MEDICIONES ELECTRICAS II

Transcripción

1 Año:... Alumo:... Comisió:... Tema: EDIDORES DE EERGIA. EDICIOES ELECTRICAS II Trabajo Prácico 4 Cocepos Fudameales Los medidores de eergía puede cosiderarse como los isrumeos de medició de producció serie de mayor prousió ya que se ecuera isalado e el domicilio de cada cosumidor (usuario) de eergía elécrica. Se raa de ua verdadera caja regisradora de caudales, de allí alguas suilezas del sisema a i de lograr ua buea idicació co u míimo de maeimieo. Los dealles cosrucivos so disios a los isrumeos de aguja ya que el sisema móvil de los coadores es mucho más pesado que el de aquellos, además el momeo aagóico esa dado por u sisema de reado. La idicació la da u sisema iegrador similar al del cueakilómeros de los auomóviles. A coiuació pasamos a describirlos: Cojiees: A i de llevar a u míimo el rozamieo, el eje esá dispueso vericalmee co u cojiee superior radial "de cuello" (aguja de 0,4 a 1,0 mm de diámero) y u cojiee ierior co bola de acero alojada e ua doble cavidad superior/ierior de piedra dura (rubí) que hace de cojiee axial al soporar odo el peso del sisema. resore de compresió hace de muelle de suspesió o amoriguamieo. omeo oor: Su par es proporcioal a la poecia cosumida y écicamee se lo logra de dos maeras disias, clasiicado a los medidores e "Elecrodiámicos" y "De Iducció", la descripció de los mismos se hará por separada. omeo de Freo: (par aagóico) cosise e u disco de alumiio que gira (desplaza) e el erehierro de u imá permaee. Si omamos u secor de disco iiiesimal como coducor que se desplaza a ua velocidad v, corado líeas de campo co desidad B se geera ua em. cuyo valor es de: E = B v l, dode l es el acho del erehierro. Esa esió se cierra por el camio que orece meor resisecia ohmica geerado

2 corriees de Foucaul que so proporcioales a la esió geerada: I = k E = k B v. 1 Esas corriees a su vez reaccioa co el campo del imá permaee geerado ua uerza F = B I l de reado que si se iee e cuea el radio medio desde el cero del disco al erehierro os dará u momeo = k B v. Como la velocidad agecial es 3 π v = ω r = r r : es el radio de giro : es el úmero de vuelas e el iempo Fialmee el momeo = k4 r y para u radio r = ce (imá permaee ijo) = k5 El disco se acelera hasa que el momeo de reado se iguala al momeo moor, a parir de allí el disco gira a velocidad cosae. El hecho que el momeo sea proporcioal a r os dice que co solo variar la posició del imá permaee respeco al cero del giro del disco podremos ajusar el valor del momeo de reado. omeo Auxiliar: Teiedo e cuea que el sisema móvil es de ciero peso (mucho mayor que el de u isrumeo de aguja) lo que implica rozamieos, y además debe mover u sisema iegrador (regisrador); se hace ecesario coar co u momeo auxiliar que compese esas perdidas, e especial cuado el cosumo de corriee es bajo. Ese momeo eoces depederá úicamee de la esió y por lo ao es idepediee de la corriee, y su ajuse se hará de al maera que el medidor arraque cuado I = I como máximo. 5% om omeo de Sujeció: Dado que el momeo auxiliar acúa aú co usuario a circuio abiero, (cero cosumo) se corre el peligro de que el medidor iegre cuado o hay cosumo, por ello se coloca e ei eje u hilo o baderia de de hierro a la alura del imá permaee (usado e el momeo de reado) de al suere que por simple aracció magéica la baderia quedará al ree del imá co posició de reposo. Ese momeo así logrado es cosae y se emplea a varios ipos de medidores. Si cosideramos que el momeo auxiliar aumea co la esió es ecesario hacer que el momeo de sujeció aumea de la misma maera. Pare ello se hace araer la baderia co u elecroimá exciado por el circuio de esió. Ese momeo debe ser capaz de sujear al sisema móvil para = 10% om e I = 0. edidores Elecrodiámicos: La disposició y pricipio de ucioamieo es exacamee igual al del waímero, dode por las dos bobias ijas coecadas e serie se hace circular la corriee de la carga, y la bobia móvil es alimeada por la esió a ravés de ua resisecia serie, co la dierecia que so res las bobias de esió dispuesas a 10º y que se emplea

