Conceptos básicos en la medición de la energía eléctrica (y Parte 2ª)

 

Figura 11: Contador de energía reactiva (kVArh) de disco de inducción (Ferraris)

2º.- Contadores de energía reactiva

A un par motor

Este tipo de contador presenta su conexionado según indica la figura 12a.

Figura 12a

Figura 12b: Diagrama vectorial de las tensiones e intensidades de la Fig. 12a

A dos pares motores

Este tipo de contador presenta su conexionado según se indica en la Figura 13a.

Figura 13a

Figura 13b: Diagrama vectorial de las tensiones e intensidades de la Fig. 13a

A tres pares motores

Este tipo de contador presenta su conexionado según indica la figura 14a.

Figura 14a

Figura 14b: Diagrama vectorial de las tensiones e intensidades de la Fig. 14a.

Giro de un contador de reactiva en función de φ. 

Generalidades. 

A diferencia de los contadores de energía activa, en los cuales, si su conexionado era correcto, se cumplía que el contador SIEMPRE debía girar en sentido positivo, y con una velocidad proporcional al grado de carga que en el momento de realizar la comprobación del mismo tuviera la instalación, e independientemente de que dicha carga fuera inductiva o capacitiva, en los contadores de energía reactiva, esta condición, NO necesariamente se ha de cumplir y en consecuencia, un contador de energía reactiva puede intentar girar en sentido negativo y SER CORRECTO su conexionado. 

A uno y tres pares motores. 

Supongamos el caso de un contador a un par motor (sería lo mismo en el caso de ser tres los pares motores) y funcionando como en la Fig. 11a, es decir, en un sistema inductivo [la intensidad (IR) está retrasada un ángulo φ respecto de la tensión (VR)]. 

En estas condiciones y como ya sabemos:

W = VST lR cos (90 - φ) 

Cos ( 90 - φ) = Cos 90 · cos φ + sen 90 

Cos 90 = 0 

Sen 90 = 1 

Cos (90 - φ) = Sen φ 

Luego:

W = VST · IR sen φ

Supongamos que invertimos el sentido de la intensidad (IR). 

(Sucedería lo mismo si invirtiéramos la tensión VST). 

En estas condiciones, 

W = VST · IR cos (90 + φ)

cos ( 90 + φ) = cos 90 ·  cos  φ - sen 90 · sen φ

cos (90 + φ) = - sen φ

Luego:

W = - VST · IR sen φ

Es decir, que el contador tendería a girar en sentido negativo. 

En el caso de que el sistema fuera capacitivo (la intensidad (IR) está adelantada un ángulo (φ) respecto de la tensión (VR)). 

En estas condiciones, 

W = VST · IR cos (90 + φ) 

lo cual significa que:

W = - VST · IR sen φ

Es decir, que un contador de energía reactiva tiende a girar en sentido negativo, tanto si está mal conectado, como si el sistema es capacitivo. 

En consecuencia, para determinar si el conexionado de un contador de reactiva es correcto, será necesario saber, a priori, el factor de potencia de la instalación. 

Al igual que para el estudio de los contadores de energía activa conectados a tres hilos, los cuales presentaban características particulares respecto a su modo de actuación, también para el caso de los contadores de reactiva a dos pares motores, se presentan particularidades respecto de las restantes.  

A dos pares motores 

Sea un contador como el representado en la Fig. 13a. Si este contador fuera conectado de la misma manera que lo han sido los anteriores, el diagrama vectorial resultante sería el que se indica en la Fig. 15.

Figura 15

En estas condiciones, 

W1 = VST · IR · cos (90 - φ)

W2 = VSR · IT · cos (90 + φ)

Cos ( 90 - φ ) = cos 90 · cos φ + sen 90 · sen φ = sen 90 · sen φ = sen φ 

Cos ( 90 + φ) = cos 90 · cos φ - sen 90 · sen φ = - sen 90 · sen φ = - sen φ 

Sumando 

W1 + W2 = V · I (sen φ - sen φ) = "0" 

Es decir, que el contador no mediría energía, ya que para cualquier valor de (φ) el resultado seguiría siendo "0". 

Para evitar esta circunstancia, lo que se hace es retrasar 60º los flujos respecto de sus tensiones, por lo cual, dentro del contador, se generan las tensiones ficticias (VST) y (VRT), que se encuentran adelantadas 30º respecto de las tensiones compuestas [VST) y (VRT).

En estas condiciones 

Sumando miembro a miembro y supuesto equilibrado el sistema, 

Luego:

Expresión general de la potencia reactiva. 

Al igual que en los dos casos anteriores, para saber si un contador está bien conectado será necesario conocer el factor de potencia, ya que como se ha indicado, para valores de 0º < φ < 90º el sistema es inductivo y en consecuencia el contador girará en sentido positivo y para 90º < φ < 180º el sistema será capacitivo y el contador tenderá a girar en sentido negativo.