Un contador de la luz , medidor eléctrico , medidor eléctrico , o medidor de energía es un dispositivo que mide la cantidad de energía eléctrica consumida por una residencia , un negocio o un dispositivo eléctrico.
Las empresas eléctricas utilizan medidores eléctricos instalados en las instalaciones de los clientes para fines de facturación . Por lo general, están calibrados en unidades de facturación, el más común es el kilovatio hora ( kWh ). Por lo general, se leen una vez cada período de facturación.
Cuando se desean ahorros de energía durante ciertos períodos, algunos medidores pueden medir la demanda, el uso máximo de energía en algún intervalo. La medición de "hora del día" permite que las tarifas eléctricas se cambien durante un día, para registrar el uso durante los períodos pico de alto costo y los períodos fuera de pico, de menor costo. Además, en algunas áreas, los medidores tienen relés para el desprendimiento de la carga de respuesta a la demanda durante los períodos de carga máxima.
Historia [ editar ]
Corriente continua [ editar ]
A medida que el uso comercial de la energía eléctrica se extendió en la década de 1880, se hizo cada vez más importante que se requiriera un medidor de energía eléctrica, similar a los medidores de gas existentes en ese momento , para facturar adecuadamente a los clientes, en lugar de facturar un número fijo de lámparas por mes.
Los medidores de CC midieron la carga en amperios-hora. Como el voltaje del suministro debe permanecer sustancialmente constante, la lectura del medidor fue proporcional a la energía real consumida. Por ejemplo, si un medidor registra que se han consumido 100 amperios-hora en un suministro de 200 voltios, entonces se han suministrado 20 kilovatios-hora de energía.
Se desarrollaron muchos tipos experimentales de medidor. Al principio, Thomas Edison trabajó en un medidor electromecánico de corriente continua (CC) con un registro de lectura directa, pero desarrolló un sistema de medición electroquímica , que utilizaba una celda electrolítica para totalizar el consumo de corriente. A intervalos periódicos, se retiraron y pesaron las placas, y el cliente facturó. El medidor electroquímico requería mucho trabajo para leer y no fue bien recibido por los clientes.
Un primer tipo de medidor electroquímico utilizado en el Reino Unido fue el medidor 'Reason'. Esto consistía en una estructura de vidrio montada verticalmente con un depósito de mercurio en la parte superior del medidor. A medida que se extraía la corriente del suministro, la acción electroquímica transfirió el mercurio al fondo de la columna. Como todos los demás medidores de CC, registró amperios-hora. Una vez que la piscina de mercurio se agotó, el medidor se convirtió en un circuito abierto. Por lo tanto, era necesario que el consumidor pagara por un nuevo suministro de electricidad, con lo cual, el agente del proveedor desbloqueaba el medidor de su montaje y lo invertía para restaurar el mercurio al depósito y al suministro.
En 1885 Ferranti ofreció un medidor de motor de mercurio con un registro similar a los medidores de gas; Esto tenía la ventaja de que el consumidor podía leer fácilmente el medidor y verificar el consumo. [2] El primer medidor de consumo de electricidad preciso y registrado fue un medidor de CC del Dr. Hermann Aron , quien lo patentó en 1883. Hugo Hirst de la British General Electric Company lo introdujo comercialmente en Gran Bretaña a partir de 1888. [3] El medidor de Aron registró el carga total utilizada con el tiempo, y lo mostró en una serie de diales de reloj.
Corriente alterna [ editar ]
El primer espécimen del medidor de kilovatios-hora de CA producido sobre la base de la patente del húngaro Ottó Bláthy y que lleva su nombre fue presentado por Ganz Works en la Feria de Frankfurt en el otoño de 1889, y el primer medidor de kilovatios-hora de inducción fue ya comercializado por la fábrica a fines del mismo año. Estos fueron los primeros medidores de vatios-hora de corriente alterna, conocidos con el nombre de Bláthy-meters. [4] Los medidores de kilovatios / hora de CA utilizados en la actualidad funcionan según el mismo principio que la invención original de Bláthy. [5] [6] [6] [7] [8] También alrededor de 1889, Elihu Thomson del American General ElectricLa compañía desarrolló un medidor de vatios de registro (medidor de vatios-hora) basado en un motor conmutador sin hierro. Este medidor superó las desventajas del tipo electroquímico y pudo funcionar con corriente alterna o directa. [9]
En 1894, Oliver Shallenberger, de la Westinghouse Electric Corporation, aplicó el principio de inducción utilizado anteriormente [10] solo en medidores de CA amperios-hora para producir un medidor de vatios-hora de la forma electromecánica moderna, utilizando un disco de inducción cuya velocidad de rotación fue proporcional a la potencia en el circuito. [11] [12] El medidor Bláthy era similar al medidor Shallenberger y Thomson en que son medidores de motor de dos fases. [5]Aunque el medidor de inducción solo funcionaría con corriente alterna, eliminaba el delicado y problemático conmutador del diseño de Thomson. Shallenberger cayó enfermo y no pudo refinar su diseño inicial grande y pesado, aunque también desarrolló una versión polifásica.
