ES2225793T3 - Circuito de compensacion para el desplazamiento de fases en contadores de electricidad para la conexion directa. - Google Patents
Circuito de compensacion para el desplazamiento de fases en contadores de electricidad para la conexion directa.Info
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Abstract
Circuito de compensación para el desplazamiento de fases entre una primera entrada (3) para una detección de la tensión y una segunda entrada (4) para una detección de la corriente en contadores de electricidad para la conexión directa, estando dispuesto un convertidor (5) tolerante de la corriente continua delante de esta segunda entrada (4), caracterizado porque delante de la primera entrada (3) para la detección de la tensión está dispuesto un filtro de paso alto (R1, C) para una primera igualación para la compensación de las fases independiente de la frecuencia.
Description
Circuito de compensación para el desplazamiento
de fases en contadores de electricidad para la conexión
directa.
La invención se puede asignar al campo de la
técnica de contadores. Se refiere a un circuito de compensación para
el desplazamiento de fases entre la detección de la tensión y la
detección de la corriente en contadores de electricidad para la
conexión directa.
En aplicaciones industriales se han impuesto en
gran medida ya los contadores electrónicos de electricidad debido a
sus ventajas frente a los contadores electromecánicos. La conexión
de estos contadores industriales se realiza como se conoce de forma
indirecta, es decir, a través de convertidores de corriente o bien
de convertidores de tensión, que presentan características
normalizadas correspondientes. Como propiedades excelentes de los
contadores electrónicos hay que mencionar sobre todo la posibilidad
de lectura a distancia, la ausencia de mantenimiento, las
dimensiones reducidas de los aparatos, la exactitud elevada y el
intervalo de corriente ampliado.
Con respecto a estas ventajas evidentes frente a
los contadores electromagnéticos adquiere cada vez mayor
importancia el empleo de contadores electrónicos de electricidad,
también en el uso doméstico. Una diferencia principal entre estos
contadores domésticos y los contadores industriales mencionados
anteriormente se puede ver en su disposición de la instalación. Así,
por ejemplo, los contadores domésticos están conectados típicamente
de una manera directa; esto significa que están conectados
directamente en la línea para la carga endosada. En este caso,
corresponde un papel clave a la detección de la corriente, puesto
que aquí se lleva a cabo la separación de potencial con respecto al
contador y, además, se plantean a estos contadores altos
requerimientos según la Norma Internacional IEC 1036. Los
requerimientos normalizados con respecto a la exactitud en la
detección de la corriente y en la detección de la tensión
comprenden un error de amplitud pequeño (< 1%), un error de fases
pequeño (< 0,3º) y un error de linealidad pequeño. Además, debe
conseguirse una tolerancia de la corriente continua de
l_{max}/\pi según la norma mencionada; esto significa que un
contador electrónico de electricidad de este tipo debe poder medir
adicionalmente de acuerdo con la norma, en el caso de impulsión con
corriente mixta, con una porción de corriente continua \leq
l_{max}/\pi. Por lo tanto, estos contadores electrónicos de
electricidad para la conexión directa no se pueden llevar a
saturación a través de la porción de corriente continua de hasta
l_{max}/\pi, sino que deben estar en condiciones todavía por sí
solos, en el caso de una premagnetización de la corriente continua
de este tipo, de reproducir la porción de corriente alterna de la
corriente de carga hasta l_{max}/\pi.
Se conocen, en efecto, convertidores tolerantes
con la corriente continua con una resistencia de corriente continua
hasta \leq l_{max}/\pi, pero no cumplen los requerimientos de
un desplazamiento de fases máximo admisible, puesto que en ellos
pueden aparecer desplazamientos de fases de hasta 5º entre los
valores de medición de la corriente y los valores de medición de la
tensión. Aquí solamente puede crear una ayuda limitada una
corrección por medio des desplazamiento de tiempo, como se
describe, por ejemplo, en el documento DE 186 39 410 A1. Puesto que
los contadores domésticos son productos en serie, los factores
económicos tienen una importancia especial en la selección de todos
los componentes. Por lo tanto, una corrección del desplazamiento de
fases, instalada en contadores convencionales, solamente es posible
en límites estrechos por medio del desplazamiento de tiempo y,
además, esta corrección por medio del desplazamiento de tiempo no
está acoplada a la frecuencia, de manera que esta corrección,
considerada en sí, depende de la frecuencia y, por lo tanto, es
limitada.
