sin = 1 √3,02 + 𝛿𝑝ℎ
2 %
5% Inom ≤ IRMS < 10% Inom
sin = 0,5 √3,992 + 𝛿𝑝ℎ
2 %
137
10% Inom ≤ IRMS < Inom
sin = 0,5 √3,02 + 𝛿𝑝ℎ
2 %
10% Inom ≤ IRMS < Inom
sin = 0,25 √3,992 + 𝛿𝑝ℎ
2 %
Potencia aparente Energía aparente
2% Inom ≤ IRMS < 5% Inom depende de Unom y Inom
2,5%
5% Inom ≤ IRMS ≤ Inom 2,0%
Factor de potencia (PF)
0…1 50% Unom ≤ URMS < 150% Unom
10% Inom ≤ IRMS < Inom
0,01 0,03
Factor de desplazamiento de fase (cosφ/DPF)
0…1 50% Unom ≤ URMS < 150% Unom
10% Inom ≤ IRMS < Inom
0,01 0,03
(1) Ver el punto 10.8.4.
12.3.7 Parpadeo de luz
Parpadeo de luz (flicker)
Rango y condiciones Resolución Incertidumbre básica
Pst (10min), Plt (2h)
0,4…10 para URMS ≥ 80% Unom
0,01 10% dentro del límite de valores presentados en la tabla según la norma PN-EN 61000-4-15
12.3.8 Desequilibrio
Desequilibrio (tensión y corriente)
Rango y condiciones Resolución Incertidumbre básica
Factor de desequilibrio de secuencia positiva, negativa y cero
0,0%...10,0% para 80% Unom ≤ URMS < 150% Unom
0,1% 0,3% (incertidumbre absoluta)
12.4 Detección de eventos: valores eficaces de tensión y corriente
Tensión URMS (huecos, interrupciones y
sobretensiones) Rango Resolución
Incertidumbre básica
URMS(1/2)
0,0%...120,0% Unom 0,01% Unom 1% Unom
Umbrales de detección Ajustados por el usuario en porcientos o valores absolutos. Detección de eventos basada en la medición URMS(1/2) (valor eficaz de 1 período actualizado cada ½ período).
Tiempo de duración hh:mm:ss.ms Semiperíodo Un período
Registro de forma de onda 2 períodos antes del evento + 4 períodos después del evento (en total 6 períodos) 256 muestras por período
Corriente IRMS (mín., máx.)
Rango Resolución Incertidumbre
básica
IRMS(1/2)
0,0%...100,0% Inom 0,01% Inom 1% Inom
Umbrales de detección Ajustados por el usuario en porcientos o valores absolutos. Detección de eventos basada en la medición IRMS(1/2) (valor eficaz de 1 período actualizado cada ½ período).
Tiempo de duración hh:mm:ss.ms Semiperíodo Un período
Registro de forma de onda 2 períodos antes de evento + 4 períodos después de evento (en total 6 períodos) 256 muestras por período
138
12.5 Detección de eventos: otros parámetros
Parámetro Rango Método de detección
Frecuencia (mín., máx.)
40…70Hz (porcentual o absoluta)
Detección basada en la medición de 10 s (según PN-EN 61000-4-30)
Factor de pico de tensión (mín., máx.)
1,0…10,0 Basándose en el valor de 10/12 períodos
Factor de pico de corriente (mín., máx.)
1,0…10,0 Basándose en el valor de 10/12 períodos
Factor de desequilibrio de componente de secuencia negativa de tensión (máx.)
0,0…20,0% Basándose en el valor de 10/12 períodos
Factor de desequilibrio de componente de secuencia negativa de corriente (máx.)
0,0…20,0% Basándose en el valor de 10/12 períodos
Flicker de corta duración Pst (máx.) 0..20 Basándose en el valor de 10 minutos
Flicker de larga duración Plt (máx.) 0..20 Basándose en el valor de 2 horas
Potencia activa P (mín., máx.) Dependiendo de la configuración
Basándose en el valor de 10/12 períodos (para la potencia consumida y devuelta)
Potencia reactiva Q (mín., máx.) Dependiendo de la configuración
Basándose en el valor de 10/12 períodos (para la potencia consumida y devuelta)
Potencia aparente S (mín., máx.) Dependiendo de la configuración
Basándose en el valor de 10/12 períodos
Potencia de distorsión D/Potencia aparente de distorsión SN (mín., máx.)