Unidades [ editar ]
La unidad de medida más común en el medidor de electricidad es el kilovatio hora [ kWh ], que es igual a la cantidad de energía utilizada por una carga de un kilovatio durante un período de una hora , o 3,600,000 julios . Algunas compañías de electricidad utilizan el megajulio SI en su lugar.
La demanda normalmente se mide en vatios, pero se promedia durante un período, con mayor frecuencia un cuarto o media hora.
La potencia reactiva se mide en "miles de voltios-amperios -horas reactivas ", (kvarh). Por convención, una carga "atrasada" o inductiva , como un motor, tendrá una potencia reactiva positiva. Un "líder", o carga capacitiva , tendrá una potencia reactiva negativa. [13]
Voltios-amperios mide toda la potencia que pasa a través de una red de distribución, incluida la reactiva y la real. Esto es igual al producto de voltios y amperios de media cuadrática.
La distorsión de la corriente eléctrica por las cargas se mide de varias maneras. Factor de potenciaes la relación de potencia resistiva (o real) a voltios-amperios. Una carga capacitiva tiene un factor de potencia principal, y una carga inductiva tiene un factor de potencia rezagado. Una carga puramente resistiva (como una lámpara de filamento, calentador o hervidor de agua) exhibe un factor de potencia de 1. Los armónicos de corriente son una medida de distorsión de la forma de onda. Por ejemplo, las cargas electrónicas, como las fuentes de alimentación de las computadoras, utilizan su corriente en el pico de voltaje para llenar sus elementos de almacenamiento interno. Esto puede conducir a una caída de voltaje significativa cerca del pico de voltaje de suministro que se muestra como un aplanamiento de la forma de onda de voltaje. Este aplanamiento provoca armónicos extraños que no están permitidos si exceden los límites específicos, ya que no solo son un desperdicio, sino que pueden interferir con el funcionamiento de otros equipos.
Además de la medición basada en la cantidad de energía utilizada, hay otros tipos de medición disponibles. Los medidores que midieron la cantidad de carga ( coulombs ) utilizada, conocidos como medidores de amperios-hora , se usaron en los primeros días de la electrificación. Estos dependían de que el voltaje de suministro permaneciera constante para una medición precisa del uso de energía, lo cual no era una circunstancia probable con la mayoría de los suministros. La aplicación más común fue en relación con medidores de propósito especial para monitorear el estado de carga / descarga de baterías grandes. Algunos medidores midieron solo el período de tiempo durante el cual fluyó la carga, sin medir la magnitud del voltaje o la corriente que se realiza. Estos solo son adecuados para aplicaciones de carga constante y rara vez se usan hoy en día.
Operación [ editar ]
Los medidores de electricidad operan midiendo continuamente el voltaje instantáneo ( voltios ) y la corriente ( amperios ) para proporcionar la energía utilizada (en julios , kilovatios-hora, etc.). Los medidores para servicios más pequeños (como pequeños clientes residenciales) se pueden conectar directamente en línea entre la fuente y el cliente. Para cargas más grandes, más de aproximadamente 200 amperios de carga, se utilizan transformadores de corriente , de modo que el medidor se puede ubicar de manera diferente a los conductores de servicio. Los medidores se dividen en dos categorías básicas, electromecánica y electrónica.
Electromecánico [ editar ]
El tipo más común de medidor de electricidad es el medidor electromecánico de vatios-hora. [14] [15]
En un suministro de CA monofásico , el medidor de inducción electromecánico funciona mediante inducción electromagnética contando las revoluciones de un disco de metal no magnético, pero eléctricamente conductor, que se hace girar a una velocidad proporcional a la potencia que pasa a través del medidor. El número de revoluciones es, por lo tanto, proporcional al uso de energía. La bobina de voltaje consume una cantidad pequeña y relativamente constante de energía, típicamente alrededor de 2 vatios que no está registrada en el medidor. La bobina de corriente consume de manera similar una pequeña cantidad de energía en proporción al cuadrado de la corriente que fluye a través de ella, típicamente hasta un par de vatios a plena carga, que se registra en el medidor.