Pero en tanto que no se midan corrientes
continuas en combinación con la factura de energía por los
contadores, sino que deban "absorberse", subsistirá la técnica
de los sensores de corriente que actúan con efecto de transformación
-en particular debido a su realización sencilla, económica y
robusta-.
Por lo tanto, el cometido de la invención es
indicar un circuito de compensación para el desplazamiento de fases
en contadores de electricidad del tipo mencionado anteriormente,
que está en condiciones, también en el caso de impulsión con
corriente mixta, de absorber sin perjuicio los valores límite
normalizados de una impulsión de corriente continua y de detectar de
una manera correcta en este caso dentro de las especificaciones de
la norma, la potencia activa o bien la potencia reactiva en todas
las frecuencias de la red usuales en el funcionamiento. Por otra
parte, el cometido de la invención consiste en que este circuito
de compensación debe ser robusto y, además, debe poder fabricarse
de una manera sencilla y económica en el sentido de una aplicación
en serie.
El cometido de la invención se soluciona a través
de las características de la reivindicación 1. Otras configuraciones
ventajosas de la invención son objeto de las reivindicaciones
dependientes.
El núcleo de la invención se puede ver en que en
contadores de electricidad parala conexión directa, que soportan
actualmente sin perjuicio una impulsión normalizada de corriente
mixta por medio de un convertidor tolerante de corriente continua,
se consigue una compensación independiente de la frecuencia de un
desplazamiento de fases entre la detección de la corriente y la
detección de la tensión con la ayuda de un filtro de paso alto en
la trayectoria de la tensión. Un convertidor convencional,
tolerante de corriente continua, en la trayectoria de la corriente
provoca, a través de su característica de paso alto, un
desplazamiento de fases dependiente de la frecuencia, que se
compensa a través de un desplazamiento de fases igualmente
dependiente de la frecuencia del filtro de paso alto en la
trayectoria de la tensión. Puesto que la característica de paso
alto del filtro de paso alto está adaptada a la característica de
paso alto del convertidor tolerante de corriente continua, se lleva
a cabo de esta manera la compensación del desplazamiento de fases
mencionado, de una manera más ventajosa de forma independiente de la
frecuencia.
Una configuración especialmente ventajosa de la
invención prevé que el filtro de paso alto comprenda una resistencia
y un condensador, puesto que un filtro de paso alto de este tipo es
sencillo, económico y robusto.
Es ventajoso que entre el filtro de paso alto y
la entrada para la detección de la tensión esté dispuesta otra
resistencia con objeto de una división de la tensión. Por otra
parte, de una manera más ventajosa, entre el convertidor tolerante
de corriente continua y la entrada para la detección de la corriente
está prevista una resistencia de carga con objeto de una
transformación de la corriente y de la tensión.
Con ventaja, las dos entradas para la detección
de la corriente o bien para la detección de la tensión están
conectadas con chip de medición, que se ocupa de realizar, por
medio de una instalación de corrección programable, una igualación
adicional de una compensación de las fases entre la corriente y la
tensión. Una instalación de corrección especialmente sencilla y
económica provoca en límites estrechos y en casos necesarios
solamente un retraso o bien un retardo, o en cambio, un
adelantamiento de los valores de la tensión con respecto a los
valores de la corriente en función de la compensación de las fases
mencionada anteriormente por medio de un filtro de paso alto. El
filtro de paso alto se puede seleccionar en este caso para que
consiga una igualación global en forma de una igualación mínima,
para que la instalación de corrección del chip de medición esté en
condiciones de realizar la compensación restante de las fases por
medio del retraso propiamente dicho o, en cambio, el paso alto lleva
a cabo una igualación global en forma de una igualación media en la
zona de compensación de la instalación de corrección del chip de
medición.
