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Contadores electrónicos de energíaCaracterísticas técnicas y aplicaciones

Enero del 2007

www.circutor.es

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Contador mecánico vs. electrónico

Contador + Maxímetro + Tarificador + Registrador estático de energía activa y reactiva, con reloj y maxímetro en 2 ó 4 cuadrantes.

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Datos registrados por el contador

El contador registra los siguientes parámetros:

• Energías totales y por tarifas (activa/reactiva)

• Maxímetros totales y por tarifas• Curvas de carga• Cierres de facturación

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Cálculo del maxímetro

• El cálculo del maxímetro en el contador, es automático, con un período de 15 minutos

• No es la máxima potencia instantánea, es un promedio del período

• Se resetea (puesta a 0) en cada cierre de facturación

• Puede existir un maxímetro por tarifa (depende de la contratación)

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Curvas de carga

• Registro horario (o cada 15 min) de la energía, en valor absoluto

• 6 tipos de energías:kW·h+ / kW·h- / Q1 / Q2 / Q3 / Q4

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Cierre de facturación

• Registro en memoria de los valores tarificados y máximas

• Varios cierres de facturación almacenados

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Conceptos generales en Mercado Regulado

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Termino de potenciaModos facturación potencia

• Modo 1: Sin maxímetro (potencia contratada)• Modo 2: Un maxímetro• Modo 3: Doble maxímetro• Modo 4: Triple maxímetro• Modo 5: Tarifa estacional

Cálculo potencia a facturar≥ 105% -> PF= 1.05 PC + 2 (MD-1.05PC)≤ 105% -> PF= 0.85 PC

Cálculo Término de PotenciaTP = PF * [x €/kW]

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Termino de energía

• Total de energía consumida• Éste termino no varia en función de la

discriminación horaria

Cálculo TE a facturarTE = [total kW·h] * [x €/kW·h]

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Recargo por energía reactiva % Kr

Kr se aplica sobre la suma de TP y TE

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Discriminaciones horariasComplemento por discriminación horaria

• Tipo 0: Tarifa nocturna• Tipo 1: Simple tarifa• Tipo 2: Doble tarifa• Tipo 3: Triple tarifa• Tipo 4: Triple tarifa, con discriminación

de sábados domingos y festivos• Tipo 5: Estacional

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Discriminaciones horariasComplemento por discriminación horaria

NUEVA

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Discriminaciones horariasComplemento por discriminación horaria

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Contadores de energía de CIRCUTOR

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• Contador trifásico multifunción• 1 puerto óptico y 1 puerto serie

RS232/485 o Ethernet• Energía activa Clase 1 y reactiva Cl 2• Multirango en tensión• Medida directa o a través de trafos• 2 curvas de carga, eventos y cierres• 6 contratos• E/S opcionales• Medida en 4 cuadrantes• Comunicación PLC (opcional)

“APLICACIONES en PYMES”Clientes tipo 4

CIRWATT C

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CIRWATT A

• Contador monofásico• Puerto óptico y puerto serie

opcional• Energía activa clase 1• Hasta 4 tarifas• Bajo consumo• Detección de fraude• Comunicación PLC / Control

de potencia (Opcional)

“APLICACIONES DOMESTICAS”Clientes tipo 5

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Comunicaciones

• Las opciones en comunicaciones con los contadores CIRWATT, pueden ser:– RS-232 ó 485 (Radio)– Ethernet– Modem GSM ó RTC– PLC (Power Line Carrier)

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Contador con reloj astronómico integrado, que permite programar 3 salidas de relé, con horas de orto y ocaso.

Lectura remota del estado de las salidas, y programación local o través de módem del calendario y las maniobras a realizar.

CIRWATT Astronómico

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• El contador ya media la máxima potencia demandada, pero no la controlaba

• El CIRWATT CPP, analiza la demanda y es capaz de desconectar y reconectar servicios no prioritarios, para evitar excesos de potencia.

•En el caso de que las 2 cargas estén desconectadas, y se tienda a sobrepasar la Pc, se activa la tercera salida como alarma

CIRWATT Control de potencia

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• Software para usuarios finales

• Lectura y programación de todas las salidas

• Descarga de las curvas de carga de energía y potencias, cierres y eventos

SOFTWATT TÉCNICO

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• Configuración de las salidas con coordenadas geográficas, tabla de días y tabla de maniobras

• Visualización gráfica del funcionamiento teórico de las salidas

• Cálculo de la variación horaria de la maniobra, en el orto y el ocaso

FUNCION: Astronómico

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• Definición de las potencias contratadas por tarifa• Potencia a controlar en cada una de las dos líneas• Prioridad en la desconexión de las cargas• Programación de histéresis y tiempo mínimo en la

reconexión

FUNCION: Control de potencia

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Estudios para la optimización de la potencia a contratar.

