Serie de Fundamentos de Mediciones con Sensores. ni.com

Transcripción

1 Serie de Fundamentos de Mediciones con Sensores

2 Realice Mejores Mediciones Eléctricas Tommy Glicker Gerente de productos National Instruments

3 Acciones clave Fundamentos de potencia Derivación de potencia a partir de voltaje y corriente Mediciones de voltaje alto y corriente alta Consideraciones del sistema de medición de energía El triángulo de potencia

4 Por qué medir la energía? Instalaciones/compañías públicas Condición de la maquinaria Pruebas de electrodomésticos

5 Los beneficios de la medición de energía Medición Acción Beneficio Consumo total de energía División de la medición de energía Predicción de demanda Factor de potencia Desequilibro, tendencia/nivel de RMS, armónicos, SAG/SWELL Verificar con la factura del proveedor Asignar al centro de costos correspondiente Poner en funcionamiento las máquinas por turnos o alterar el algoritmo de control del proceso Poner en funcionamiento las máquinas por turnos o alterar el algoritmo de control del proceso Monitoreo de condición de maquinaria Eliminar los costos innecesarios Se enfoca en los consumidores de energía más importantes Evitar tarifas de uso pico Evitar sanciones de la compañía proveedora Obtener eficiencia de energía y mantenimiento predictivo (preservar la condición de la máquina, minimizar las interrupciones)

6 En qué pensamos cuando pensamos en medir potencia?

7 Dos mediciones necesarias para la potencia Voltaje Corriente P = V * I

8 La analogía electricidad/agua Corriente = razón de flujo de agua (Ampers) Voltaje = presión de agua (Volts)

9 Generadores

10 Transmisión de energía

11 Medición de voltaje

12 Aislamiento El circuito de aislamiento incluye aislamiento básico, aislamiento doble, descarga a tierra de protección (descarga a tierra de seguridad), puntos de prueba de aislamiento, área de voltaje peligroso (rojo), barrera de aislamiento (amarilla) y voltaje no peligroso

13 Tipos de aislamiento Aislamiento óptico Aislamiento capacitivo Aislamiento de acoplamiento inductivo

14 Topologías de aislamiento Canal a tierra Canal a bus (banco) Canal a canal

15 Aislamiento canal a tierra

16 Aislamiento canal a bus (banco)

17 Aislamiento canal a canal

18 Medición de corriente Transformadores y transductores de corriente Transformadores de corriente de núcleo dividido frente a transformadores de corriente de núcleo sólido

19 Consideraciones de instrumentación Adquisición simultánea Resolución Filtros antialiasing

20 Sincronización

21 Resolución Voltaje (volts) Resolución de 16 bits frente a resolución de 3 bits (onda sinusoidal de 5 khz) bits 3 bits Tiempo (ms)

22 Filtros antialiasing Teorema de muestreo de Shannon La frecuencia máxima (frecuencia de Nyquist: f N ) que puede analizarse se obtiene a través de f N = f s /2 f s : frecuencia de muestreo Muestra inadecuada Muestra adecuada

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24 Medición de datos de forma de onda

25 Medición de voltaje Cable negro Cable blanco Dispositivo de voltaje DAQ Fuente, conexión realizada con un cable de alimentación cortado

26 Medición de corriente Dispositivo DAQ de corriente

27 Transformadores y transductores Corriente o voltaje de salida CC o alta frecuencia Núcleo dividido o sólido Montado o portátil

28 Medición de corriente Cables N, B y T expuestos El cable negro pasa por CT Dispositivo DAQ de voltaje o corriente

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30 RMS (media cuadrática) El equivalente de CA para CC 3 maneras comunes de calcularla Ecuación (real) RMS real Pico Promedio

31 Procesamiento de señales Características Voltaje, corriente, potencia Instantáneo RMS Pico-pico Factor de cresta Frecuencia fundamental Factor de potencia Energía (reactiva, aparente, real) Eventos Sag Swell Interrupción Parpadeo

32 Eventos de calidad de energía Sag Swell Interrupción Nivel de voltaje (% de nominal) 10 %< sag <90 %* Duración Instantánea ciclos Momentánea 30 ciclos 3 segundos Temporal 3 segundos 1 minuto Nivel de voltaje (% de nominal) 110 % < swell < 180 %* Duración Instantánea ciclos Momentánea 30 ciclos 3 segundos Temporal 3 segundos 1 minuto Nivel de voltaje (% de nominal) interrupción < 10 %* Duración Momentánea 0.5 ciclos 3 segundos Temporal 3 segundos 1 minuto *Los niveles varían según la duración. Datos obtenidos de IEEE 1159:1995. Consulte el estándar para obtener los datos completos.

33 Eventos de calidad de energía

34 Implementación de monitoreo de la red eléctrica El desafío El uso de una gran cantidad de energía necesaria para calentar el horno de reciclaje está causando un parpadeo en la red eléctrica. La solución Se implementa un reactor en línea en serie con el horno para medir la cantidad de energía que se usa de la red eléctrica. Si se acerca al límite, el sistema puede cambiar rápidamente de método para reducir la cantidad utilizada.

35 Demostración de medición de voltaje, corriente y energía

36 Tipos de cargas eléctricas Resistiva Inductiva Capacitiva En fase Fase retrasada Fase adelantada

37 El triángulo de energía Analogía matemática φ Energía real = V * I cos (φ) [Wa9s] Energía reac:va [Var] Energía aparente = V * I [VA]

38 Factor de potencia = Potencia real Potencia aparente

39 El triángulo de potencia Analogía mecánica

40 Corrección del factor de potencia Conexión de circuito Relevadores de contactores Banco de capacitores

41 Realizando la medición PXI Módulos de entrada de puente PXIe-4300 PXI-4065 PXI-4070 PXI-4071 PXI-4072 CompactDAQ Módulos de entrada de puente NI 9225 NI 9227 NI 9229 NI 9239 NI 9242 NI 9244 CompactRIO Módulos de entrada de puente NI 9225 NI 9227 NI 9229 NI 9239 NI 9242 NI 9244 Ventajas de la plataforma La mejor sincronización de su clase Estándar ampliamente adoptado en la industria Ventajas de la plataforma Mediciones de transmisión de forma de onda Personalización rápida de software Ventajas de la plataforma Mediciones de único punto deterministas Temporización y disparo personalizados

42 LabVIEW Electrical Power Suite Mida calidad de energía y características de energía con estándares IEC, EN e IEEE Armónicas (IEC ) Parpadeo (IEC ) Sag/swell/interrupción con niveles estándar o personalizados (IEC ) Compatibilidad con el formato COMTRADE (IEEE ) Descargue la versión de evaluación: Busque Electrical Power Suite en PN:

43 /data-acquisition