3 u sisema de colecor y escobillas para comuar la coexió a cada bobia, de al suere que queda siempre exciada la posició capaz de producir el mayor momeo moor. Como se raa de u accioamieo elecrodiámico el momeo moor es direcamee proporcioal a la poecia media cosumida e la carga idepediee de la orma de oda. 1 T m = 6 P = u i d T 0 E régime m = = 5 = P = Eergía O sea que el úmero de vuelas del medidor es direcamee proporcioal a la eergía cosumida por el usuario. Cualquiera sea la orma de oda. Es por ello que ese medidor se emplea e corriee coiua, e alera co recuecia ija o variable y e orma de odas irregulares como ser u proceso co reciicadores si ilro o corriees muy deormadas por circuios o lieales hierro. El omeo Auxiliar e el medidor elecrodiámico se lo logra mediae ua bobia ija alimeada por la esió de líea, que acúa de la misma maera que las bobias amperoméricas. El sopore de ijació admie regulació de la posició relaiva ere esa bobia y las roóricas lo que permie variar el par auxiliar, que como iee el mismo pricipio del volímero elecrodiámico su valor será proporcioal a. edidor Elecrodiámico 1. Cojiee superior. Colecor co escobillas 3. Bobias amperoméricas 4. Bobia de momeo auxiliar 5. Bobias de esió (Roóricas) 6. Resisecia serie 7. Elecroimá y bobia de reeció 8. ecaismo iegrador 9. Paalla 10. Disco de reo 11. Imá permaee 1. Cojiee ierior

4 edidores de Iducció: El momeo moor e ese ipo de medidores se logra m- ediae la ieracció de las corriees de Foucaul iducidas por u lujo alero e u disco de alumiio co respeco a oro lujo desasado e iempo y espacio. So dos lujos aleros siusoidales co deasaje: 1 1 ( ) φ = ˆ φ se ω ( ) φ = ˆ φ se ω + β Esos lujos iduce e el disco uerzas elecromorices: dφ1 e ˆ 1 = 1 = 1 ω φ1 cos d ( ω ) dφ e = ˆ = ω φ cos ( ω + β ) d Esas esioes iducidas geera e el disco corriees de Foucaul, cuyos valores so proporcioales a dichas esioes: i = ω ˆ φ cos ( ω) ( ) i = ω ˆ φ cos ω + β Esas corriees reaccioa co los lujos opuesos ( i 1 co φ e i co φ 1). La uerza resulae ere i 1 y φ iee u valor isaáeo: T 1 F ˆ ˆ 1 = 5 ω φ1 φ se ( ω + β ) cos ( ω) d T 1 1 F ˆ ˆ se 1 = 5 ω φ1 φ T T se ( β ) ( β ) F ω φ φ = φ 1 yφ valores eicaces. Fialmee el momeo moor producido por F1 y F 1 es de: = ω φ φ m m se ( ) 1 β La disposició prácica y el circuio de coexioes es el siguiee:

5 β I DISPOSICIO EDIDOR DE IDCCIO 1. Cojiee superior. Elecroimá de esió 3. ecaismo iegrador 4. Si i 5. Badera y legüea de reeció 6. Hierro de reoro de lujo 7. Disco de alumiio 8. Imá permaee 9. Elecroimá de iesidad 10. Cojiee ierior 11. Espiras y resisecia variable Pero para que el medidor iegre la eergía cosumida e la carga, es ecesario que el momeo moor sea proporcioal a la poecia que por ser alera vale: P = I cosϕ Ideiicado érmio a érmio co la expresió del momeo eemos: φ, I φ1 ω = ce, cosϕ = se β β = 90º ϕ (rabajado co baja desidad de lujo - zoa lieal) φ 1 orma u águlo α co I dada las pérdidas del circuio magéico. I Φ Φ S Φ 1 ϕ α i Φ S A Φ Φ α B Φ A su vez debido a las pérdidas y dispersió o esá e cuadraura co φ, por lo ao para lograr que β + ϕ = 90º se hace ecesario el empleo de u shu magéico, es decir el lujo φ esá compueso por φ S (shu) y φ (medició). El primero orma co i u águlo meor que

