ENERGÍA ELÉCTRICA

El teorema de Blondel, que lleva el nombre de su descubridor, el ingeniero eléctrico francés André Blondel , es el resultado de su intento de simplificar tanto la medición de la energía eléctrica como la validación de dichas mediciones.

El resultado es una regla simple que especifica el número mínimo de vatios-hora requeridos para medir el consumo de energía en cualquier sistema de conductores eléctricos .

El teorema establece que la potencia proporcionada a un sistema de N conductores es igual a la suma algebraica de la potencia medida por N vatios-metros. Los N vatios-metros están conectados por separado, de manera que cada uno mide el nivel de corriente en uno de los N conductores y el nivel de potencial entre ese conductor y un punto común. En una simplificación adicional, si ese punto común está ubicado en uno de los conductores, ese medidor de conductor puede retirarse y solo se requieren N-1 metros. Un medidor de energía eléctrica es un medidor de vatios cuyas mediciones se integran a lo largo del tiempo, por lo que el teorema se aplica también a los medidores de vatios-hora. ^[1] Blondel escribió un documento sobre sus resultados que se entregó al Congreso Internacional de Electricidad celebrado en Chicago en 1893. Aunque no estuvo presente en el Congreso, su documento está incluido en las Actas publicadas. ^[2]

En lugar de utilizar medidores separados N-1, los medidores se combinan en una sola carcasa para fines comerciales, como la medición de la energía entregada a hogares y empresas. Cada emparejamiento de una unidad de medición de corriente más una unidad de medición de potencial se denomina estator o elemento. Así, por ejemplo, un medidor para un servicio de cuatro hilos incluirá tres elementos. El teorema de Blondel simplifica el trabajo de un trabajador de servicios públicos eléctricos al especificar que un medidor de elementos N-1 medirá correctamente un servicio de N Wire. Desafortunadamente, la confusión para tales trabajadores se debe a la existencia de medidores que no contienen pares ordenados de unidades de medida de potencial único con unidades de medida de corriente única. Por ejemplo, un medidor se usó previamente para servicios de cuatro cables que contienen dos bobinas potenciales y tres bobinas actuales y se llamó un 2.

Blondel no cumplimiento [ editar ]

