Energia

Analizador de Calidad de Energía Eléctrica para Redes Trifásicas
Palomba, José Pablo A.
Director: Miguel Revuelta
Ingeniería Electrónica
2009

1 Resumen

El instrumento desarrollado permite medir, “in situ”, parámetros de redes eléctricas de tres fases, tales como tensión eficaz (True Rms), corriente eficaz, el factor de potencia total o FP, potencia aparente, reactiva y activa y lafrecuencia en las tres fases. Estas mediciones junto con la fecha y hora, son guardadas en una memoria FRAM, que por sus tiempos de acceso, permitirá en un desarrollo futuro el cálculo del contenido armónico mediante la Transformada Rápida de Fourier de las señales que serán almacenadas.
El equipo esta basado en un microcontrolador y desarrollado con características modulares, es decir, laadquisición de la tensión de línea se realiza en una plaqueta independiente de la adquisición de corriente, lo que posibilita el recambio de las mismas en caso de estropearse por error de manipulación. Las dos placas antes mencionadas junto con la plaqueta del microcontrolador y la plaqueta de memorias y el Reloj de Tiempo Real (RTC) se interconectan a través de un Bus alojado en una quinta plaqueta, la cualposee zócalos que brindan la posibilidad de conectar de forma indistinta las plaquetas de adquisición, de memorias y RTC teniendo además un quinto conector de expansión que puede ser utilizado para conectarse con otros dispositivos, o para el control de un banco de capacitores de corrección del factor de potencia, por ejemplo.
La placa que contiene la CPU dispone de un puerto de programaciónque permite la actualización del “Firmware” del equipo y un puerto de comunicaciones serial , para descargar a una PC el historial de mediciones.

2 Introducción

Debido a distintos factores, pero principalmente a la proliferación de equipos de conmutación de potencia, tanto para la generación eléctrica como para el manejo de motores industriales, de redes trifásicas y monofásicas, seproducen efectos de desequilibrio en las corrientes, aumento del contenido armónico y el empobrecimiento del factor de potencia o Cos(. Por esta razón, es importante adquirir y medir las señales presentes en las fases y en base al análisis de los datos recolectados, tomar decisiones que den curso a soluciones efectivas en el aprovechamiento de la energía, teniendo como consecuencia directa ladisminución de los costos asociados, evitando además la obligación del pago de multas por el desvío del factor de potencia exigido por el ente regulador.




3 Desarrollo

El equipo construido consta de cinco plaquetas, una de ellas es la encargada de alimentar a las otras cuatro y permite la comunicación entre la plaqueta que tiene el microcontrolador, que denominaremos CPU y lasplaquetas de adquisición de corriente, adquisición de tensión y la plaqueta que posee las memorias seriales y el reloj de tiempo real o RTC.
En la figura 1 se observa el diagrama en bloques del instrumento.
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Figura 1.- Diagrama de Bloques del Hardware


1 Plaqueta Base

Como se mencionó anteriormente, este circuito brinda alimentación a los restantes y permite lacomunicación entre los circuitos y la CPU.
Posee dos fuentes de alimentación, una para la alimentación de la CPU y plaqueta de memorias, esta fuente partida regulada de ± 9 V se denomina “fuente digital”, ya que alimenta a todos los circuitos digitales del sistema de medición. La otra fuente de alimentación partida regulada de ± 9 V se denomina “fuente analógica” ya que provee energía a losmultiplexores, conversores ADC, filtros y circuitos que manejan señales analógicas y el resultado de la conversión.
Los conectores utilizados para la interconexión son EUROCAR de 64 pines o DIN 41612.

2 CPU

El microcontrolador (uC) utilizado es de Freescale® de 8 bits: MC68HC908AP32CBE, el mismo es de montaje superficial de 44 pines. Este uC posee puertos de comunicaciones sincrónicos...