Dependiendo de la configuración
Basándose en el valor de 10/12 períodos
Factor de potencia PF (mín., máx.) 0…1 Basándose en el valor de 10/12 períodos
Factor de desplazamiento de fase cosφ/DPF (mín., máx.)
0…1 Basándose en el valor de 10/12 períodos
tgφ (mín., máx.) 0…10 Basándose en el valor de 10/12 períodos
Energía activa EP (máx.) Dependiendo de la configuración
Si excede, se comprueba cada 10/12 períodos (para la energía consumida y devuelta)
Energía reactiva EQ (máx.) Dependiendo de la configuración
Si excede, se comprueba cada 10/12 períodos (para la energía consumida y devuelta)
Energía aparente ES (máx.) Dependiendo de la configuración
Si excede, se comprueba cada 10/12 períodos
Factor de contenidos armónicos THD-F de tensión (máx.)
0…100% Basándose en el valor de 10/12 períodos
Factor de contenidos armónicos THD-F de corriente (máx.)
0…200% Basándose en el valor de 10/12 períodos
Amplitudes de armónicos de tensión (máx.)
0…100% o en absoluto Basándose en el valor de 10/12 períodos; Umbrales independientes para todos los armónicos en el rango de 2...50
Amplitudes de armónicos de corriente (máx.)
0…200% o en absoluto Basándose en el valor de 10/12 períodos; Umbrales independientes para todos los armónicos en el rango de 2...50
12.5.1 Histéresis de detección de eventos
Histéresis de detección de eventos
Rango Método de cálculo
Histéresis 0..10% con paso 0,1%
Para cada uno de los parámetros se calcula como porcentaje del umbral máx.
139
12.6 Medición de corriente de arranque
Rango [A,%] Resolución [A,%] Error básico
0…100% In 0,1% ±1% In
medición de tensión y corriente cada medio período en todos los canales (se promedia cada ½ período),
tiempo de medición hasta 60 s.
12.7 Registro
Registrador
Tiempo para el cálculo de la media (1)
1 s, 3 s, 10 s, 30 s, 1 min, 10 min, 15 min, 30 min. Modo especial: ½ período (para el registro de ondas con el tiempo limitado de registro hasta 60 s, p.ej. para la corriente de arranque) (2)
Cálculo de la media mín./máx. para URMS
½ período, período, 200 ms, 1 s, 3 s, 5 s (3)
Cálculo de la media mín./máx. para IRMS
½ período, período, 200 ms, 1 s, 3 s, 5 s (3)
Captura de formas de onda Posibilidad de registro de 3 períodos de formas de onda de canales activos después de cada período de cálculo de la media
Modo de activación de registro manual desde primer evento detectado según horario (cuatro intervalos de tiempo definidos)
Puntos de medición 1, configuración independiente de usuario
Tiempo de registro Dependiendo de la configuración
Memoria Tarjeta de memoria de 2 GB incorporada
Modelo de memoria Lineal
Seguridad Posibilidad de bloqueo de teclado para evitar el acceso no autorizado
(1) Los tiempos de cálculo de la media menores a 10 s, de hecho, son iguales al múltiplo del período de red: 1 s - 50/60 períodos, 3 s - 150/180 períodos.
(2) URMS(1/2) y IRMS(1/2) son los valores eficaces para un período, se actualizan cada medio período. (3) Períodos de cálculo de la media mín./máx. de 1 s, 3 s en realidad equivalen al múltiplo del período de red: 1
s - 50/60 períodos, 3s - 150/180 períodos.
