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1
Contadores electrónicos de energíaCaracterísticas técnicas y aplicaciones
Enero del 2007
www.circutor.es
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2
Contador mecánico vs. electrónico
Contador + Maxímetro + Tarificador + Registrador estático de energía activa y reactiva, con reloj y maxímetro en 2 ó 4 cuadrantes.
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3
Datos registrados por el contador
El contador registra los siguientes parámetros:
• Energías totales y por tarifas (activa/reactiva)
• Maxímetros totales y por tarifas• Curvas de carga• Cierres de facturación
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4
Cálculo del maxímetro
• El cálculo del maxímetro en el contador, es automático, con un período de 15 minutos
• No es la máxima potencia instantánea, es un promedio del período
• Se resetea (puesta a 0) en cada cierre de facturación
• Puede existir un maxímetro por tarifa (depende de la contratación)
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5
Curvas de carga
• Registro horario (o cada 15 min) de la energía, en valor absoluto
• 6 tipos de energías:kW·h+ / kW·h- / Q1 / Q2 / Q3 / Q4
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6
Cierre de facturación
• Registro en memoria de los valores tarificados y máximas
• Varios cierres de facturación almacenados
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7
Conceptos generales en Mercado Regulado
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8
Termino de potenciaModos facturación potencia
• Modo 1: Sin maxímetro (potencia contratada)• Modo 2: Un maxímetro• Modo 3: Doble maxímetro• Modo 4: Triple maxímetro• Modo 5: Tarifa estacional
Cálculo potencia a facturar≥ 105% -> PF= 1.05 PC + 2 (MD-1.05PC)≤ 105% -> PF= 0.85 PC
Cálculo Término de PotenciaTP = PF * [x €/kW]
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9
Termino de energía
• Total de energía consumida• Éste termino no varia en función de la
discriminación horaria
Cálculo TE a facturarTE = [total kW·h] * [x €/kW·h]
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10
Recargo por energía reactiva % Kr
Kr se aplica sobre la suma de TP y TE
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11
Discriminaciones horariasComplemento por discriminación horaria
• Tipo 0: Tarifa nocturna• Tipo 1: Simple tarifa• Tipo 2: Doble tarifa• Tipo 3: Triple tarifa• Tipo 4: Triple tarifa, con discriminación
de sábados domingos y festivos• Tipo 5: Estacional
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12
Discriminaciones horariasComplemento por discriminación horaria
NUEVA
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13
Discriminaciones horariasComplemento por discriminación horaria
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14
Contadores de energía de CIRCUTOR
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15
• Contador trifásico multifunción• 1 puerto óptico y 1 puerto serie
RS232/485 o Ethernet• Energía activa Clase 1 y reactiva Cl 2• Multirango en tensión• Medida directa o a través de trafos• 2 curvas de carga, eventos y cierres• 6 contratos• E/S opcionales• Medida en 4 cuadrantes• Comunicación PLC (opcional)
“APLICACIONES en PYMES”Clientes tipo 4
CIRWATT C
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16
CIRWATT A
• Contador monofásico• Puerto óptico y puerto serie
opcional• Energía activa clase 1• Hasta 4 tarifas• Bajo consumo• Detección de fraude• Comunicación PLC / Control
de potencia (Opcional)
“APLICACIONES DOMESTICAS”Clientes tipo 5
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17
Comunicaciones
• Las opciones en comunicaciones con los contadores CIRWATT, pueden ser:– RS-232 ó 485 (Radio)– Ethernet– Modem GSM ó RTC– PLC (Power Line Carrier)
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18
Contador con reloj astronómico integrado, que permite programar 3 salidas de relé, con horas de orto y ocaso.
Lectura remota del estado de las salidas, y programación local o través de módem del calendario y las maniobras a realizar.
CIRWATT Astronómico
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19
• El contador ya media la máxima potencia demandada, pero no la controlaba
• El CIRWATT CPP, analiza la demanda y es capaz de desconectar y reconectar servicios no prioritarios, para evitar excesos de potencia.
•En el caso de que las 2 cargas estén desconectadas, y se tienda a sobrepasar la Pc, se activa la tercera salida como alarma
CIRWATT Control de potencia
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20
• Software para usuarios finales
• Lectura y programación de todas las salidas
• Descarga de las curvas de carga de energía y potencias, cierres y eventos
SOFTWATT TÉCNICO
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21
• Configuración de las salidas con coordenadas geográficas, tabla de días y tabla de maniobras
• Visualización gráfica del funcionamiento teórico de las salidas
• Cálculo de la variación horaria de la maniobra, en el orto y el ocaso
FUNCION: Astronómico
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22
• Definición de las potencias contratadas por tarifa• Potencia a controlar en cada una de las dos líneas• Prioridad en la desconexión de las cargas• Programación de histéresis y tiempo mínimo en la
reconexión
FUNCION: Control de potencia
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23
Estudios para la optimización de la potencia a contratar.