El disco actúa sobre dos conjuntos de bobinas de inducción , que forman, en efecto, un motor de inducción lineal de dos fases . Una bobina está conectada de tal manera que produce un flujo magnético en proporción al voltaje y la otra produce un flujo magnético en proporción a la corriente . El campo de la bobina de voltaje se retrasa 90 grados, debido a la naturaleza inductiva de la bobina, y se calibra usando una bobina de retraso. [16] Esto produce corrientes de Foucault en el disco y el efecto es tal que se ejerce una fuerza sobre el disco en proporción al producto de la corriente instantánea, voltaje y ángulo de fase ( factor de potencia ) entre ellos. UNAEl imán permanente actúa como un freno de corriente parásita , ejerciendo una fuerza opuesta proporcional a la velocidad de rotación del disco. El equilibrio entre estas dos fuerzas opuestas da como resultado que el disco gire a una velocidad proporcional a la potencia o tasa de uso de energía. El disco impulsa un mecanismo de registro que cuenta las revoluciones, al igual que el cuentakilómetros de un automóvil, para poder medir la energía total utilizada.
El disco está soportado por un husillo que tiene un engranaje helicoidal que impulsa el registro. El registro es una serie de diales que registran la cantidad de energía utilizada. Los diales pueden ser del tipo de ciclómetro , una pantalla similar al odómetro que es fácil de leer, donde para cada dial se muestra un solo dígito a través de una ventana en la parte frontal del medidor, o del tipo de puntero donde un puntero indica cada dígito. Con el tipo de puntero de marcación, los punteros adyacentes generalmente giran en direcciones opuestas debido al mecanismo de engranaje.
La cantidad de energía representada por una revolución del disco se denota con el símbolo Kh, que se da en unidades de vatios-hora por revolución. El valor 7.2 se ve comúnmente. Usando el valor de Kh uno puede determinar su consumo de energía en cualquier momento dado cronometrando el disco con un cronómetro.
.
Dónde:
-
- t = tiempo en segundos que tarda el disco en completar una revolución,
- P = potencia en vatios.
Por ejemplo, si Kh = 7.2 como anteriormente, y una revolución tuvo lugar en 14.4 segundos, la potencia es de 1800 vatios. Este método se puede utilizar para determinar el consumo de energía de los dispositivos domésticos al encenderlos uno por uno.
La mayoría de los medidores de electricidad domésticos deben ser leídos manualmente, ya sea por un representante de la compañía eléctrica o por el cliente. Cuando el cliente lee el medidor, la lectura se puede suministrar a la compañía eléctrica por teléfono , correo postal o por Internet . La compañía de electricidad normalmente requerirá una visita de un representante de la compañía al menos una vez al año para verificar las lecturas proporcionadas por el cliente y hacer una verificación básica de seguridad del medidor.
En un medidor de tipo de inducción, la fluencia es un fenómeno que puede afectar negativamente la precisión, que ocurre cuando el disco del medidor gira continuamente con el potencial aplicado y los terminales de carga se abren en circuito. Una prueba de error debido a la fluencia se llama prueba de fluencia.
Electrónica [ editar ]
Los medidores electrónicos muestran la energía utilizada en una pantalla LCD o LED, y algunos también pueden transmitir lecturas a lugares remotos. Además de medir la energía utilizada, los medidores electrónicos también pueden registrar otros parámetros de la carga y el suministro, como las demandas instantáneas y de la tasa máxima de uso, los voltajes, el factor de potencia y la potencia reactiva utilizada, etc. También pueden admitir la facturación por hora del día, por ejemplo, registrar la cantidad de energía utilizada durante las horas pico y no pico.
Como en el diagrama de bloques [ ¿dónde? ] , el medidor tiene una fuente de alimentación, un motor de medición, un motor de procesamiento y comunicación (es decir, un microcontrolador ) y otros módulos adicionales como RTC, LCD, puertos / módulos de comunicación, etc.
El motor de medición recibe las entradas de voltaje y corriente y tiene una referencia de voltaje, muestreadores y cuantificadores seguidos de una sección de ADC para producir los equivalentes digitalizados de todas las entradas. Estas entradas se procesan utilizando un procesador de señal digital para calcular los diversos parámetros de medición.
La mayor fuente de errores a largo plazo en el medidor es la deriva en el preamplificador, seguida de la precisión de la referencia de voltaje. Ambos varían con la temperatura también, y varían enormemente porque la mayoría de los medidores están al aire libre. Caracterizar y compensar esto es una parte importante del diseño del medidor.
La sección de procesamiento y comunicación tiene la responsabilidad de calcular las diversas cantidades derivadas de los valores digitales generados por el motor de medición. Esto también tiene la responsabilidad de la comunicación utilizando varios protocolos e interfaces con otros módulos adicionales conectados como esclavos.
