Medidores de electricidad: tipos y tipos, características principales

La energía eléctrica se transmite a través de grandes distancias entre diferentes estados, y se distribuye y consume en los lugares y volúmenes más inesperados. Todos estos procesos requieren una contabilidad automática de las capacidades de paso y los trabajos realizados por ellos. El estado del sistema energético cambia constantemente. Es necesario analizar y gestionar de manera competente los principales parámetros técnicos.

La medición de la potencia actual se asigna a vatímetros, cuya unidad de medida es 1 vatio, y el trabajo realizado durante un cierto período de tiempo se asigna a medidores que tienen en cuenta la cantidad de vatios por hora.

Dependiendo de la cantidad de energía que se tenga en cuenta, los dispositivos funcionan dentro de unidades de kilo, mega, gigo o tera. Esto le permite:

• por un metro principal ubicado en la subestación que proporciona energía a una gran ciudad moderna, para evaluar los terabytes de kilovatios-hora dedicados al consumo de todos los apartamentos y empresas manufactureras del centro administrativo industrial y residencial;

• Una gran cantidad de dispositivos instalados dentro de cada departamento o producción, tienen en cuenta su consumo individual.

Los vatímetros y contadores funcionan debido a la información sobre el estado de los vectores de corriente y voltaje en el circuito de alimentación que se les suministra constantemente, que es proporcionada por los sensores correspondientes: transformadores de medida en circuitos de CA o convertidores de CC.

El principio de funcionamiento de cualquier contador puede representarse en un esquema de bloques simplificado que consiste en:

• circuitos de entrada y salida;

• circuitería interna.

Los medidores de energía eléctrica se dividen en dos grandes grupos que operan en redes:

1. Voltaje de CA de frecuencia industrial;

2. Corriente DC.

La primera categoría de estos dispositivos es la más numerosa. Con ella, comenzamos una breve descripción de una variedad de modelos.

Medidores de corriente alterna

Esta clase de contadores por diseño se divide en tres tipos:

1. inducción, trabajando desde finales del siglo XIX;

2. dispositivos electrónicos que aparecieron no hace mucho tiempo;

3. productos híbridos que combinan tecnología digital con una parte de inducción o medición eléctrica y un dispositivo de medición mecánica en su diseño.

Dispositivos de medición de inducción

El principio de funcionamiento de dicho contador se basa en la interacción de los campos magnéticos. creado por electroimanes de una bobina de corriente incrustada en el circuito de carga, y una bobina de voltaje conectada en paralelo al circuito de voltaje de suministro.

Crean un flujo magnético total proporcional al valor de la potencia que pasa a través del medidor. En el campo de su acción hay un disco delgado de aluminio montado en un rodamiento de rotación. Reacciona a la magnitud y dirección del campo de fuerza creado y gira alrededor de su propio eje.

La velocidad y la dirección del movimiento de este disco corresponden al valor de la potencia aplicada. Se le conecta un esquema cinemático, que consiste en un sistema de engranajes y ruedas con indicadores digitales que indican el número de revoluciones completadas, actuando como un simple mecanismo de conteo.

Medidor de inducción monofásico, características del dispositivo

El diseño del medidor de inducción más común, diseñado para una red de fuente de alimentación de CA monofásica, se muestra en una forma sin ensamblar en la imagen, que consta de dos fotografías combinadas.

Todas las unidades tecnológicas principales están indicadas por punteros, y el diagrama eléctrico de las conexiones internas, circuitos de entrada y salida se muestra en la siguiente imagen.

El tornillo de voltaje instalado debajo de la cubierta siempre debe apretarse durante el funcionamiento del medidor. Solo lo utilizan los empleados de los laboratorios eléctricos cuando realizan operaciones tecnológicas especiales, como la verificación del dispositivo.