FUNCION: Control de potencia
Control de potencia
Sin Control de potencia
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24
POWERWATT (Usuarios)
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25
POWERSTUDIO (Usuarios)
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26
Calidad en el suministroeléctrico
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Tipos de Perturbaciones
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28
PERTURBACIONES DE AMPLITUD
PERTURBACIONES DE BAJA FRECUENCIASobretensiones, huecos e interrupcionesFluctuaciones de tensión (varios ciclos) : Flicker 0,5 Hz a 30 Hz)Armónicos (fracciones de ciclo , 100 Hz a 2500Hz)PERTURBACIONES DE ALTA FRECUENCIA, EMI(PARÁSITOS)Conducidas (10 kHz a 30 MHz)Radiadas o acopladas ( > 30 MHz)
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Control de la calidad de servicio
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30
PERTURBACIONES DE AMPLITUD
Según EN-61000-4-30
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31
SOBRETENSIONES, HUECOS E INTERRUPCIONES
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32
FLICKER
• Variación de la envolvente de la tensión DU/U
• Envolventes estándar : Cuadrada, Senoidal
• Normas IEC-61000-4-15, IEC-60868
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33
FLICKER: Límite de emisión
Se establece como Límite de Emisión Individual un Pst = 1, medido en el punto de suministro sobre la impedancia de referencia fijada por la Norma EN-IEC 61000-3-3 para BT.
Esta impedancia es:Impedancia de fase: RA + j XA = 0,24 + j 0,15Impedancia de neutro: RN + j XN = 0,16 + j 0,10En el caso de suministros monofásicos, la impedancia sobre
la que se medir el Pst es la suma de la de fase y la de neutro
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34
FLICKER: ∆U/U % EQUIVALENTE A PST=1
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35
PERTURBACIONES DE ALTA FRECUENCIA:
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36
PARÁMETROS PARA LA MEDIDA DE ARMÓNICOS
• Armónicos individuales:
• Residuo armónico
• Distorsión armónica total, THD ó D
II
.100%I ; UU
.100%U1
nn
1
nn ==
∑∑ ==40
2
2nRES
40
2
2nRES II ; VV
1
40
2
2n
1
40
2
2n
I
I)%I(DTH ;
V
V)%V(THD
∑∑==
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37
PARÁMETROS PARA LA MEDIDA DE ARMÓNICOS
• Total Demand Distortion: TDD
• Telephone Influenece Factor: TIF
• Factor K de un transformador: (Sobredimensionamiento Fe)
TDDI
I
hh
L= =
∞
∑ 2
2
TIFw V
VV
h hh
rms= =
∞
∑ ( ) 21
Kh I I
I I
hh
hh
= =
∞
=
∞
∑
∑
21
2
1
12
1
( / )
( / )
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38
2I )100/THD(1
1FP+
=
V V THDrms V= +121 100( / )
I I THDrms I= +121 100( / )
pf P
V I THD THDtot
V I
=+ +1 1
2 21 100 1 100( / ) ( / )
Factor de Potencia
Relación entre los THD y el FP
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39
PERTURBACIONES DE TENSIÓN: ¿QUIEN LAS CAUSA?
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41
Sobrecarga de 3r armónico en el neutroLos armónicos de tercer orden se suman en el neutro dando lugar a componentes llamadas homopolares. Estas componentes pueden originar problemas de sobrecarga en el conductor neutro.
Perturbación de cargas monofásicas
Las cargas más típicas generadoras de armónicos múltiples de 3 son:• Ordenadores• Lámparas de descarga• Equipos con rectificadores monofásicos
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ARMÓNICOS k.*3 : PROBLEMAS DE NEUTRO
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43
Corrientes de 3r armónico
Las corrientes de 3 armónico de las tres fases están en fase entre sí, no a 120º. Aún siendo iguales en las tres fases su suma no es nula Necesitan por tanto un camino de retorno: EL NEUTRO
L1
L2
L3
PE
220 V phase to neutral
50 Hz and harmonics with n = k.3 harmonics with n = k.3
N
Utility distribution transformer
a
a
a
a
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44
Reducción de armónicos en líneas monofásicas.