RTC y otros módulos complementarios están conectados como esclavos a la sección de procesamiento y comunicación para diversas funciones de entrada / salida. En un medidor moderno, la mayoría, si no todo, se implementará dentro del microprocesador, como el reloj de tiempo real ( RTC ), el controlador LCD, el sensor de temperatura, la memoria y los convertidores analógico a digital.
Métodos de comunicación [ editar ]
La lectura remota de medidores es un ejemplo práctico de telemetría . Ahorra el costo de un lector de medidor humano y los errores resultantes, pero también permite más mediciones y aprovisionamiento remoto. Muchos medidores inteligentes ahora incluyen un interruptor para interrumpir o restaurar el servicio.
Históricamente, los medidores rotativos podían informar su información medida de forma remota, utilizando un par de contactos eléctricos conectados a una línea KYZ .
Una interfaz KYZ es un contacto de forma C suministrado por el medidor. En una interfaz KYZ, los cables Y y Z son contactos de interruptor, en cortocircuito a K para una cantidad medida de energía. Cuando un contacto se cierra, el otro contacto se abre para proporcionar seguridad de precisión de conteo. [17] Cada cambio de estado de contacto se considera un pulso. La frecuencia de los pulsos indica la demanda de energía. El número de pulsos indica energía medida. [18]
El relé KYZ crea pulsos. El término KYZ se refiere a las designaciones de contacto: K para común, Y para normalmente abierto y Z para normalmente cerrado. Cuando se incorpora a un medidor eléctrico, el relé cambia de estado con cada rotación (o media rotación) del disco del medidor. Cada cambio de estado se llama "pulso". Cuando se conecta a un equipo externo, la tasa de uso (kW) y el uso total (kWh) se pueden determinar a partir de la tasa y la cantidad de pulsos.
Históricamente, las salidas KYZ estaban unidas a "relés de totalizador" que alimentaban un "totalizador" para que muchos medidores pudieran leerse todos a la vez en un solo lugar.
Las salidas KYZ también son la forma clásica de conectar medidores de electricidad a controladores lógicos programables , HVAC u otros sistemas de control. Algunos medidores modernos también suministran un cierre de contacto que advierte cuando el medidor detecta una demanda cercana a una tarifa eléctrica más alta , para mejorar la gestión del lado de la demanda .
Algunos medidores tienen un colector abierto o una salida de LED IR que proporciona pulsos de 32-100 ms por cada cantidad medida de energía eléctrica, generalmente 1000-10000 pulsos por kWh . La salida está limitada a un máximo de 27 V CC y 27 mA CC. Estas salidas generalmente siguen el estándar DIN 43864.
A menudo, los medidores diseñados para lectura semiautomatizada tienen un puerto en serie que se comunica por LED infrarrojo a través de la placa frontal del medidor. En algunos edificios de unidades múltiples, se usa un protocolo similar, pero en un bus con cable que usa un circuito de corriente en serie para conectar todos los medidores a un solo enchufe. El enchufe está a menudo cerca de un punto más fácilmente accesible.
En la Unión Europea, el infrarrojo y el protocolo más comunes es "FLAG", un subconjunto simplificado del modo C de IEC 61107 . En los Estados Unidos y Canadá, el protocolo infrarrojo preferido es ANSI C12.18 . Algunos medidores industriales utilizan un protocolo para controladores lógicos programables ( Modbus o DNP3 ).
Un protocolo propuesto para este propósito es DLMS / COSEM que puede operar sobre cualquier medio, incluidos los puertos seriales. Los datos pueden ser transmitidos por Zigbee , WiFi , líneas telefónicas o por las propias líneas eléctricas . Algunos medidores se pueden leer por internet. Otros protocolos más modernos también se están volviendo muy utilizados, como OSGP (Open Smart Grid Protocol).
Los medidores electrónicos ahora usan radio de baja potencia , GSM , GPRS , Bluetooth , IrDA , así como un enlace por cable RS-485 . Los medidores ahora pueden almacenar todos los perfiles de uso con marcas de tiempo y retransmitirlos con solo hacer clic en un botón. Las lecturas de demanda almacenadas con los perfiles indican con precisión los requisitos de carga del cliente. Los datos de este perfil de carga se procesan en los servicios públicos con fines de facturación y planificación.
AMR ( Lectura automática de medidores ) y RMR (Lectura remota de medidores) describen varios sistemas que permiten verificar los medidores sin la necesidad de enviar un lector de medidores. Un medidor electrónico puede transmitir sus lecturas por línea telefónica o radio a una oficina central de facturación. La lectura automática del medidor se puede hacer con módems GSM (Sistema global para comunicaciones móviles), uno está conectado a cada medidor y el otro se coloca en la oficina central de servicios públicos.