Sobre el dispositivo, el principio de funcionamiento y las características del funcionamiento de los medidores eléctricos se describieron anteriormente aquí:

Cómo conectar el medidor de electricidad correctamente

Cómo tomar lecturas de un medidor de electricidad

Los medidores de inducción eléctricos de este tipo modifican con éxito sus recursos en edificios residenciales y apartamentos para personas. Están conectados en cuadros de distribución de acuerdo con el esquema estándar a través de disyuntores unipolares y un conmutador de paquetes.

Características de diseño de un medidor de inducción trifásico

El dispositivo de este dispositivo de medición es totalmente consistente con los modelos monofásicos, excepto que los campos magnéticos creados por bobinas de corrientes y voltajes de las tres fases del circuito de potencia participan en la formación del flujo magnético total que afecta la rotación del disco de aluminio.

Debido a esto, el número de piezas dentro de la caja aumenta y son más densas. El disco de aluminio también se duplica. El esquema de conexión para las bobinas de corriente y tensión se realiza de acuerdo con la opción de conexión anterior, pero teniendo en cuenta la suma de los flujos magnéticos de cada uno individual.

Se puede lograr el mismo efecto si en lugar de un medidor trifásico, se incluyen dispositivos monofásicos en cada fase del sistema. Sin embargo, en este caso, deberá lidiar con la adición manual de sus resultados. En un medidor de inducción trifásico, esta operación se realiza automáticamente mediante un mecanismo de conteo.

Los medidores de inducción trifásicos se pueden realizar en dos tipos de conexión:

1. inmediatamente a los circuitos de alimentación, cuya potencia debe tenerse en cuenta;

2. a través de transformadores de medición de voltaje y corriente intermedios.

Los dispositivos del primer tipo se utilizan en circuitos de potencia de 0.4 kV con cargas que no pueden dañar el dispositivo de medición con su pequeño valor. Trabajan en garajes, pequeños talleres, casas particulares y se llaman medidores de conexión directa.

El diagrama de circuito de los circuitos eléctricos de dicho dispositivo en la centralita se muestra en la siguiente imagen.

Todos los demás dispositivos de medición de inducción funcionan directamente a través de la medición de transformadores de corriente o voltaje por separado, dependiendo de las condiciones específicas del sistema de suministro de energía o con su uso conjunto.

En la fotografía se muestra la apariencia del panel del antiguo medidor de inducción de un tipo similar (SAZU-IT).

Funciona en circuitos secundarios con transformadores de corriente de medición de un valor nominal de 5 amperios y transformadores de voltaje - 100 voltios entre fases.

La letra "A" en el nombre del tipo de dispositivo "SAZU" significa que el dispositivo está diseñado para dar cuenta del componente activo de la potencia total. Mediciones del componente reactivo involucrado en otros tipos de dispositivos, incorporando la letra "P". Están indicados por el tipo "SRZU-IT".

El ejemplo anterior con la designación de medidores de inducción trifásicos indica que su diseño no puede tener en cuenta la cantidad de energía total gastada en el trabajo. Para determinar su valor, es necesario tomar lecturas de medidores de energía activa y reactiva y realizar cálculos matemáticos de acuerdo con tablas o fórmulas preparadas.

Este proceso requiere la participación de un gran número de personas, no excluye errores frecuentes y es laborioso. Las nuevas tecnologías y dispositivos de medición que trabajan en elementos semiconductores lo salvan de llevarlo a cabo.

Los viejos medidores de inducción casi han dejado de producirse a escala industrial. Simplemente modifican sus recursos como parte del equipo eléctrico en funcionamiento. Ya no se usan en complejos recién instalados y puestos en funcionamiento, pero se están instalando modelos nuevos y modernos.

Dispositivos de medición electrónicos

Para reemplazar los medidores de tipo de inducción, ahora se están produciendo muchos dispositivos electrónicos, diseñados para funcionar en una red doméstica o como parte de complejos de medición de equipos industriales complejos que consumen una enorme potencia.

En su trabajo, analizan constantemente el estado de los componentes activos y reactivos de la potencia total en base a diagramas vectoriales de corrientes y voltajes. Al usarlos, se calcula la potencia total y todos los valores se registran en la memoria del dispositivo. Desde allí puede ver estos datos en el momento adecuado.