Parámetros registrados Valor medio
Valor mínimo
Valor máximo
Valor instantán
eo
Tensión eficaz de fase/entre fases (dependiendo del tipo de sistema) URMS
Tensión eficaz entre fases (sólo sistema de 3 fases tipo estrella con N y de 2 fases) URMS
Corriente eficaz IRMS
Frecuencia f
Factor de pico de tensión CF U
Factor de pico de corriente CF I
Factores de desequilibrio de secuencia positiva y negativa, componentes equilibradas de secuencia: positiva, negativa, cero (tensión) U0, U1, U2, u0, u2
Factores de desequilibrio de secuencia positiva y negativa, componentes equilibradas de secuencia: positiva, negativa, cero (corriente) I0, I1, I2, i0, i2
Indicadores de parpadeo de luz Pst y Plt
Potencia activa (consumida y devuelta) P+, P-
Potencia reactiva (consumida y devuelta) Q1+, Q1- / QB+, QB-
Potencia aparente S
Potencia de distorsión D/ Potencia aparente de distorsión SN
140
Factor de potencia PF
Factor de desplazamiento de fase cosφ/DPF
Factor tgφ
Energía activa (consumida y devuelta) EP+, EP-
Energía reactiva (consumida y devuelta) EQ+, EQ-
Energía aparente ES
Factor de distorsiones armónicas THD-F de tensión
Factor de distorsiones armónicas THD-F de corriente
Amplitudes de armónicos de tensión Uh1…Uh40
Amplitudes de armónicos de corriente Ih1…Ih40
12.8 Alimentación y calentador
Alimentación
Rango de tensiones de entrada 90…460V AC, 127…460V DC
Categoría de sobretensión CAT IV/300V
Consumo de potencia máx. 30VA
Batería de ion litio 4,5 Ah
Tiempo de funcionamiento con alimentación de batería
> 6h
Tiempo de carga de batería (completamente descargada)
8h
Consumo de corriente de la batería en modo de analizador off (falta de alimentación de la red, excepto el modo anti-robo)
< 1 mA
Calentador
Umbral de temperatura de encendido de calentador
+5C
Alimentación del calentador de fuente de alimentación incorporada
Potencia del calentador hasta 10 W
12.9 Redes compatibles
Tipos de redes compatibles (directa e indirectamente)
1 fase Monofásica con conductor neutro (terminales L1, N)
2 fases (split-phase) Bifásica con conductor neutro (terminales L1, L2, N)
3 fases tipo estrella con N Trifásica tipo estrella con conductor neutro (terminales L1, L2, L3, N)
3 fases tipo triángulo Trifásica tipo triángulo (terminales L1, L2, L3, N conectado con L3)
3 fases tipo triángulo de Aron Trifásica tipo triángulo (terminales L1, L2, L3, N conectado con L3), con dos pinzas de corriente
3 fases tipo estrella sin N Trifásica tipo estrella sin conductor neutro (terminales L1, L2, L3, N conectado con L3)
3 fases tipo estrella sin N de Aron
Trifásica tipo estrella sin conductor neutro (terminales L1, L2, L3, N conectado con L3), con dos pinzas de corriente
12.10 Pinzas de corriente compatibles
Tipos compatibles de pinzas de corriente
F-1 Pinza flexible (bobina de Rogowski), circunferencia de 120 cm, rango de medición 3000 ARMS
F-2 Pinza flexible (bobina de Rogowski), circunferencia de 80 cm, rango de medición 3000 ARMS
F-3 Pinza flexible (bobina de Rogowski), circunferencia de 45 cm, rango de medición 3000 ARMS
C-4 Pinzas tipo CT, AC, rango de medición 1000 ARMS, 1mV/A
C-5 Pinzas tipo CT con sensor de efecto Hall, AC/DC, rango de medición 1000 ARMS, 1mV/A
C-6 Pinzas tipo CT, AC, para corrientes bajas, rango de medición 10 ARMS, 1mV/10mA
C-7 Pinzas tipo CT, AC, rango de medición 100ARMS, 5mV/A
141
12.11 Comunicación
Comunicación
USB Aislado ópticamente Velocidad máxima de transmisión: 921,6 kbit/s Compatible con USB 2.0
12.12 Condiciones ambientales y otros datos técnicos
Condiciones ambientales
Rango de temperatura de trabajo -20C…+55C
Rango de temperatura de almacenamiento
-30C…+60C
Humedad 10...90% con condensación posible
Estanqueidad (según PN-EN 60529)
IP 65
Condiciones de referencia Temperatura ambiente: 23C 2C Humedad: 40…60%
Dimensiones 200 x 180 x 77 mm (sin cables)
Peso aprox. 1,6kg
Pantalla 5 diodos LED que indican el estado de trabajo
Memoria de datos tarjeta de memoria extraíble de 2GB (estándar), ampliable hasta 8 GB (opcional).
