Fasimetro 3

Fasímetro
analógico industrial
Marder, Felipe - Lombardero, Oscar G.
Dto. de Ingeniería Eléctrica - Facultad de Cs. Exactas y Naturales y Agrimensura - UNNE.
9 de Julio 1449 2º Piso Lab. Nº 7 - (3400) Corrientes - Argentina.
E-mail: fmarder@exa.unne.edu.ar
RESUMEN

El presente trabajo con carácter de desarrollo tecnológico, forma parte del proyecto PI Nº 673 aprobado por la
Secretaría de Cienciay Técnica de la UNNE, titulado “Aplicaciones Industriales basadas en Microcontroladores”. El
mismo consiste en el diseño e implementación de un dispositivo para la medición automática de la diferencia de fase
entre tensión y corriente sobre una carga reactiva, con determinación simultánea del carácter inductivo o capacitivo de
la misma. Se realizó previamente el cálculo e implementación deltransformador reductor de tensión, el de la resistencia
de sensado de la corriente de carga, y un análisis del error introducido en los parámetros de transformación por
simulación y contraste en laboratorio.
ANTECEDENTES

En el ambiente industrial, tanto en las fábricas de mediano o gran tamaño, son fundamentales las mediciones de la
energía consumida por la planta, como uno de los factores importantesen la determinación de los costos que deben ser
absorbidos por los productos que allí se elaboran. Este costo de la energía consumida, no sólo es función de la cantidad
de maquinaria electromecánica funcional instalada, sino también y desde el punto de vista eléctrico, del tipo de
impedancia que en cada uno está involucrada, o sea si es resistiva puros, reactiva pura o combinación de ambas. Sirevisamos algunos conceptos básicos sobre medición de potencia, teniendo en cuenta que tratamos con tensiones y
corrientes senoidales, encontramos que la tensión y la corriente instantánea están definidas así

v (t ) = 2V cos(ωt + ϕ )
i (t ) = 2 I cos(ωt )

(1)

siendo V e I los valores eficaces de tensión y corriente respectivamente, y ö el ángulo de desfasaje entre ambos. La
potencia instantánea ypromedio están definidas como:

p ( t ) = v ( t ) ⋅ i ( t ) = VI cos( ϕ ) + cos( 2ω t + ϕ )
Pactiva = VI cos( ϕ )

(2)

P
= VI sin( ϕ )
reactiva

el desfasaje que existe entre la tensión y la corriente es un parámetro importante a determinar, puesto que es un índice
de la cantidad de energía reactiva puesta en juego y que disminuye el rendimiento de la red, ya que promueve un
movimiento de energíapor la red que no es utilizada.
Existen varios métodos o instrumentos para la medición del ángulo de desfasaje mencionado, entre los que podemos
mencionar:
o
o
o
o
o
o

voltímetro, amperímetro y vatímetro
fasímetro electrodinámico
osciloscopio de rayos catódicos
fasímetro digital
método de adición de tensiones
método de los tres voltímetros

En este proyecto se describe el diseño y desarrollo deun fasímetro electrónico analógico con presentación del índice de
desfasamiento en forma digital. Se emplea en esta aplicación un transformador de tensión para tener un voltaje
proporcional al aplicado a la carga, y una resistencia derivadora (shunt), calibrada para obtener otra tensión,
proporcional a la corriente sobre dicha carga. El resto de los componentes electrónicos empleados son defácil
adquisición en el mercado local y de bajo costo. Se pretende implementar un dispositivo confiable, capaz de medir el
desfasaje con una precisión del orden del 1%. Este proyecto servirá de base para otro posterior en el que se diseñará un
medidor del factor de potencia y que opcionalmente actuará como corrector de dicho factor, mediante un banco de
condensadores.
MATERIALES Y METODOS

Diseño deltransformador reductor y de la resistencia de sensado:
Estimando como valor inicial la potencia a consumir por el dispositivo en 0,5W, y que incluye los integrados
reguladores de tensión, los comparadores y la electrónica restante asociada, se adoptó un transformador de 1,2VA con
una sección de 10x10 mm, laminación Nº 37 de grano orientado (12Kgauss), carrete Nº 37, sección cuadrada,
Nprim = 8800...