INFLUENCIA DE LOS PULSOS TRANSITORIOS DE POTENCIA EN LA MEDICION DE ENERGIA ELECTRICA EN REDES URBANAS DE BAJA TENSION


INFLUENCIA DE LOS PULSOS TRANSITORIOS DE POTENCIA
EN LA MEDICION DE ENERGIA ELECTRICA EN REDES
URBANAS DE BAJA TENSION

Juan Arturo Araya Mena
Estudiante 3º Ing. Ejec. Eléctrica
Universidad Técnica Federico Santa María
E-mail: jam70@123click.cl

Introducción y objetivos

La idea de este trabajo es mostrar cualitativamente el efecto en los medidores de energía de los transientes depotencia causados por la conexión/desconexión de condensadores e inductores, se muestra que bajo ciertas condiciones extremas la indicación es prácticamente nula ante una carga resistiva, se diseña un sistema monofásico que funciona en red domiciliaria de baja tensión (220 V AC) a frecuencia industrial (50 Hz) para mostrar en forma práctica el fenómeno y su extensión a sistemas más amplios comotrifásicos de alta tensión,etc., y a la vez se muestra el efecto en el medidor cuando se conectan cargas productoras de armónicas en el sistema eléctrico en base a un modelo propuesto.


Principio de Funcionamiento

En sistemas monofásicos de distribución domiciliaria es comúnmente usado como instrumento medidor de energía el medidor a inducción de disco desarrollado por Schallenbergeren 1888, el cual consiste en un contador que funciona al igual que un motor bifásico de inducción.Posee dos bobinas al igual que un Watmetro, una bobina de tensión y otra de corriente, sólo que la bobina de corriente se descompone en dos bobinas en serie devanadas en diferente sentido.La bobina de tensión produce un campo magnético 90º en atraso a la tensión y las bobinas de corriente producen uncampo magnético en fase y a 180º de la corriente, la que a su vez está en fase con la corriente de la carga si ésta es resistiva pura.Ya que estas bobinas están espacialmente separadas entre sí y los campos magnéticos están desfasados 90º aprox., se producirá un campo magnético giratorio. Además se tiene un disco de aluminio entre las bobinas de tensión y corriente ocasionando corrientesparásitas en éste que interactúan con el campo magnético giratorio produciendo un torque en el mismo sentido de éste.Además se dispone de un imán para el frenado del disco para que éste gire a rapidez constante, y en estado estacionario la rapidez de giro del disco será proporcional a la potencia activa de la carga. Esto permite mediante un mecanismo usar un contador para así medir la energía consumidapor la carga.Estos medidores son diseñados para trabajar con corrientes y tensiones sinusoidales a frecuencia industrial por lo cual cualquier alteración a estos parámetros producirá una indicación errónea a favor o en contra del cliente consumidor.
MODELO FISICO DEL MEDIDOR MONOFASICO

Para poder predecir el comportamiento cualitativo del medidor de disco, se establece la siguiente ecuacióndiferencial que relaciona el torque eléctrico en el disco, con su rapidez de giro:
(1)

En donde I es el momento de inercia del disco, K es una constante para el frenado magnético del disco, w la rapidez angular del disco, y T el torque eléctrico causado por la carga a medir, el cual a su vez será proporcional a la potencia instantánea en la carga, es decir su forma de onda será la mismacon amplitudes y unidades diferentes.

Evaluación del modelo:

Estimando datos de un medidor tradicional en forma razonable, se tiene para la masa del disco un valor de 50 grs, un radio para el disco de 5 cm, y un w para período de giro del disco de 10 seg de 0.628 rad/seg.Para una carga resistiva pura , suponiendo una constante de tiempo para el estado estacionario de la w del disco de100 mseg,y al resolver la ecuación diferencial anterior las relaciones son las siguientes:










En donde v es la frecuencia angular de la red, y los subíndices ss de la relación (4) entregan los valores estimados en estado estacionario de la rapidez de giro del disco, y el tiempo razonable de cuatro constantes de tiempo para la estabilización de la rapidez del disco. Esta...