Por el concepto convertidor tolerante de
corriente continua se entiende un convertidor de corriente que está
en condiciones de soportar sin perjuicio, de acuerdo con la norma,
una impulsión de la corriente continua de hasta l_{max}/\pi, es
decir, que un convertidor tolerante de la corriente continua de
este tipo propiamente dicho no alcanza la saturación ni siquiera con
una impulsión con corriente mixta con una porción continua de
l_{max}/\pi y transmite las porciones de corriente alterna a
medir por así decirlo de forma libre de errores hasta un
desplazamiento de las fases.
El empleo del circuito de compensación según la
invención permite incluso la utilización de chips de medición
convencionales, que no están en condiciones por sí solos de
corregir los desplazamientos de fases, que se pueden producir en
combinación con convertidores tolerantes de la corriente continua.
Este circuito de compensación posibilita, por lo tanto, la
utilización normalizada de chips de medición convencionales en
combinación con estos convertidores tolerantes de la corriente
continua.
En el dibujo se representa de forma esquemática y
simplificada un ejemplo de realización. En particular:
La figura muestra un circuito de compensación
según la invención para contadores electrónicos de electricidad
para la conexión directa.
En la figura única se representa un dispositivo
de circuito de medición 1, que presenta para cada fase de una red
trifásica, respectivamente, una entrada 3 para la detección de la
tensión y una entrada 4 para la detección de la corriente. Todas
las entradas 3, 4 para la detección de la tensión y para la
detección de la corriente, respectivamente, están conectadas con un
chip de medición 2, que comprende una instalación de corrección 6
con objeto de una compensación de las fases. Delante de cada
entrada 3 para la detección de la tensión está dispuesto un filtro
de paso alto, que está constituido por una resistencia R1 y por un
condensador C, que se puede completar por medio de otra resistencia
R2 con objeto de la división de la tensión en esta entrada 3. Aguas
arriba de cada entrada 4 para la detección de la corriente está
dispuesto un convertidor 5 tolerancia de la corriente continua,
aguas abajo del cual se puede conectar una resistencia de carga RB
con objeto de la transformación de una señal de la corriente en una
señal de la tensión.
El dispositivo de conexión de medición 1,
explicado con la ayuda de la figura, con chip de medición 2
conectado aguas abajo, representa un circuito para la detección de
valores de medición de señales de la tensión y de señales de la
corriente para un contador de electricidad para la conexión directa.
Tales contadores de electricidad se emplean para uso doméstico, es
decir, que estos contadores de electricidad se fabrican como
productos en serie desde puntos de vista económicos
correspondientes. Deben ser robustos frente a las influencias del
medio ambiente (instalación en sótanos de calefacción, instalación
en sótanos, instalación en pisos), y deben poder fabricarse
fácilmente y ser económicos.
El convertidor 5 tolerante de la corriente
continua en la trayectoria de la corriente muestra propiedades
buenas con respecto a la robustez y la rentabilidad, pero presenta
igualmente un desplazamiento del ángulo de las fases grande no
deseado entre la señal de la corriente transformada y la señal de la
corriente detectada por la entrada 3. Este desplazamiento de las
fases es, por una parte, dependiente de la frecuencia y, por otra
parte, en gran medida en la zona de la corriente a medir, es
independiente de la intensidad de la corriente, de manera que por
medio del filtro de paso alto R1, C se puede realizar delante de la
entrada 3 para la detección de la tensión un desplazamiento de fases
adaptado de una manera correspondiente - igualmente dependiente de
la frecuencia, con lo que se lleva a cabo una compensación de las
fases esencialmente independiente de la frecuencia entre la
detección de la corriente y la detección de la tensión.