Monitoreo y métodos de facturación [ editar ]
Usos comerciales [ editar ]
Las grandes instalaciones comerciales e industriales pueden usar medidores electrónicos que registran el uso de energía en bloques de media hora o menos. Esto se debe a que la mayoría de las redes eléctricas tienen aumentos repentinos de la demanda durante todo el día, y la compañía eléctrica puede desear dar incentivos de precios a los grandes clientes para reducir la demanda en estos momentos. Estos aumentos repentinos de la demanda a menudo corresponden a las horas de comida o, famoso, a anuncios que interrumpen los programas populares de televisión .
Monitoreo de energía en el hogar [ editar ]
Un medio potencialmente poderoso para reducir el consumo de energía de los hogares es proporcionar retroalimentación conveniente en tiempo real a los usuarios para que puedan cambiar su energía utilizando el comportamiento. Recientemente, las pantallas de retroalimentación de energía de bajo costo están disponibles. Un estudio que usó un medidor legible para el consumidor en 500 hogares de Ontario por Hydro One mostró una caída promedio de 6.5% en el uso total de electricidad en comparación con un grupo de control de tamaño similar. Posteriormente, Hydro One ofreció monitores de potencia gratuitos a 30,000 clientes en función del éxito del piloto. [19] Proyectos como Google PowerMeter , toman información de un medidor inteligente y la ponen a disposición de los usuarios para ayudar a fomentar la conservación. [20]
Los medidores de electricidad enchufables (o medidores de carga enchufables) miden la energía utilizada por electrodomésticos individuales. Hay una variedad de modelos disponibles en el mercado hoy en día, pero todos funcionan con el mismo principio básico. El medidor está enchufado a una toma de corriente y el aparato a medir está enchufado al medidor. Dichos medidores pueden ayudar en la conservación de energía al identificar a los principales usuarios de energía o dispositivos que consumen una energía de reserva excesiva . Los recursos web también se pueden utilizar, si una estimación del consumo de energía es suficiente para fines de investigación. Un medidor de energía a menudo se puede pedir prestado a las autoridades locales de energía [21] o una biblioteca pública local. [22] [23]
Tarifa múltiple [ editar ]
 |
Esta sección posiblemente contiene investigación original . ( Enero de 2018 ) ( Aprenda cómo y cuándo eliminar este mensaje de plantilla )
|
Los minoristas de electricidad pueden desear cobrarles a los clientes diferentes tarifas en diferentes momentos del día para reflejar mejor los costos de generación y transmisión. Como generalmente no es rentable almacenar cantidades significativas de electricidad durante un período de baja demanda de uso durante un período de alta demanda, los costos variarán significativamente según la hora del día. La capacidad de generación de bajo costo (carga base) como la nuclear puede tardar muchas horas en comenzar, lo que significa un excedente en tiempos de baja demanda, mientras que la capacidad de generación de alto costo pero flexible (como las turbinas de gas) debe mantenerse disponible para responder en cualquier momento ( reserva giratoria) a la demanda máxima, tal vez se usa durante unos minutos por día, lo cual es muy costoso.
Algunos medidores de tarifas múltiples utilizan tarifas diferentes para diferentes cantidades de demanda. Estos suelen ser medidores industriales.
Los medidores domésticos de tasa variable generalmente permiten dos o tres tarifas ("pico", "pico" y "hombro") y en tales instalaciones se puede usar un simple interruptor de tiempo electromecánico. Históricamente, a menudo se han utilizado junto con calentadores de almacenamiento eléctrico o sistemas de almacenamiento de agua caliente .
Las tarifas múltiples se hacen más fáciles por los medidores de tiempo de uso (TOU) que incorporan o están conectados a un interruptor de tiempo y que tienen múltiples registros.
El cambio entre las tarifas puede realizarse mediante el control de ondulación o mediante un interruptor activado por radio. En principio, también se puede usar un interruptor de tiempo sellado, pero se considera más vulnerable a la manipulación para obtener electricidad más barata. [ cita requerida ]
La conmutación activada por radio es común en el Reino Unido, con una señal de datos nocturna enviada dentro de la portadora de onda larga de BBC Radio 4 , 198 kHz. El tiempo de carga fuera del pico suele ser de siete horas entre la medianoche y las 7:00 a.m. GMT / BST, y está diseñado para alimentar calentadores de almacenamiento y calentadores de inmersión . En el Reino Unido, dichos aranceles suelen tener la marca Economy 7 , White Meter o Dual-Rate . La popularidad de tales tarifas ha disminuido en los últimos años, al menos en el mercado interno, debido a las deficiencias (percibidas o reales) de los calentadores de almacenamiento y al costo comparativamente mucho más bajo del gas natural.por kWh (generalmente un factor de 3-5 veces menor). Sin embargo, un número considerable de propiedades no tiene la opción de gas, muchas en áreas rurales están fuera de la red de suministro de gas y otras son caras por adelantado para actualizar a un sistema de radiador.