A menudo se dice que los medidores de energía eléctrica que cumplen con el requisito de los elementos N-1 para un servicio de cableado N son compatibles con Blondel. Esta etiqueta identifica el medidor como uno que medirá correctamente en todas las condiciones cuando se instale correctamente. Sin embargo, un medidor no tiene que ser compatible con Blondel para proporcionar mediciones adecuadamente precisas y las prácticas de la industria a menudo incluyen el uso de medidores que no cumplen con los requisitos. El medidor de forma 2S se usa ampliamente en la medición de servicios residenciales de tres hilos, a pesar de no cumplir con dichos servicios. Este servicio residencial común consta de dos cables de 120 voltios y un cable neutro. Un medidor compatible con Blondel para dicho servicio necesitaría dos elementos (y un zócalo de cinco mordazas para aceptar dicho medidor), pero el medidor 2S es un medidor de un solo elemento. El medidor 2S incluye un dispositivo de medición de potencial (una bobina o un voltímetro) y dos dispositivos de medición de corriente. Los dispositivos de medición de corriente proporcionan una medida igual a la mitad del valor actual actual. La combinación de una única bobina potencial y dos denominadas medias bobinas proporciona una medición altamente precisa en la mayoría de las condiciones. El medidor se ha utilizado desde los primeros días de la industria eléctrica. Las ventajas fueron el menor costo de una única bobina potencial y la prevención de interferencias entre dos elementos que impulsan un solo disco en un medidor de inducción. Para cargas de línea a línea, el medidor es compatible con Blondel. Dichas cargas son cargas de dos cables y basta con un solo elemento. El incumplimiento del medidor se produce en la línea de medición a cargas neutrales. El diseño del medidor se aproxima a una medición de dos elementos combinando un valor de media corriente con el valor potencial de la conexión de línea a línea. El potencial de línea a línea es exactamente el doble de la línea a la conexión neutral si las conexiones de la línea a la neutral están exactamente balanceadas. Dos veces el potencial multiplicado por la mitad de la corriente, luego se aproxima al valor de potencia real con igualdad en un potencial equilibrado. En el caso de cargas de línea a línea, dos veces el valor de media corriente multiplicado por el valor potencial es igual a la potencia real. Se introduce un error si los dos potenciales de línea a línea no están equilibrados y si las cargas de línea a neutro no están distribuidas equitativamente. Ese error viene dado por 0.5 (V1-V2) (I1-I2) donde V1 e I1 son el potencial y la corriente conectados entre una línea y el neutro, y V2 e I2 son aquellos conectados entre la otra línea y el neutro. Dos veces el potencial multiplicado por la mitad de la corriente, luego se aproxima al valor de potencia real con igualdad en un potencial equilibrado. En el caso de cargas de línea a línea, dos veces el valor de media corriente multiplicado por el valor potencial es igual a la potencia real. Se introduce un error si los dos potenciales de línea a línea no están equilibrados y si las cargas de línea a neutro no están distribuidas equitativamente. Ese error viene dado por 0.5 (V1-V2) (I1-I2) donde V1 e I1 son el potencial y la corriente conectados entre una línea y el neutro, y V2 e I2 son aquellos conectados entre la otra línea y el neutro. Dos veces el potencial multiplicado por la mitad de la corriente, luego se aproxima al valor de potencia real con igualdad en un potencial equilibrado. En el caso de cargas de línea a línea, dos veces el valor de media corriente multiplicado por el valor potencial es igual a la potencia real. Se introduce un error si los dos potenciales de línea a línea no están equilibrados y si las cargas de línea a neutro no están distribuidas equitativamente. Ese error viene dado por 0.5 (V1-V2) (I1-I2) donde V1 e I1 son el potencial y la corriente conectados entre una línea y el neutro, y V2 e I2 son aquellos conectados entre la otra línea y el neutro. Se introduce un error si los dos potenciales de línea a línea no están equilibrados y si las cargas de línea a neutro no están distribuidas equitativamente. Ese error viene dado por 0.5 (V1-V2) (I1-I2) donde V1 e I1 son el potencial y la corriente conectados entre una línea y el neutro, y V2 e I2 son aquellos conectados entre la otra línea y el neutro. Se introduce un error si los dos potenciales de línea a línea no están equilibrados y si las cargas de línea a neutro no están distribuidas equitativamente. Ese error viene dado por 0.5 (V1-V2) (I1-I2) donde V1 e I1 son el potencial y la corriente conectados entre una línea y el neutro, y V2 e I2 son aquellos conectados entre la otra línea y el neutro.^[1] Dado que la industria generalmente mantiene una precisión del cinco por ciento en el potencial, el error será aceptablemente bajo si las cargas no están muy desequilibradas.

Este mismo medidor se modificó o se instaló en tomas modificadas y se usó para servicios de dos hilos y 120 voltios (se volvió a etiquetar como 2W en la cara del medidor). La modificación coloca las dos medias bobinas en serie de manera que se crea una bobina completa. En tales instalaciones, el medidor de un solo elemento es compatible con Blondel. También hay una versión de tres hilos de 240/480 voltios que no es compatible con Blondel. También se utilizan tres medidores de fase que no son compatibles con Blondel, como los formularios 14S y 15S, pero pueden reemplazarse fácilmente por medidores modernos y pueden considerarse obsoletos.

una conexión a tierra de contrabando (o una conexión a tierra falsa) es una conexión entre el lado neutral de un receptáculo o accesorio de iluminación y el terminal de tierra del dispositivo de cableado. ^[1] Esto conecta el lado neutro del receptáculo a la carcasa de un aparato o lámpara. Puede ser peligroso porque el cable neutro es un conductor que transporta corriente, lo que significa que la carcasa puede energizarse. ^[2] Además, una condición de falla en un terreno pirata no disparará un disyuntor o receptáculo GFCI que está cableado desde el lado de carga de un receptáculo GFCI.

Fondo [ editar ]

Antes de 1996, en los Estados Unidos era común conectar a tierra los bastidores de los aparatos conectados permanentemente a 120/240 voltios (como una secadora de ropa o un horno ) a conductores neutros. Esto ha sido prohibido en nuevas instalaciones desde el Código Nacional de Electricidad de 1996 después de la adopción local por legislación o regulación. Se permite que las instalaciones existentes continúen de acuerdo con la Excepción NEC 250.140.

Una alternativa más segura, permitida en ediciones recientes del National Electrical Code [NEC Sec. 406.4 (D) (2) (b)] si una conexión a tierra no es practicable (donde un código eléctrico local lo permite) es instalar un GFCIy dejar el tornillo del terminal a tierra desconectado, luego coloque una etiqueta que diga "Sin equipo a tierra "en el GFCI y una marca que indica" GFCI protegido "y" Sin conexión a tierra del equipo "en todos los receptáculos aguas abajo.