12.13 Seguridad y compatibilidad electromagnética
Seguridad y EMC
Conformidad con EN 61010-1
Categoría de medición IV 600 V - entradas de medida, IV 300 V - alimentación, clase de contaminación 2, según EN 61010-1
Aislamiento Doble según EN 61010-1
Compatibilidad electromagnética EN 61326
Resistencia a alteraciones con frecuencias de radio
EN 61000-4-3 modulación sinusoidal 80% AM, 1 kHz 80…1000 MHz, 10 V/m
1,4…2,0 GHz, 3 V/m 2,0…2,7 GHz, 1 V/m
Resistencia a descargas electrostáticas EN 61000-4-2 Descarga en aire: 8 kV Descarga al contacto: 4 kV
Resistencia a perturbaciones conducidas, inducidas por campos de radiofrecuencia
EN 61000-4-6 modulación sinusoidal 80% AM, 1 kHz 0,15…80 MHz, 10 V
Resistencia a series de estados rápidos eléctricos transitorios
EN 61000-4-4 Amplitud 2 kV, 5 kHz
Resistencia a hipertermias EN 61000-4-5 Amplitud 2 kV (L-L)
Emisión de alteraciones radiadas con radiofrecuencia
EN 61000-6-3
30…230 MHz, 30 dB(V/m) en distancia de 10m
230…1000 MHz, 37 dB(V/m) en distancia de 10m
Emisión de alteraciones conducidas EN 61000-6-3
Niveles para el detector cuasi-pico:
0,15 kHz…0,5 MHz: 66 dBV…56 dBV
0,5 MHz…5 MHz: 56 dBV
5 MHz…30 MHz: 60 dBV
142
12.14 Estándares
Estándares
Métodos de medición EN 61000-4-30 clase S
Precisión de mediciones EN 61000-4-30 clase S
Calidad de energía EN 50160
Parpadeo de luz EN 61000-4-15
Armónicos EN 61000-4-7
Estándar de calidad elaboración, proyecto y producción de acuerdo con ISO 9001
13 Equipamiento
13.1 Equipamiento estándar
El conjunto estándar suministrado por el fabricante se compone de:
cables de 2,2 m con enchufes tipo banana instalados de manera fija (6 unidades)
cocodrilo negro K01 (3 unidades) – WAKROBL20K01,
cocodrilo azul K02 – WAKROBU20K02,
cocodrilo rojo (2 unidades) – WAKRORE20K02,
enchufe de red con entradas tipo banana (L1 y N) para conectar el analizador a la toma de corriente para cargar las baterías y/o transmisión con PC – WAADAAZ1,
programa de lectura y análisis de datos "Sonel Análisis 2.0",
cable USB – WAPRZUSB,
tarjeta micro SD de 2GB,
funda L-5 – WAFUTL5,
abrazadera para sujetar al poste (2 unidades) – WAPOZOPAKPL,
enganche de sujeción del medidor en el carril DIN (ISO) con conectores estabilizadores – WAPOZUCH3,
conectores para abrazaderas en el poste (2 unidades) – WAPOZUCH4
batería incorporada,
instrucciones de uso,
tarjeta de garantía,
certificado de calibración.
13.2 Equipamiento adicional
Adicionalmente, del fabricante y de los distribuidores se pueden comprar los siguientes artículos que no están incluidos en el equipamiento estándar:
pinza C-4 1000A AC rígida – WACEGC4OKR,
pinza C-5 1000A AC/CD rígida – WACEGC5OKR,
pinza C-6 para corrientes pequeñas en transformadores 10A AC – WACEGC6OKR,
pinza C-7 100A AC – WACEGC7OKR,
pinza flexible F-1 con la corriente hasta 3kA AC (longitud de 120 cm) – WACEGF1OKR,
pinza flexible F-2 con la corriente hasta 3kA AC (longitud de 80 cm) – WACEGF2OKR,
pinza flexible F-3 con la corriente hasta 3kA AC (longitud de 45 cm) – WACEGF3OKR,
batería (sustituible en el servicio SONEL) – WAAKU11,
divisor de fase AC-16 – WAADAAC16,
conjunto de adaptadores magnéticos de tensión - 3 unidades negras y 1 unidad azul - WAADAUMAGKPL,
conjunto de adaptadores de tensión para atornillar- 3 unidades negras y 1 unidad amarilla- WAADAM4M6,
maletín para el analizador y los accesorios estándar – WAWALXL4,
maletín duro para pinzas – WAWALL2
143
13.2.1 Pinza C-4
La pinza C-4 se utiliza para medir la corriente alterna en las instalaciones eléctricas de potencia baja y media. La señal de salida es la tensión proporcional a la corriente medida. La señal de salida es suministrada con el cable de 1,5 m con una clavija adaptada a la toma en el medidor. La flecha situada en una de las mordazas indica la dirección de flujo de corriente. Se considera que la corriente fluye en la dirección positiva si fluye desde la fuente hasta el receptor. Se requiere esta orientación para medir correctamente la potencia.