FUNCION: Control de potencia

Control de potencia

Sin Control de potencia

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POWERWATT (Usuarios)

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POWERSTUDIO (Usuarios)

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Calidad en el suministroeléctrico

Tipos de Perturbaciones

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PERTURBACIONES DE AMPLITUD

PERTURBACIONES DE BAJA FRECUENCIASobretensiones, huecos e interrupcionesFluctuaciones de tensión (varios ciclos) : Flicker 0,5 Hz a 30 Hz)Armónicos (fracciones de ciclo , 100 Hz a 2500Hz)PERTURBACIONES DE ALTA FRECUENCIA, EMI(PARÁSITOS)Conducidas (10 kHz a 30 MHz)Radiadas o acopladas ( > 30 MHz)

Control de la calidad de servicio

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PERTURBACIONES DE AMPLITUD

Según EN-61000-4-30

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SOBRETENSIONES, HUECOS E INTERRUPCIONES

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FLICKER

• Variación de la envolvente de la tensión DU/U

• Envolventes estándar : Cuadrada, Senoidal

• Normas IEC-61000-4-15, IEC-60868

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FLICKER: Límite de emisión

Se establece como Límite de Emisión Individual un Pst = 1, medido en el punto de suministro sobre la impedancia de referencia fijada por la Norma EN-IEC 61000-3-3 para BT.

Esta impedancia es:Impedancia de fase: RA + j XA = 0,24 + j 0,15Impedancia de neutro: RN + j XN = 0,16 + j 0,10En el caso de suministros monofásicos, la impedancia sobre

la que se medir el Pst es la suma de la de fase y la de neutro

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FLICKER: ∆U/U % EQUIVALENTE A PST=1

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PERTURBACIONES DE ALTA FRECUENCIA:

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PARÁMETROS PARA LA MEDIDA DE ARMÓNICOS

• Armónicos individuales:

• Residuo armónico

• Distorsión armónica total, THD ó D

II

.100%I ; UU

.100%U1

nn

1

nn ==

∑∑ ==40

2

2nRES

40

2

2nRES II ; VV

1

40

2

2n

1

40

2

2n

I

I)%I(DTH ;

V

V)%V(THD

∑∑==

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PARÁMETROS PARA LA MEDIDA DE ARMÓNICOS

• Total Demand Distortion: TDD

• Telephone Influenece Factor: TIF

• Factor K de un transformador: (Sobredimensionamiento Fe)

TDDI

I

hh

L= =

∞

∑ 2

2

TIFw V

VV

h hh

rms= =

∞

∑ ( ) 21

Kh I I

I I

hh

hh

= =

∞

=

∞

∑

∑

21

2

1

12

1

( / )

( / )

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2I )100/THD(1

1FP+

=

V V THDrms V= +121 100( / )

I I THDrms I= +121 100( / )

pf P

V I THD THDtot

V I

=+ +1 1

2 21 100 1 100( / ) ( / )

Factor de Potencia

Relación entre los THD y el FP

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PERTURBACIONES DE TENSIÓN: ¿QUIEN LAS CAUSA?

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Sobrecarga de 3r armónico en el neutroLos armónicos de tercer orden se suman en el neutro dando lugar a componentes llamadas homopolares. Estas componentes pueden originar problemas de sobrecarga en el conductor neutro.

Perturbación de cargas monofásicas

Las cargas más típicas generadoras de armónicos múltiples de 3 son:• Ordenadores• Lámparas de descarga• Equipos con rectificadores monofásicos

ARMÓNICOS k.*3 : PROBLEMAS DE NEUTRO

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Corrientes de 3r armónico

Las corrientes de 3 armónico de las tres fases están en fase entre sí, no a 120º. Aún siendo iguales en las tres fases su suma no es nula Necesitan por tanto un camino de retorno: EL NEUTRO

L1

L2

L3

PE

220 V phase to neutral

50 Hz and harmonics with n = k.3 harmonics with n = k.3

N

Utility distribution transformer

a

a

a

a

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Reducción de armónicos en líneas monofásicas.