6 φ debido a que su camio iee meos pérdidas; φ es el que realmee araviesa el disco de alumiio y geera i. Si se agrega uas espiras cocaeado φ ó φ S co ua resisecia variable e bores, podemos regular el desasaje ere φ S (ó φ ) e i, y por lo ao varía el águlo β ahora compredido ere φ 1 y φ. Oro méodo de regular sería cocaear les espiras co la resisecia variable co φ 1, e ese caso se varía α (pérdidas del circuio amperomérico) y φ permaece ijo (co valor y ase de acuerdo a la orma de la armadura). Φ 1 Φ Φ 1 Φ imos que dos lujos desasados e iempo y espacio icidiedo sobre u disco coducor crea u par moor ω φ φ ( β ) = se. 1 Esos dos lujos puede ser iducidos por la Φ 1 Φ Φ 1 Φ misma bobia pero recorriedo camios co disia relucacia, ya sea aumeado las pérdidas de uo de los circuios, co ua espira e coro circuio omado pare de la secció de la armadura o aumeado el camio de aire. Ese úlimo sisema es el más empleado e los medidores para lograr el momeo auxiliar a causa de que o es ecesario u gra par y o aumea el cosumo propio del aparao. La baderia para el momeo de sujeció esá ereada co ua legüea prologació del circuio magéico de esió. Ese sisema se puede uilizar exclusivamee para corriee alera siusoidal y recuecia ija. COTROL DE EDIDOR OOFÁSICO Si el disco ha girado vuelas e u iempo de segudos su velocidad agular será e revolucioes por seg. ó π radiaes por seg., luego: = I cosϕ cosae de proporcioalidad del medidor. Tambié podemos escribir, haciedo pasaje de érmios: = I cosϕ Se ve que el segudo miembro es la eergía cosumida por al circuio durae los segudos y es proporcioal al úmero de vuelas dadas por el medidor. La cosae se deomia cosae del medidor y viee idicada siempre e la chapa de caracerísicas de cada medidor e orma: 1 wh = revolucioes E la ecuació aerior se mide [ol], I [Amp] y [seg] para que la eergía resule e wh

7 edrá que ser: I cosϕ = El primer miembro de la igualdad es la idicació e wh del sisema coador del medidor, el segudo miembro es la eergía elécrica cosumida, que es ambié calculada e wh. Deermiació de los errores: Despejado de la ecuació aerior eemos: 6 3,6 10 = I cos ϕ E el circuio de carga del medidor iercalamos isrumeos que mida, I y cosϕ, coamos las vuelas que da el disco e u ciero iempo (aprox. 90") medido co u croómero. Si el medidor esá rabajado correcamee el valor de obeido co la órmula que llamaremos error como: ( verdadero) iee que coicidir co el de la placa, caso corario se calcula el e% = 100 El error será egaivo si el medidor esá marcado de más, posiivo e caso corario. Segú ormas IRA el error de u medidor debe puede ser: % de corriee omial cosϕ e % máximo admisible 5 1 ± 10 a ± 1, ± 0 a 100 0,5 ± Además, segú las ormas, el medidor ya debe ucioar cuado pasa por él ua corriee de 5% de la corriee omial co cosϕ = 1. Curvas de error de u coador para u campo exeso y corriee mooásica a límies de error b curva de error para cos ϕ = 1 c curva de error para cos ϕ = 0,5 Tambié se debe corolar que co esió = 10% y corriee de carga 0 o arraque.

8 Año:... Alumo:... Comisió:... Tema: EDIDORES DE EERGIA. EDICIOES ELECTRICAS II Trabajo Prácico 4 Esquema de coexioes: Desarrollo del Esayo 3 x x 0 Regulador de Iducció 0 35 Auorasormador edidor A Ese esquema de coexió os permie obeer dierees valores de cosϕ si la ecesidad de uilizar ua carga reaciva. Las dos bobias del coador de eergía se alimea por circuios separados. La bobia de esió recibe ua esió cosae igual a auorasormador. por medio de u La bobia de corriee se alimea a ravés de u regulador de iducció, que es u moor asicróico riásico, rabajado como rasormador. De acuerdo a la posició del roor (secudario) que se regula mediae u volae co cremallera, se puede variar la ase ere esaor (primario) coecado a la red y el roor, e 360º. Además la relació de rasormació es al que co 0 e primario se obiee 35 e secudario. Ese méodo de corase del medidor recibe el ombre de ecoómico (al igual que e el caso de aímero) porque el aparao es "egañado" y si bie es ciero que mide la corriee que circula por la carga o ve la esió e bores de esa carga (que es baja y por lo ao baja la poecia cosumida) sio la 380/0. provisa e circuio apare por el auorasormador rabajado e relació

9 1º) Co el auorasormador variable regular a 10 % de y co el circuio amperomérico abiero o debe arracar, e caso de hacerlo ocar el hilo de marcha e vacío (baderia) hasa que eso o suceda. º) ariado la posició del volae del regulador de iducció coseguir u cosϕ = 1 que se medirá e ese caso o co u coímero sio e orma idireca mediae los isrumeos waímero, volímero y amperímero. Cuado el waímero marque u valor igual al produco de I esamos e cosϕ = 1. ariado el valor de la corriee de carga co R y maeiedo para llear el siguiee cuadro: = se obiee los valores % de I I cosϕ e % = Se veriica e cada esado de carga que el error esé dero de los límies permiidos por la orma. 3º) ariado la posició del volae del regulador de iducció coseguir u cosϕ = 0, 5 que se alcazará cuado el waímero marque u valor igual a la miad del produco de I. ariado el valor de la corriee de carga co R y maeiedo para llear el siguiee cuadro: = se obiee los valores % de I 10 0 I cosϕ e % =