Nota
No está permitido medir la corriente mayor a 1200 A. Se debe limitar el tiempo de medición de corrientes superiores a 1000A según los siguientes datos:
Rango de corrientes I 1000A 1000A I 1200A
Modo de trabajo continuo 1 15 minutos de medición, a continuación 30 minutos
de descanso
1) Para la frecuencia f 1kHz. Limitación del valor máximo de corriente para el trabajo continuo y la frecuencia superior a 1 kHz de acuerdo con la relación Icontinua = 1000 A/f[kHz]
Nota
No está permitido utilizar el dispositivo en los conductores no aislados, con un potencial mayor a 600 V respecto a tierra y en las instalaciones con la categoría de
medición superior a III.
Condiciones de referencia
temperatura +20…+26°C
humedad relativa 20…75%
posición del conductor conductor centrado en las mordazas
frecuencia de corriente sinusoidal 48…65Hz
factor de contenidos armónicos <1%
componente constante de corriente falta
campo magnético constante <40 A/m (campo magnético de la Tierra)
campo magnético externo alterno falta
conductores en las inmediaciones no hay corriente que fluya
Fig. 83. Pinza C-4.
144
Especificaciones técnicas
precisión:
Rango de corriente
Incertidumbre básica 1)
Error de fase
0,1…10A 3% + 0,1A sin especificar
10…50A 3% 3
50…200A 1,5% 1,5
200…1000A 0,75% 0,75
1000…1200A 0,5% 0,5 1) como % del valor medido
señal de salida para la corriente máxima 1V AC
transmisión 1mV AC/1A AC
rango de frecuencia 30Hz...10kHz
tipo de aislamiento doble, según la norma PN-EN 61010-1
categoría de medición según EN 61010-1 III 600V,
grado de protección según EN 60529 IP40, con las mordazas abiertas: IP30
dimensiones 216 × 111 × 45 mm
peso unos 640g
apertura de mordazas 53 mm
altura de mordazas abiertas 139 mm
diámetro máximo del conductor medido 52 mm
longitud de cable con pinzas 1,5 m
temperatura de trabajo –10C…+55C
humedad relativa 85%
altura 2000 m
compatibilidad electromagnética EN 61000-6-3:2008 EN 61000-6-2:2008
13.2.2 Pinza C-5
La pinza C-5 se utiliza para medir la corriente alterna y continua sin interrumpir el circuito con la corriente que fluye. El rango de medición es 1400A para la corriente continua y 1000A para la corriente alterna. La señal de salida es la tensión proporcional a la corriente medida. La pinza tiene un rango de medición de 1000A, con sensibilidad de 1 mV/A, la perilla de ajuste de cero y el indicador de energía con diodo. La señal de salida es suministrada con el cable de 1,5 m con una clavija adaptada a la toma en el medidor. La flecha situada en una de las mordazas indica la dirección de flujo de corriente. Se considera que la corriente fluye en la dirección positiva si fluye desde la fuente hasta el receptor. Se requiere esta orientación para medir correctamente la potencia y las componentes fijas.
Sobrecargas:
corriente continua (DC): hasta 3000 A (modo continuo)
corriente alterna (AC): hasta 1000 A en el modo continuo hasta la frecuencia de 1 kHz
Fig. 84. Pinza C-5.
145
limitación del valor máximo de corriente para el trabajo continuo y la frecuencia superior a 1 kHz de acuerdo con la relación: Icontinua = 1000A/f [kHz]
Activación Para activar la pinza se debe deslizar el interruptor a la posición 1 mV/A. El diodo verde
indica el funcionamiento correcto. Si después del cambio el diodo no está encendido o se apaga durante las mediciones, es necesario sustituir la batería.
Corrección de indicación de cero de DC Después de asegurarse de que las mordazas están cerradas y no hay ningún conductor dentro, se debe conectar la pinza al analizador y activar el programa "Sonel Análisis" en modo de vista previa de los valores actuales (tener en cuenta la configuración correcta del punto de medición en la medición con la pinza C-5). Se presiona la perilla y se la gira hasta que indique el valor cero de componente constante de corriente.