Dos tipos de sistemas comunes de contabilidad electrónica.

Según el tipo de medición de las cantidades de entrada compuestas, los medidores de tipo electrónico producen:

• con transformadores de medida incorporados de corriente y tensión;

• Con sensores de medición.

Dispositivos con transformadores de medida integrados.

Diagrama esquemático del medidor electrónico monofásico que se muestra en la imagen.

El microcontrolador procesa las señales de los transformadores de corriente y voltaje a través del convertidor y emite los comandos apropiados para:

• pantalla con pantalla de información;

• relé electrónico que conmuta el circuito interno;

• RAM RAM, que tiene una conexión de información con un puerto óptico para transmitir parámetros técnicos a través de canales de comunicación.

Dispositivos con sensores integrados.

Este es otro diseño del medidor electrónico. Su circuito funciona sobre la base de sensores:

• corriente, que consiste en una derivación ordinaria a través de la cual fluye toda la carga del circuito de alimentación;

• voltaje que funciona según el principio de un divisor simple.

Las señales de corriente y voltaje que provienen de estos sensores son muy pequeñas. Por lo tanto, se amplifican mediante un dispositivo especial basado en un circuito electrónico de alta precisión y se alimentan a unidades de conversión digital de amplitud. Después de ellos, las señales se multiplican, se filtran y se envían a los dispositivos apropiados para su integración, visualización, conversión y posterior transmisión a varios usuarios.

Los contadores que trabajan con este principio tienen una clase de precisión ligeramente inferior, pero cumplen totalmente con los estándares y requisitos técnicos.

El principio de usar sensores de corriente y voltaje en lugar de medir transformadores hace posible crear dispositivos de medición para circuitos no solo de corriente alterna sino también de corriente continua, lo que amplía enormemente sus capacidades operativas.

Sobre esta base, comenzaron a aparecer diseños de medidores que pueden usarse en ambos tipos de sistemas de suministro de energía de CC y CA.

Tarifa de dispositivos de medición modernos

Debido a la posibilidad de programar el algoritmo de operación, el medidor electrónico puede tener en cuenta el consumo de energía por hora del día. Esto crea el interés de la población por reducir el consumo de electricidad durante las horas pico más intensas y, por lo tanto, descargar la carga creada para las organizaciones de suministro de energía.

Entre los dispositivos de medición electrónicos hay modelos que tienen diferentes capacidades del sistema tarifario. Los medidores poseen las mayores capacidades, lo que permite una reprogramación flexible del dispositivo de medición para cambiar las tarifas de las redes eléctricas teniendo en cuenta la época del año, las vacaciones y varios descuentos los fines de semana.

La operación de los medidores de electricidad de acuerdo con el sistema de tarifas es beneficiosa para los consumidores: se ahorra dinero para pagar la electricidad y para suministrar a las organizaciones, se reduce la carga máxima.

Ver también sobre este tema:

¿Cómo se organiza y funciona el medidor electrónico de electricidad?

Características de diseño de dispositivos de medición industriales para circuitos de alta tensión.

Como ejemplo de dicho dispositivo, considere la marca de contadores bielorrusa Gran-Electro SS-301.

Tiene muchas funciones útiles para los usuarios. Al igual que los dispositivos de medición domésticos comunes, está sellado y calibrado periódicamente.

Dentro de la caja no hay elementos mecánicos móviles. Todo el trabajo se basa en el uso de placas electrónicas y tecnologías de microprocesador. Los transformadores de medición se dedican al procesamiento de señales de corriente de entrada.

Estos dispositivos prestan especial atención a la confiabilidad y la protección de la seguridad de la información. Para preservarlo, se introduce:

1. sistema de dos niveles para sellar tableros internos;

2. esquema de cinco niveles de organización del acceso a las contraseñas.