También está disponible un medidor Economy 10 , que ofrece 10 horas de electricidad barata fuera de horas pico repartidas en tres intervalos de tiempo durante un período de 24 horas. Esto permite múltiples aumentos de recarga a los calentadores de almacenamiento, o una buena distribución de los tiempos para hacer funcionar un sistema de calefacción eléctrica húmedo con una tarifa de electricidad más barata. [24]
La mayoría de los medidores que usan Economy 7 cambian todo el suministro de electricidad a la tarifa más barata durante el período nocturno de 7 horas, no solo el circuito del calentador de almacenamiento. La desventaja de esto es que la tarifa diurna por kWh es significativamente mayor, y que las cargas permanentes a veces son más altas. Por ejemplo, a partir de julio de 2017, la electricidad normal ("tarifa única") cuesta 17.14p por kWh en la región de Londres con la tarifa estándar predeterminada para EDF Energy (el proveedor de electricidad predominante posterior a la privatización en Londres), con un cargo permanente de 18.90p por día. [25] Los costos equivalentes de Economy 7 son 21.34p por kWh durante el período de uso pico con 7.83p por kWh durante el período de uso fuera de pico, y un cargo permanente de 18.90p por día. [26]Los interruptores temporizadores instalados en lavadoras , secadoras , lavavajillas y calentadores de inmersión se pueden configurar para que solo se enciendan durante el período de uso fuera de horas pico.
Medidores inteligentes [ editar ]
Los medidores inteligentes van un paso más allá de la simple AMR ( lectura automática de medidores ). Ofrecen una funcionalidad adicional que incluye lecturas en tiempo real o casi en tiempo real, notificación de corte de energía y monitoreo de calidad de energía. Permiten a las agencias de fijación de precios introducir diferentes precios de consumo según la hora del día y la temporada.
Otro tipo de medidor inteligente utiliza monitoreo de carga no intrusivo para determinar automáticamente el número y tipo de electrodomésticos en una residencia, cuánta energía usa cada uno y cuándo. Este medidor es utilizado por las compañías eléctricas para realizar encuestas sobre el uso de energía. Elimina la necesidad de poner temporizadores en todos los electrodomésticos de una casa para determinar cuánta energía usa cada uno.
Medidores de prepago [ editar ]
El modelo comercial estándar de venta minorista de electricidad implica que la compañía de electricidad factura al cliente la cantidad de energía utilizada en el mes o trimestre anterior. En algunos países, si el minorista cree que el cliente puede no pagar la factura, se puede instalar un medidor de prepago. Esto requiere que el cliente realice el pago por adelantado antes de poder utilizar la electricidad. [ cita requerida ] Si el crédito disponible se agota, el relé corta el suministro de electricidad .
En el Reino Unido, los medidores de prepago mecánico solían ser comunes en los alojamientos alquilados. Las desventajas de estos incluyen la necesidad de visitas regulares para retirar efectivo , y el riesgo de robo del efectivo en el medidor.
Los medidores de electricidad de estado sólido modernos, junto con las tarjetas inteligentes , han eliminado estas desventajas y dichos medidores se usan comúnmente para clientes considerados de bajo riesgo crediticio . En el Reino Unido, los clientes pueden utilizar organizaciones como Post Office Ltd o la red PayPoint , donde los tokens recargables (tarjetas Quantum para gas natural o "llaves" de plástico para electricidad) pueden cargarse con el dinero que el cliente tenga disponible.
En Sudáfrica , Sudán e Irlanda del Norte, los medidores prepagos se recargan ingresando un número único codificado de veinte dígitos con un teclado. Esto hace que las fichas, esencialmente un trozo de papel, sean muy baratas de producir.