Condiciones de referencia
temperatura: +18…+28°C
humedad relativa: 20…75%
tensión de batería: 9 V ± 0,1 V
posición del conductor: conductor centrado en las mordazas
corriente: continua (DC) o sinusoidal (AC) f ≤ 65Hz
campo magnético constante: <40 A/m (campo magnético de la Tierra)
campo magnético externo variable: falta
conductores en las inmediaciones: no hay corriente que fluya
Datos técnicos
precisión:
Rango de corriente
0,5…100A 100…800A 800…1000A (AC) 800…1400A (DC)
Incertidumbre básica 1)
1,5% + 1A 2,5% 4%
1) como % del valor medido
error de fase (45...65Hz):
Rango de corriente
10…200A 200…1000A
Error de fase
2,5 2
transmisión: 1 mV/1A
rango de frecuencia: DC...5kHz
impedancia de salida: 100Ω
rango de ajuste de cero de DC: ±10A
ruido: DC hasta 1 kHz: 1mVp-p (o 1Ap-p)
DC hasta 5 kHz: 1,5mVp-p (o 1,5Ap-p)
1Hz hasta 5 kHz:0,5mVp-p (o 0,5Ap-p)
errores adicionales:
de la frecuencia de corriente 65...440 Hz: -2% 440..1000 Hz: -5% 1..5 kHz: -4 dB
del voltaje de batería: ≤1 A/V
146
de temperatura: 300ppm/C o 0,3%/10C
de la humedad relativa en el rango de 10…85%: ≤0,5%
de la posición del conductor con un diámetro de 20 mm:
DC hasta 440 Hz: 0,5% DC hasta 1 kHz: <1% DC hasta 2 kHz: <3% DC hasta 5 kHz: <10%
del conductor paralelo con la corriente alterna de 50…60 Hz, en la distancia de 23 mm de la pinza: <10 mA/A
del campo magnético externo 400 A/m (50 Hz) en el conductor centrado <1,3 A
factor de atenuación de la señal común
65 dB A/V (50…400 Hz)
Otros datos
tipo de aislamiento: doble, según la norma PN-EN 61010-1
categoría de medición según EN 61010-1: III 600V,
grado de protección según EN 60529: IP30
alimentación: pila 9V (6LR61, 6LF22, NEDA 1604)
tiempo de trabajo con la pila alcalina: aprox. 120 h
dimensiones: 237 × 97 × 44 mm
peso: aprox. 520 g
diámetro máximo del cable medido: 39 mm
longitud de cable con pinzas: 1,5 m
temperatura de trabajo: –10C…+55C
humedad relativa: 85%
altura: 2000 m
compatibilidad electromagnética: EN 61000-6-3:2008 EN 61000-6-2:2008
13.2.3 Pinza C-6
La pinza C-6 está diseñada para medir las corrientes alternas de frecuencias hasta 10 kHz en el rango de 10 mA...10 A. La señal de salida es la tensión proporcional a la corriente medida con una sensibilidad de 100 mV/A. Es suministrada con el cable de 1,5 m con una clavija adaptada a la toma en el medidor. La flecha situada en una de las mordazas indica la dirección de flujo de corriente. Se considera que la corriente fluye en la dirección positiva si fluye desde la fuente hasta el receptor. Se requiere esta orientación para medir correctamente la potencia.
¡Atención!
No está permitido utilizar el dispositivo en los conductores no aislados, con un potencial mayor a 600 V respecto a tierra y en las instalaciones con la categoría de medición
superior a III.
Fig. 85. Pinza C-6.