El sistema de llenado se lleva a cabo en dos etapas:

1. el acceso al cuerpo de este medidor se limita inmediatamente en la fábrica después de completar sus pruebas técnicas y completar la verificación del estado con la ejecución del protocolo;

2. El acceso a los cables de conexión a los terminales está bloqueado por representantes de la supervisión de energía o la compañía de suministro de energía.

Además, en el algoritmo de operación del dispositivo hay una operación tecnológica que fija en la memoria electrónica del dispositivo todos los eventos asociados con la extracción e instalación de la cubierta del bloque de terminales con enlace exacto por fecha y hora.

Esquema de control de acceso de contraseña

El sistema permite diferenciar los derechos de los usuarios del dispositivo, separarlos de acuerdo con el acceso a la configuración del medidor mediante la creación de niveles:

• cero, proporcionando eliminación de restricciones en la visualización de datos local o remotamente, sincronización de tiempo, corrección de indicaciones. El derecho se otorga a los usuarios autorizados del dispositivo;

• el primero, que le permite configurar el equipo en el sitio de instalación y escribir en la configuración de la memoria operativa los parámetros operativos que no afectan las características del uso comercial;

• el segundo, que permite el acceso a la información del dispositivo a los representantes de supervisión energética después de su ajuste y preparación para la puesta en servicio;

• el tercero, que da derecho a quitar e instalar la cubierta del bloque de terminales para acceder a los terminales o al puerto óptico;

• cuarto, brindando la capacidad de acceder a las placas del dispositivo para instalar o reemplazar llaves de hardware, quitar todos los sellos, realizar trabajos con el puerto óptico, actualizar la configuración, calibrar los factores de corrección.

Formas de conectar medidores industriales en empresas energéticas

Para la operación de dispositivos de medición, se crean circuitos secundarios ramificados de cadenas de medición mediante el uso de transformadores de corriente y voltaje de alta precisión.

En la imagen se muestra un pequeño fragmento de dicho circuito para los circuitos de corriente del medidor Gran-Electro SS-301. Se toma de la documentación de trabajo.

Para el mismo medidor, a continuación se muestra un fragmento de los circuitos de voltaje de conexión.

Combinando dispositivos de medición en un sistema unificado de sistema automatizado de medición y control

El sistema de control automatizado y medición de energía eléctrica comenzó a desarrollarse rápidamente gracias a las capacidades de los medidores electrónicos y al desarrollo de métodos para la transmisión remota de información. Para conectar los dispositivos de medición del sistema de inducción, se desarrollan sensores especiales.

El objetivo principal del sistema ASKUE es la recopilación rápida de información en un solo centro de control. Al mismo tiempo, recibe flujos de datos de todos los consumidores de subestaciones existentes. Contienen información sobre los problemas de capacidad consumida y suministrada con la posibilidad de analizar métodos para su generación y distribución, calcular costos y contabilizar indicadores económicos.

Para resolver los problemas de organización del sistema ASKUE, se proporciona:

• instalación de dispositivos de medición de alta precisión en lugares de medición de electricidad;

• la transferencia de información desde ellos se realiza mediante señales digitales utilizando "sumadores" que tienen memoria de acceso aleatorio;

• organización de un sistema de comunicación por cable y canales de radio;

• implementación del esquema de procesamiento de la información recibida.

Medidores de electricidad DC

Los modelos de medidores de esta clase registran energía en diferentes modos tecnológicos, pero con mayor frecuencia se utilizan en equipos de material rodante eléctrico de transporte urbano y ferrocarriles.

Se crean sobre la base de un sistema electrodinámico.

El principio principal de funcionamiento de dichos contadores es la interacción de las fuerzas de flujo magnético formadas por dos bobinas:

1. el primero se fija de forma permanente;

2. el segundo tiene la capacidad de rotar bajo la influencia del flujo magnético, cuya magnitud depende proporcionalmente del valor de la corriente que fluye a lo largo del circuito.

Los parámetros de rotación de la bobina se transmiten al mecanismo de conteo y se tienen en cuenta por el consumo de energía eléctrica.

Ver también: Formas de ahorrar electricidad en un apartamento y una casa privada