Reducción de la corriente de neutro originada por armónicos múltiplos de 3 hasta un 90%
R
S
T
N
FB3
aprox. 80 % 3 harmonic
Filtro de Bloqueo 3r armónico FB3
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45
FILTROS DE BLOQUEO DE 3r ARMÓNICO:FB3TFILTROS DE BLOQUEO DE 3r ARMÓNICO:FB3T
Los filtros FB3T son filtros de bloqueo de armónicos múltiplos de 3 El filtro se inserta en el neutro y proporcionan además una reducción significativa de los armónicos 5, 7 y otros presentes en las instalaciones industriales.
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46
FILTRO DE BLOQUEO 3r ARMÓNICO FB3
Filtro de bloqueo del 3 armónico diseñado para la reducción de dicho armónico en instalaciones monofásicas, tales como:
Ordenadores personalesLuminarias con reactancias electrónicasDimmersOtros tipos de cargas monofásicas.
Antes Después
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47
Filtros 3r armónico TSA
Filtro de 3 armónico basado en un transformador separador en conexión triangulo estrella D-Y, que elimina el tercer y reduce el 5 armonico a través de un filtro pasivo de 5 armónico.
L1
L2
L3
PE
220 V phase to neutral
50 Hz and harmonics with n = k.3 harmonics with n = k.3
N
Utility distribution transformer
a
a
a
a
L1
L2
L3
PE
220 V phase to phase
50 Hz and harmonics with n = k.3 harmonics with n = k.3
N NC.
FILTER
TSA isolation transformerInfinite impedance to k.3 harmonics
A
A
A
Instalación sin TSA Instalación con TSA
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48
TSA: FILTRO PARA ARMÓNICOS TRIPLESTSA: FILTRO PARA ARMÓNICOS TRIPLES
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49
Monofásico2 hilos
Trifásico 4 hilos
Trifásico de 3 hilos
Filtros activos AFCompensador activoMULTIFUNCIÓN
NETACTIVE
Trifásico 4 hilos
APF-4W AF-3WAF-2W AF-4W
Filtrado de armónicosEquilibrado de fasesCompensación energía reactiva
Filtrado de armónicos con ó sin
compensación de reactivaFiltrado de armónicos
Filtros Activos
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R1
EMI
L1
N1
PE
L2
N2
PE
OUT1
S2
S1
S4
S3
C1
InversorSEMIKRON
PE
OUT2
C2
PlacaControl
1234
F3
35mm2
35mm2
6mm2 6mm2
1,5m
m2
1,5m
m2
L
U V
U1 V1
PE
BF1 F1 F2
35mm2
SW1
FILTRO ACTIVO MONOFÁSICOFILTRO ACTIVO MONOFÁSICO
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51
Normas y límites: Límites de compatibilidad en V
10%8%5%THD(V)0,2+12,5/h0,2+12,5/h>25 NO MULT DE 2 NI 3
3,51,51,5253,51,51,52310,20,2>21 MULT DE 3
1,750,20,22141,51,5194221720,30,315
4,5331353,531110,20,2>10 MULT. DE 210,50,510
2,51,51,5910,50,58753710,50,568635
1,511465333222
CLASE 3Un%
CLASE 2Un%
CLASE 1Un%
ORDEN DEL ARMÓNICO
h
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52
Normas: EN-61000-3-2 (<16A) , EN-61000-3-4 (>16A)
Valores límites de emisión para equipos de I>16A cuando Scc/Sequ< 33 (*)
≤ 8/n ó 0,6Pares1,1191,217
≤ 0,6≥330,7150,7312130,7293,111≤ 0,6273,890,8257,270,92310,75≤ 0,62121,63
Corriente admisibleIn/I1%
Armónico hCorriente admisibleIn/I1%
Armónico h
(*) Difícil argumentar la necesidad de un filtro, pues si Scc/Sequ> 33 es todavía más laxa
Normas y límites: EN-61000-3-4 (>16A)
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53
Normas y límites: EN-61000-3-4 (>16A)
Valores límites de emisión para equipos trifásicos equilibrados de I>16A
NOTAS: (1) El valor relativo de los armónicos pares no debe sobrepasar 16/h %(2) Para valores de Rsc intermedios interpolar
1825406057706001520355051584501015254046483508131830393525081214203325175811121629181208101114251666
I13/I1%I11/I1%I7/I1%I5/I1%PWHD%THD%
Tasas individuales admisiblesTasa total admisibleRsc(2)
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FILTROS EMI PARA EQUIPOS DE POTENCIA
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55
U1
V1
PE
U
V
PECARGARED
A
A
FILTROS MONOFÁSICOS DE DOBLE ETAPA
Es doble etapa para modo común
Requieren buena conexión de tierra
Atenúan unos 80 dB en MC
Caja metálica conectada a masa
Cuidado con las fugas adicionales!!!
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Gracias por su atención