147
Condiciones de referencia
temperatura: +20…+26°C
humedad relativa: 20…75%
posición del conductor: Conductor centrado en las mordazas
frecuencia de corriente sinusoidal: 48…65 Hz
factor de contendidos armónicos: <1%
componente constante de corriente: falta
campo magnético constante: <40 A/m (campo magnético de la Tierra)
campo magnético externo variable: falta
conductores en las inmediaciones: no hay corriente que fluya
Datos técnicos
precisión Rango de corriente
Incertidumbre básica 1)
Error de fase
0,01…0,1A 3% + 1mA sin especificar
0,1…1A 2,5% 5
1…12A 1% 3 1) como % del valor medido
transmisión: 100mV AC/1A AC
rango de frecuencia: 40 Hz...10 kHz
tipo de aislamiento: doble, según la norma PN-EN 61010-1
categoría de medición según EN 61010-1: III 600V,
grado de protección según la norma EN 60529: IP40, con las mordazas abiertas: IP30
dimensiones: 135 × 50 × 30 mm
peso: unos 240 g
apertura de mordazas: 21 mm
altura de mordazas abiertas: 69 mm
diámetro máximo del cable medido: 20 mm
longitud de cable con pinzas: 1,5 m
temperatura de trabajo: –10C…+55C
humedad relativa: 85%
altura: 2000 m
compatibilidad electromagnética: EN 61000-6-3:2008 EN 61000-6-2:2008
148
13.2.4 Pinza C-7
La pinza C-7 está diseñada para medir las corrientes alternas en las redes de potencia baja y media hasta 100 A. La señal de salida es la tensión proporcional a la corriente medida con una sensibilidad de 5 mV/A. Es suministrada con el cable de 1,5 m con una clavija adaptada a la toma en el medidor. La flecha situada en una de las mordazas indica la dirección de flujo de corriente. Se considera que la corriente fluye en la dirección positiva si fluye desde la fuente hasta el receptor. Se requiere esta orientación para medir correctamente la potencia.
¡Atención!
No está permitido utilizar el dispositivo en los conductores no aislados, con un potencial mayor a 300 V
respecto a tierra y en las instalaciones con la categoría de medición superior a III.
Condiciones de referencia
temperatura: +18…+28°C
humedad relativa: <85% (sin condensación)
Datos técnicos
rango de medición 0…100A AC
rango de frecuencia 40 Hz..3 kHz
corriente continua máxima permitida 100A AC (50/60 Hz)
exactitud (onda sinusoidal)
Frecuencia Incertidumbre
básica Error de fase
45…65 Hz ±0,5% ±0,1mV 2
40 Hz…1 kHz ±1,0% ±0,2mV sin especificar
transmisión: 5mV AC/1A AC
impedancia de salida 11
tipo de aislamiento: doble, según la norma EN 61010-1
categoría de medición según EN 61010-1: III 300V,
dimensiones: 100 × 60 × 26 mm
peso: unos 160 g
diámetro máximo del cable medido: 24 mm
longitud de cable con pinzas: 1,5 m
temperatura de trabajo: 0C…+50C
humedad relativa: 85% (sin condensación)
compatibilidad electromagnética: EN 61326
Fig. 86. Pinza C-7.
149
13.2.5 Pinza F-1, F-2, F-3
La pinza flexible (bobina de Rogowski) F-1, F-2 y F-3 está diseñada para medir las corrientes alternas de frecuencias hasta 10 kHz en el rango 1A…3000A. Las pinzas flexibles F-1, F-2 i F-3 se difieren sólo por la circunferencia de la bobina. Los parámetros eléctricos son los mismos. La señal de salida es una tensión proporcional a la derivada de la corriente medida con la sensibilidad de 38,83 mV/1000A para 50 Hz y 46,6 mV/1000A para 60 Hz.
Fig. 87. Pinza F-1.
Fig. 88. Pinza F-2
Fig. 89. Pinza F-3
La señal de salida es suministrada con el cable de 2 m con una clavija adaptada a la toma en el medidor. La flecha situada en el cierre de las mordazas indica la dirección de flujo de corriente. Se considera que la corriente fluye en la dirección positiva si fluye desde la fuente hasta el receptor. Se requiere esta orientación para medir correctamente la potencia.
Nota
No está permitido utilizar el dispositivo en los conductores no aislados, con un potencial mayor a 1000 V respecto a tierra y en las instalaciones con la categoría de medición superior a III.
Condiciones de referencia
Temperatura: +18…+22°C
Posición del conductor: centrado respecto en el bucle de pinza
Campo magnético constante: <40 A/m (campo magnético de la Tierra)
Campo magnético externo variable: falta
Campo eléctrico externo: falta
Datos técnicos
Rango de medición nominal: 1A…3000A (10000A pico para 50Hz)
Coefieciente de entrada/salida: 38,83mV/1000A (50Hz) 46,6mV/1000A (60Hz)
Incertidumbre básica: ±1% en el rango de 1A…3000A
Linealidad: ±0,2%
Error adicional de la posición del conductor: ±2% máx.
Error adicional del campo magnético externo: ±0,5% máx.