Reducción de la corriente de neutro originada por armónicos múltiplos de 3 hasta un 90%

R

S

T

N

FB3

aprox. 80 % 3 harmonic

Filtro de Bloqueo 3r armónico FB3

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FILTROS DE BLOQUEO DE 3r ARMÓNICO:FB3TFILTROS DE BLOQUEO DE 3r ARMÓNICO:FB3T

Los filtros FB3T son filtros de bloqueo de armónicos múltiplos de 3 El filtro se inserta en el neutro y proporcionan además una reducción significativa de los armónicos 5, 7 y otros presentes en las instalaciones industriales.

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FILTRO DE BLOQUEO 3r ARMÓNICO FB3

Filtro de bloqueo del 3 armónico diseñado para la reducción de dicho armónico en instalaciones monofásicas, tales como:

Ordenadores personalesLuminarias con reactancias electrónicasDimmersOtros tipos de cargas monofásicas.

Antes Después

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Filtros 3r armónico TSA

Filtro de 3 armónico basado en un transformador separador en conexión triangulo estrella D-Y, que elimina el tercer y reduce el 5 armonico a través de un filtro pasivo de 5 armónico.

L1

L2

L3

PE

220 V phase to neutral

50 Hz and harmonics with n = k.3 harmonics with n = k.3

N

Utility distribution transformer

a

a

a

a

L1

L2

L3

PE

220 V phase to phase

50 Hz and harmonics with n = k.3 harmonics with n = k.3

N NC.

FILTER

TSA isolation transformerInfinite impedance to k.3 harmonics

A

A

A

Instalación sin TSA Instalación con TSA

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TSA: FILTRO PARA ARMÓNICOS TRIPLESTSA: FILTRO PARA ARMÓNICOS TRIPLES

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Monofásico2 hilos

Trifásico 4 hilos

Trifásico de 3 hilos

Filtros activos AFCompensador activoMULTIFUNCIÓN

NETACTIVE

Trifásico 4 hilos

APF-4W AF-3WAF-2W AF-4W

Filtrado de armónicosEquilibrado de fasesCompensación energía reactiva

Filtrado de armónicos con ó sin

compensación de reactivaFiltrado de armónicos

Filtros Activos

R1

EMI

L1

N1

PE

L2

N2

PE

OUT1

S2

S1

S4

S3

C1

InversorSEMIKRON

PE

OUT2

C2

PlacaControl

1234

F3

35mm2

35mm2

6mm2 6mm2

1,5m

m2

1,5m

m2

L

U V

U1 V1

PE

BF1 F1 F2

35mm2

SW1

FILTRO ACTIVO MONOFÁSICOFILTRO ACTIVO MONOFÁSICO

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Normas y límites: Límites de compatibilidad en V

10%8%5%THD(V)0,2+12,5/h0,2+12,5/h>25 NO MULT DE 2 NI 3

3,51,51,5253,51,51,52310,20,2>21 MULT DE 3

1,750,20,22141,51,5194221720,30,315

4,5331353,531110,20,2>10 MULT. DE 210,50,510

2,51,51,5910,50,58753710,50,568635

1,511465333222

CLASE 3Un%

CLASE 2Un%

CLASE 1Un%

ORDEN DEL ARMÓNICO

h

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Normas: EN-61000-3-2 (<16A) , EN-61000-3-4 (>16A)

Valores límites de emisión para equipos de I>16A cuando Scc/Sequ< 33 (*)

≤ 8/n ó 0,6Pares1,1191,217

≤ 0,6≥330,7150,7312130,7293,111≤ 0,6273,890,8257,270,92310,75≤ 0,62121,63

Corriente admisibleIn/I1%

Armónico hCorriente admisibleIn/I1%

Armónico h

(*) Difícil argumentar la necesidad de un filtro, pues si Scc/Sequ> 33 es todavía más laxa

Normas y límites: EN-61000-3-4 (>16A)

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Normas y límites: EN-61000-3-4 (>16A)

Valores límites de emisión para equipos trifásicos equilibrados de I>16A

NOTAS: (1) El valor relativo de los armónicos pares no debe sobrepasar 16/h %(2) Para valores de Rsc intermedios interpolar

1825406057706001520355051584501015254046483508131830393525081214203325175811121629181208101114251666

I13/I1%I11/I1%I7/I1%I5/I1%PWHD%THD%

Tasas individuales admisiblesTasa total admisibleRsc(2)

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FILTROS EMI PARA EQUIPOS DE POTENCIA

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U1

V1

PE

U

V

PECARGARED

A

A

FILTROS MONOFÁSICOS DE DOBLE ETAPA

Es doble etapa para modo común

Requieren buena conexión de tierra

Atenúan unos 80 dB en MC

Caja metálica conectada a masa

Cuidado con las fugas adicionales!!!

Gracias por su atención