En todo el mundo, se están realizando experimentos, especialmente en países en desarrollo, para probar los sistemas de prepago. En algunos casos, los medidores de prepago no han sido aceptados por los clientes. Existen varios grupos, como la asociación de Especificación de transferencia estándar ( STS ), que promueven estándares comunes para los sistemas de medición de prepago en todos los fabricantes. Los medidores prepagos que utilizan el estándar STS se utilizan en muchos países. [27] [28] [29]
Medición de la hora del día [ editar ]
La medición de la hora del día (TOD), también conocida como hora de uso (TOU) u hora del día estacional (SToD), la medición implica dividir el día, el mes y el año en franjas horarias y con tasas más altas en los períodos de carga máxima y tarifas bajas en períodos de carga fuera de pico. Si bien esto se puede usar para controlar automáticamente el uso por parte del cliente (lo que resulta en un control automático de carga), a menudo es simplemente responsabilidad del cliente controlar su propio uso o pagar en consecuencia (control de carga voluntario). Esto también permite a las empresas de servicios públicos planificar adecuadamente su infraestructura de transmisión. Consulte también Gestión del lado de la demanda (DSM).
La medición de TOD normalmente divide las tasas en una disposición de múltiples segmentos que incluyen pico, pico, pico medio u hombro y pico crítico. Un arreglo típico es un pico que ocurre durante el día (solo los días no festivos), como de 1 p.m. a 9 p.m. de lunes a viernes durante el verano y de 6:30 a.m. a 12 del mediodía y de 5 p.m. a 9 p.m. durante el invierno . Los arreglos más complejos incluyen el uso de picos críticos que ocurren durante los períodos de alta demanda. Los tiempos de demanda / costo pico variarán en diferentes mercados alrededor del mundo.
Los grandes usuarios comerciales pueden comprar energía por hora utilizando precios de pronóstico o precios en tiempo real. Algunas empresas de servicios públicos permiten que los clientes residenciales paguen tarifas por hora, como en Illinois, que utiliza precios por día. [30] [31]
Medición de exportación de potencia [ editar ]
Muchos clientes de electricidad están instalando sus propios equipos de generación de electricidad, ya sea por razones económicas, de redundancia o ambientales . Cuando un cliente genera más electricidad de la requerida para su propio uso, el excedente puede exportarse nuevamente a la red eléctrica . Los clientes que generan nuevamente en la "red" generalmente deben tener equipos especiales y dispositivos de seguridad para proteger los componentes de la red (así como los propios del cliente) en caso de fallas (cortocircuitos eléctricos) o mantenimiento de la red (por ejemplo, voltaje en una caída línea proveniente de una instalación de clientes exportadores).
Esta energía exportada puede explicarse en el caso más simple por el medidor que retrocede durante los períodos de exportación neta , reduciendo así el consumo de energía registrado por el cliente en la cantidad exportada. Esto, en efecto, hace que se pague al cliente por sus exportaciones al precio minorista total de la electricidad. A menos que esté equipado con un trinquete o equivalente, un medidor estándar registrará con precisión el flujo de energía en cada dirección simplemente corriendo hacia atrás cuando se exporta energía. Donde lo permite la ley, las empresas de servicios públicos mantienen un margen rentable entre el precio de la energía entregada al consumidor y la tasa acreditada por la energía generada por el consumidor que fluye de regreso a la red.
Últimamente, las fuentes de carga generalmente se originan de fuentes renovables (por ejemplo, turbinas eólicas , células fotovoltaicas ) o turbinas de gas o vapor , que a menudo se encuentran en los sistemas de cogeneración . Otra posible fuente de carga que se ha propuesto son las baterías de automóvil híbridas enchufables ( sistemas de alimentación de vehículo a red ). Esto requiere una " red inteligente " , que incluye medidores que miden la electricidad a través de redes de comunicación que requieren control remoto y ofrecen a los clientes opciones de tiempo y precios. Los sistemas de vehículo a red podrían instalarse en estacionamientos y garajes en el lugar de trabajo y en parques y atraccionesy podría ayudar a los conductores a cargar sus baterías en casa por la noche, cuando los precios de energía fuera de horas punta son más baratos, y recibir crédito en la factura por vender el exceso de electricidad a la red durante las horas de mayor demanda.
Ubicación [ editar ]
La ubicación de un medidor de electricidad varía con cada instalación. Las ubicaciones posibles incluyen un poste de servicios públicos que sirve a la propiedad, un gabinete al lado de la calle (caja de medidor) o dentro de las instalaciones adyacentes a la unidad de consumo / tablero de distribución . Las compañías de electricidad pueden preferir ubicaciones externas, ya que el medidor se puede leer sin tener acceso a las instalaciones, pero los medidores externos pueden ser más propensos al vandalismo .
Los transformadores de corriente permiten que el medidor se ubique de forma remota desde los conductores que transportan corriente. Esto es común en grandes instalaciones. Por ejemplo, una subestación que sirve a un solo gran cliente puede tener un equipo de medición instalado en un gabinete, sin llevar cables pesados al gabinete.