Incertidumbre adicional de la temperatura: ±0,07%
Impedancia de salida: 30/400 mm
150
Otros datos:
tipo de aislamiento: doble, según la norma EN 61010-1
categoría de medición según EN 61010-1: III 1000V
grado de protección según la norma EN 60529: IP65
diámetro de bobina: 15,5 mm
diámetro de fijación (máximo): 30 mm
circunferencia de bobina: F-1: 120 cm F-2: 80 cm F-3: 45 cm
diámetro interior de pinzas después de cierre: F-1: 360 mm F-2: 235 mm F-3: 120 mm
peso: F-1: unos 410 g F-2: unos 310 g F-3: unos 220 g
longitud de cable con pinzas: 2 m
temperatura de trabajo: –20C…+80C
compatibilidad electromagnética: EN 61000-6-3:2008 EN 61000-6-2:2008
151
14 Más información
14.1 Limpieza y mantenimiento
La carcasa del analizador puede ser limpiada con un paño suave y humedecido con detergentes comúnmente utilizados. No utilizar disolventes ni productos de limpieza que puedan rayar la carcasa (polvos, pastas, etc.). Los cables se pueden limpiar con agua y detergentes, luego deben ser secados. El sistema electrónico del analizador no requiere mantenimiento.
14.2 Almacenamiento
Durante el almacenamiento del dispositivo, hay que seguir las siguientes instrucciones:
desconectar todos los cables del medidor,
limpiar bien el medidor y todos los accesorios,
para evitar la descarga total de las baterías durante el almacenamiento prolongado, las baterías deben ser recargadas periódicamente.
14.3 Desmontaje y utilización
Los residuos de aparatos eléctricos y electrónicos deben ser recogidos por separado, es decir, no se depositan con los residuos de otro tipo.
El dispositivo electrónico debe ser llevado a un punto de recogida conforme con la Ley de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos.
Antes de llevar el equipo a un punto de recogida no se debe desarmar ninguna parte del equipo. Hay que seguir las normativas locales en cuanto a la eliminación de envases, pilas usadas y
baterías.
14.4 Fabricante
El fabricante del dispositivo que presta el servicio de garantía y postgarantía es:
SONEL S.A. ul. Wokulskiego 11 58-100 Świdnica
Polonia tel. +48 74 858 38 60 fax +48 74 858 38 09
E-mail: [email protected] Internet: www.sonel.pl
Nota Se deben utilizar únicamente los métodos de conservación
proporcionados por el fabricante en este manual.
Nota Para el servicio de reparaciones sólo está autorizado el fabricante.
152
14.5 Servicios de laboratorio
El laboratorio de mediciones de la empresa SONEL S.A. proporciona la verificación y expide el certificado de calibración de los siguientes instrumentos relativos a la medición de valores eléctricas y no eléctricas: - cámaras de infrarrojos, - pirómetros, - medidores para la medición contra electrochoques y de seguridad: resistencia de
aislamiento, resistencia e impedancia de la toma de tierra, bucles de cortocircuito, parámetros de conmutadores diferenciales de corriente y medidores de múltiples funciones que en cuanto a las funciones incluyen los dispositivos mencionados,
- medidores de seguridad del equipo eléctrico, - analizadores de calidad de alimentación, - medidores de baja resistencia, - medidores de tensión, corriente (también medidores con pinza), resistencia y multímetros, - medidores de luz.
El certificado de calibración es un documento que confirma el cumplimiento de los
parámetros declarados por el fabricante del dispositivo estudiado con el patrón nacional vigente, definiendo la incertidumbre de la medición.
De acuerdo con la normaPN-ISO 10012-1, anexo A-"Requisitos referentes al aseguramiento de la calidad para los equipos de medición. Sistema de confirmación metrológica del equipamiento de medición", la empresa SONEL S.A. recomienda para los instrumentos fabricados por ella el control metrológico periódico cada 13 meses.
Para poner en servicio los dispositivos totalmente nuevos con el Certificado de Calibración,
el siguiente control metrológico (calibración) se debe realizar dentro de los 13 meses desde la fecha de compra, pero no más tarde de 19 meses desde la fecha de su fabricación.
Nota Para los instrumentos utilizados en estudios relacionados con la
protección contra descargas eléctricas, la persona que realiza las mediciones debe estar totalmente segura de la infalibilidad
del instrumento utilizado. Las mediciones realizadas con el medidor falible pueden contribuir a una evaluación errónea de la eficacia de la protección de la salud e incluso de la vida humana.