Esta compensación de las fases apoyada por paso
alto está diseñada de tal forma que alcanza hasta la zona de la
compensación posible de las fases de la instalación de corrección 6
del chip de medición 2. Un diseño de la compensación de las fases
apoyada por paso alto prevé que esta igualación alcance como
igualación mínima hasta el borde de la zona inferior de la
compensación de las fases de la instalación de corrección 6 o, en
cambio, en otro diseño se extiende hasta el centro de esta zona de
la compensación de las fases de la instalación de corrección 6 como
igualación media. Sin embargo, en ambos casos de diseño se trata de
igualaciones globales independientes de la frecuencia, con las que
se lleva a cabo la parte esencial de la compensación de las fases
entre la detección de la corriente y la detección de la
tensión.
La compensación adicional de las fases se
completa entonces a través de la instalación de corrección 6 del
chip de medición 2. Puesto que esta porción de la compensación de
las fases es pequeña en comparación con la compensación de las
fases apoyada por paso alto, se puede tolerar que la compensación de
las fases por medio de la instalación de corrección 6 sea
dependiente de la frecuencia. Una realización de este tipo de la
instalación de corrección 6 prevé un retraso programable, que se
realiza por medio de software. Evidentemente, en el sentido de la
invención es concebible igualmente otra compensación de las fases,
realizada por medio de componentes, a través de la instalación de
corrección 6.
Por lo demás, la disposición trifásica mostrada
en la figura puede estar realizada también monofásica, sin que debe
aplicarse una actividad inventiva. En el sentido de la invención es
igualmente concebible que en lugar del filtro de paso alto
mostrado, que está constituido por R1, C, se emplee, por ejemplo, un
filtro R-L delante de la entrada 3 para la
detección de la tensión.
- 1
- Dispositivo de circuito de medición
- 2
- Chip de medición
- 3
- Entrada para la detección de la tensión
- 4
- Entrada para la detección de la corriente
- 5
- Convertidor tolerante de la corriente continua
- 6
- Instalación de corrección
- R1
- Resistencia
- R2
- Resistencia
- C
- Condensador
Claims (7)
1. Circuito de compensación para el
desplazamiento de fases entre una primera entrada (3) para una
detección de la tensión y una segunda entrada (4) para una detección
de la corriente en contadores de electricidad para la conexión
directa, estando dispuesto un convertidor (5) tolerante de la
corriente continua delante de esta segunda entrada (4),
caracterizado porque delante de la primera entrada (3) para
la detección de la tensión está dispuesto un filtro de paso alto
(R1, C) para una primera igualación para la compensación de las
fases independiente de la frecuencia.
2. Circuito de compensación según la
reivindicación 1, caracterizado porque el filtro de paso
alto (R1, C) comprende, en circuito en serie, una primera
resistencia (R1) y un condensador (C).
3. Circuito de compensación según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque entre el filtro
de paso alto (R1, C) y la primera entrada (3) para la detección de
la tensión está dispuesta una segunda resistencia (R2) en circuito
en paralelo para la división de la tensión.
4. Circuito de compensación según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque entre el
convertidor (5) tolerante de la corriente continua y la segunda
entrada (4) para la detección de la corriente está dispuesta una
resistencia de carga (RB).
5. Circuito de compensación según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque un
desplazamiento de fases dependiente de la frecuencia del filtro de
paso alto (R1, C) es aproximadamente igual a un desplazamiento de
fases dependiente de la frecuencia del convertidor (5) tolerante de
la corriente continua.
6. Circuito de compensación según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque un chip de
medición (2) está conectado con la primera y la segunda entrada (3,
4), presentando este chip de medición (2) una instalación de
corrección (6) programable para una segunda igualación de la
compensación de las fases entre la detección de la tensión y la
detección de la corriente.
7. Circuito de compensación según la
reivindicación 6, caracterizado porque la segunda igualación
de la compensación de las fases es dependiente de la
frecuencia.
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