Caída del cliente y ecuación de medición [ editar ]
Dado que los estándares eléctricos varían en las diferentes regiones, las "caídas del cliente" de la red al cliente también varían según los estándares y el tipo de instalación. Existen varios tipos comunes de conexiones entre una red y un cliente. Cada tipo tiene una ecuación de medición diferente . El teorema de Blondel establece que para cualquier sistema con N conductores que transportan corriente, que los elementos de medición N-1 son suficientes para medir la energía eléctrica. Esto indica que se necesita una medición diferente, por ejemplo, para un sistema trifásico de tres hilos que para un sistema trifásico de cuatro hilos (con neutro).
En Europa, Asia, África y la mayoría de los otros lugares, la fase única es común para clientes residenciales y pequeños clientes comerciales. La distribución monofásica es menos costosa, porque un conjunto de transformadores en una subestación normalmente atiende a un área grande con voltajes relativamente altos (generalmente 230 V) y sin transformadores locales. Estos tienen una ecuación de medición simple: vatios = voltios x amperios , con voltios medidos desde el neutro hasta el cable de fase. En los Estados Unidos, Canadá y partes de América Central y del Sur, clientes similares son atendidos normalmente por una sola fase de tres hilos.. La monofásica de tres cables requiere transformadores locales, tan solo uno por cada diez residencias, pero proporciona voltajes más bajos y seguros en el enchufe (generalmente 120 V), y proporciona dos voltajes a los clientes: neutro a fase (generalmente 120 V) y fase a fase (generalmente 240 V). Además, los clientes de tres cables normalmente tienen cableado neutro al lado cero de los devanados del generador, lo que proporciona una conexión a tierra que se puede medir fácilmente para que sea segura. Estos medidores tienen una ecuación de medición de vatios = 0.5 x voltios x (amperios de fase A - amperios de fase B), con voltios medidos entre los cables de fase.
La energía industrial se suministra normalmente como energía trifásica. Hay dos formas: tres hilos o cuatro hilos con un sistema neutral. En "tres cables" o "delta de tres cables", no hay neutro, pero una tierra es la tierra de seguridad. Las tres fases tienen voltaje solo uno respecto al otro. Este método de distribución tiene un cable menos, es menos costoso y es común en Asia, África y muchas partes de Europa. En regiones que combinan residencias e industria ligera, es común que este sea el único método de distribución. Un medidor para este tipo normalmente mide dos de los devanados en relación con el tercer devanado y agrega los vatios. Una desventaja de este sistema es que si la tierra de seguridad falla, es difícil descubrir esto por medición directa, porque ninguna fase tiene un voltaje relativo a la tierra.
En el sistema trifásico de cuatro hilos, a veces llamado "estrella de cuatro hilos", la tierra de seguridad está conectada a un cable neutro que está físicamente conectado al lado de voltaje cero de los tres devanados del generador o transformador. Dado que todas las fases de potencia son relativas al neutro en este sistema, si el neutro está desconectado, se puede medir directamente. En los Estados Unidos, el Código Eléctrico Nacional requiere que los neutrales sean de este tipo. [32] En este sistema, los medidores de potencia miden y suman las tres fases en relación con el neutro.
En América del Norte, es común que los medidores de electricidad se conecten a una toma de corriente estandarizada al aire libre, al costado de un edificio. Esto permite reemplazar el medidor sin alterar los cables al enchufe o al ocupante del edificio. Algunas tomas pueden tener un bypass mientras el medidor se retira para servicio. La cantidad de electricidad utilizada sin registrarse durante este breve período de tiempo se considera insignificante en comparación con los inconvenientes que podría causar al cliente al cortar el suministro de electricidad. La mayoría de los medidores electrónicos en América del Norte usan un protocolo en serie, ANSI C12.18 .
En muchos otros países, los terminales de suministro y carga se encuentran en la carcasa del medidor. Los cables están conectados directamente al medidor. En algunas áreas, el medidor está afuera, a menudo en un poste de servicios públicos. En otros, está dentro del edificio en un nicho. Si está dentro, puede compartir una conexión de datos con otros medidores. Si existe, la conexión compartida suele ser un pequeño enchufe cerca del buzón. La conexión es a menudo EIA-485 o infrarroja con un protocolo en serie como IEC 62056 .
En 2014, la conexión en red a medidores está cambiando rápidamente. Los esquemas más comunes parecen combinar un estándar nacional existente para datos (por ejemplo, ANSI C12.19 o IEC 62056 ) que operan a través del protocolo de Internet con una pequeña placa de circuito para comunicación por línea eléctrica , o una radio digital para una red de teléfono móvil , o un ISM banda .
No hay comentarios:
Publicar un comentario