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Serie de Fundamentos de Mediciones con Sensores

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Realice Mejores Mediciones Eléctricas

Tommy GlickerGerente de productos

National Instruments

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 Acciones clave

•  Fundamentos de potencia

•  Derivación de potencia a partir de voltaje y

corriente

•  Mediciones de voltaje alto y corriente alta

•  Consideraciones del sistema de medición deenergía

•  El triángulo de potencia

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¿Por qué medir la energía?

Instalaciones/compañías

públicas

Condición de la

maquinaria

Pruebas de

electrodomésticos

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Los beneficios de la medición de energía

Medición Acción BeneficioConsumo total de

energía

Verificar con la factura

del proveedorEliminar los costos innecesarios

División de la medición

de energía

 Asignar al centro de

costos correspondiente

Se enfoca en los consumidores de

energía más importantes

Predicción de

demanda

Poner en funcionamiento

las máquinas por turnos

o alterar el algoritmo de

control del proceso

Evitar tarifas de uso pico

Factor de potencia

Poner en funcionamiento

las máquinas por turnos

o alterar el algoritmo de

control del proceso

Evitar sanciones de la compañía

proveedora

Desequilibro,

tendencia/nivel de

RMS, armónicos,

SAG/SWELL

Monitoreo de condición

de maquinaria

Obtener eficiencia de energía y

mantenimiento predictivo (preservar la

condición de la máquina, minimizar las

interrupciones)

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¿En qué pensamos cuandopensamos en medir potencia?

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Dos mediciones necesarias para la potencia

Voltaje Corriente

 I V  P    *=

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La analogía electricidad/agua

Corriente = razón de flujo de agua(Ampers)

Voltaje = presión de agua(Volts)

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Transmisión de energía

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Medición de voltaje

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 Aislamiento

El circuito de aislamiento incluye aislamiento básico, aislamiento doble,descarga a tierra de protección (descarga a tierra de seguridad), puntos

de prueba de aislamiento, área de voltaje peligroso (rojo), barrera deaislamiento (amarilla) y voltaje no peligroso

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Tipos de aislamiento

•  Aislamiento óptico

•  Aislamiento capacitivo

•  Aislamiento de acoplamiento inductivo

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Topologías de aislamiento

Canal a tierra

Canal a bus (banco)

Canal a canal

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 Aislamiento canal a tierra

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 Aislamiento canal a canal

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Medición de corriente

Transformadores y transductores de corriente

Transformadores de corriente de núcleo dividido frente

a transformadores de corriente de núcleo sólido

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Consideraciones de instrumentación

 Adquisición simultáneaResolución

Filtros antialiasing

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Sincronización

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Resolución

Tiempo (ms)

100 200150500

01.25

5.00

2.50

3.75

6.25

7.50

8.75

10.00

    V   o    l    t   a    j    e    (   v   o    l    t   s    )

Resolución de 16 bits frente a resolución de 3 bits

(onda sinusoidal de 5 kHz)

16 bits

3 bits

000

001

010

011

100101

110

111

| ||||

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Muestra inadecuada Muestra adecuada

f N = f s/2 f s: frecuencia de muestreo

Filtros antialiasing

Teorema de muestreo de Shannon

•  La frecuencia máxima (frecuencia de Nyquist: f N) que puede analizarse se

obtiene a través de

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Medición de datos de forma de onda

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Medición de voltaje

Cable blanco

Cable negro

Dispositivo de voltaje DAQ Fuente, conexiónrealizada con un cable

de alimentacióncortado

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Medición de corriente

Dispositivo DAQ de corriente

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Transformadores y transductores

•  Corriente o voltaje de salida

• 

CC o alta frecuencia

• 

Núcleo dividido o sólido

• 

Montado o portátil

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Medición de corriente

Cables N, B y T expuestos

El cable negro pasa por CT

Dispositivo DAQ devoltaje o corriente

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RMS (media cuadrática)El equivalente de CA para CC

3 maneras comunes decalcularla

•  RMS real

•  Pico

•  Promedio

Ecuación (real)

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Procesamiento de señales

Características•

  Voltaje, corriente, potencia

• 

Instantáneo

•  RMS

• 

Pico-pico•  Factor de cresta

• 

Frecuencia fundamental

• 

Factor de potencia

•  Energía (reactiva,aparente, real)

Eventos•

  Sag

•  Swell

•  Interrupción

•  Parpadeo

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InterrupciónSwellSag

Nivel de voltaje (% de nominal)10 %< sag <90 %*

Duración

Instantánea 0.5 - 30 ciclosMomentánea 30 ciclos –3 segundos

Temporal 3 segundos –

1 minuto

Nivel de voltaje (% de nominal)110 % < swell < 180 %*

Duración

Instantánea 0.5 - 30 ciclosMomentánea 30 ciclos –3 segundos

Temporal 3 segundos –

1 minuto

Nivel de voltaje (% de nominal)interrupción < 10 %*

Duración

Momentánea 0.5 ciclos –3 segundosTemporal 3 segundos –

1 minuto

*Los niveles varían según la duración. Datos obtenidos de IEEE 1159:1995. Consulte el estándar para obtener los datos completos.

Eventos de calidad de energía

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Eventos de calidad de energía

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Implementación de monitoreo de la red eléctrica

El desafíoEl uso de una gran cantidad de

energía necesaria para calentar el

horno de reciclaje está causando

un parpadeo en la red eléctrica. 

La solución

Se implementa un reactor en línea

en serie con el horno para medir

la cantidad de energía que se usa

de la red eléctrica. Si se acerca al

límite, el sistema puede cambiar

rápidamente de método para

reducir la cantidad utilizada. 

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Demostración de medición de voltaje,

corriente y energía

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Tipos de cargas eléctricas

Resistiva Inductiva Capacitiva

En fase Fase retrasada Fase adelantada

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El triángulo de energía 

 Analogía matemática

! 

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Factor de potencia =Potencia real

Potencia aparente

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El triángulo de potencia 

 Analogía mecánica

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Corrección del factor de potencia

Conexión de circuito

“Relevadores” de contactores

Banco de capacitores

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Realizando la medición

Ventajas de la plataforma•  La mejor sincronización de su

clase

•  Estándar ampliamenteadoptado en la industria

Ventajas de la plataforma•  Mediciones de transmisión de

forma de onda

•  Personalización rápida desoftware

Ventajas de la plataforma•  Mediciones de único punto

deterministas

•  Temporización y disparopersonalizados

PXI

Módulos de entrada depuente

CompactDAQ

Módulos de entrada depuente

CompactRIO

Módulos de entrada depuente

•  PXIe-4300

•  PXI-4065

•  PXI-4070

•  PXI-4071

•  PXI-4072

•  NI 9225

•  NI 9227

•  NI 9229

•  NI 9239

•  NI 9242

•  NI 9244

•  NI 9225

•  NI 9227

•  NI 9229

•  NI 9239

•  NI 9242

•  NI 9244

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