Tierra de contrabando de polaridad correcta [ editar ]

En el caso menos peligroso de una tierra pirata, se conecta un puente de cable corto entre el terminal del tornillo de unión (generalmente de color verde) en una salida NEMA 5-15R o 5-20R al neutro (también conocido como conductor conectado a tierra, color blanco según código) o directamente al cable neutro blanco a través de un cable flexible. Esta práctica es una violación del código NEC, pero un probador de receptáculo de 3 lámparas estándar informará que el tomacorriente está correctamente conectado. ^[2]

Terreno de contrabando de polaridad inversa [ editar ]

En el muy peligroso caso de una conexión a tierra de polarización inversa, los cables neutros y calientes se han conectado a los terminales opuestos, y se realiza una conexión de puente o cable flexible entre el terminal del tornillo de unión verde y lo que se cree que es el circuito neutral. Pero debido a que el cableado se cruzó en algún momento, el cable de 120 voltios caliente ahora está conectado directamente a la tierra en el receptáculo, colocando voltaje vivo en todas las partes conectadas a tierra de todos los equipos conectados a esa toma, lo que permite que las personas entren en contacto con un voltaje mortal que puede viajar de regreso a la fuente ^[2](el transformador de potencia) a través de una ruta que no dispara un disyuntor normal , un GFCI, ni un AFCI losuficientemente pronto para evitar la electrocución.

Otros países [ editar ]

Alemania Occidental prohibió la puesta a tierra de contrabando en 1973, aunque antes era una práctica común y aún se puede encontrar en instalaciones más antiguas.

Índice de Duración de Interrupción Promedio del Cliente ( CAIDI, por sus siglas en inglés ) es un índice de confiabilidad comúnmente utilizado por las empresas de energía eléctrica . ^[1] Está relacionado con SAIDI y SAIFI , y se calcula como

$${\ displaystyle {\ mbox {CAIDI}} = {\ frac {\ sum {U_ {i} N_ {i}}} {\ sum {\ lambda _ {i} N_ {i}}}}}

dónde $${\ displaystyle \ lambda _ {i}} es la tasa de fracaso, $${\ displaystyle N_ {i}} es el numero de clientes, y $${\ displaystyle U_ {i}} es el tiempo de interrupción anual para la ubicación $${\ displaystyle i}. En otras palabras,

$${\ displaystyle {\ mbox {CAIDI}} = {\ frac {\ mbox {suma de todas las duraciones de interrupción del cliente}} {\ mbox {número total de interrupciones del cliente}}} = {\ frac {\ mbox {SAIDI}} { \ mbox {SAIFI}}}}

CAIDI proporciona la duración promedio de la interrupción que experimentaría cualquier cliente. CAIDI también puede verse como el tiempo promedio de restauración.

CAIDI se mide en unidades de tiempo, a menudo minutos u horas. Por lo general, se mide en el transcurso de un año y, de acuerdo con la norma IEEE 1366-1998, el valor medio para las empresas de servicios públicos de América del Norte es de aproximadamente 1.36 horas.

 índice de frecuencia de interrupción promedio del cliente (CAIFI) ^[1] es un índice popular utilizado en el análisis de confiabilidad eléctrica. ^[2] Está diseñado para mostrar tendencias en clientes interrumpidos y ayuda a mostrar el número de clientes afectados de toda la base de clientes.

$${\ displaystyle {\ mbox {CAIFI}} = {\ frac {\ mbox {Número total de interrupciones de clientes}} {\ mbox {Número de clientes distintos interrumpidos}}}}

masa del chasis es un enlace entre las diferentes partes metálicas de una máquina para garantizar una conexión eléctrica entre ellas. Los ejemplos incluyen instrumentos electrónicos y vehículos de motor.

Usos [ editar ]

Electrónica 

La mayoría de los sistemas electrónicos tienen sus circuitos vinculados al chasis de referencia, mientras que el chasis en sí está a menudo, pero no siempre, conectado a la Tierra.

Vehículos de motor 

La mayoría de los vehículos motorizados utilizan el chasis como referencia para todos los periféricos eléctricos que permiten el uso de un solo cable para cada accesorio.

Confusion [ editar ]

El chasis no debe considerarse como un enlace a la Tierra. Dependiendo del uso de máquinas eléctricas, este puede o no ser el caso. Por ejemplo, en todos los automóviles las partes metálicas están conectadas entre sí, pero no están conectadas a la Tierra.