UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN FACULT ACULTAD DE INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN PRODUC CIÓN Y SERVICIOS PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA CURSO: LABORATORIO DE MEDIDAS ELECTRICAS GUIA DE LABORATORIO №7
CALIDAD DE ENERGIA: USO DEL ANALIZADOR DE REDES, APLICACIONES .CALIDAD DE ENERGIA 1. OB OBJE JETI TIV VO:Conocer, analizar y demostrar la utilidad práctica de los analizadores de redes en los sistemas de control actuales.
. FUNDAME FUNDAMENTO NTO TEÓRICO: TEÓRICO: ANALIZADOR DE REDES Un Anal Analiz izad ador or de Redes edes es un inst instru rume ment nto o capa capaz z de anal analiz izar ar las las propiedades de las redes eléctricas, especialmente aquellas propiedades asociadas con la refexión y la transmisión de seña señales les eléc eléctric tricas as,, conocidas
como
pará pa ráme metr tros os
de
disp di sper ersi sión ón
(arám (arámetr etros!"# os!"#..
$os $os
anal analiz izad ador ores es de redes edes son son más más %rec %recue uent ntem emen ente te usad usados os en alta altas s %recuencias,, que operan entre los ran&os de ' )z *asta ++ -)z %recuencias ste ste tipo tipo de equi equipo po es ampl amplia iame ment nte e util utiliz izad ado o en la %a/r %a/ric icac ació ión n de ampli0cadores
de
alta
potencia
y
en
0ltros
para ara
señ señales les
de
radio%recuencia para radio%recuencia para o/tener la precisión requerida en los parámetros de respuesta a las señales. xisten tam/ién al&unos tipos de analizadores de redes especiales que cu/ren ran&os más /a1os de %recuencias de *asta + )z. stos pueden ser usados por e1emplo en el análisis de esta/ilidad de lazos a/iertos o para la medición de audio audio y y componentes ultrasónicos ultrasónicos..
T!"#$ "%!&'!"()*$ +* (&()!(+#%*$ +* %*+*$ •
"2A ("calar 2et3or Analyzer# 4 Analizador de redes escalar, mide propiedades de amplitud solamente
•
52A (5ector 2et3or Analyzer# 4 Analizador de redes 6ectoriales, mide propiedades de amplitud y %ase
Un analizador del tipo 52A tam/ién puede ser llamado 7edidor de -anancia y 8ase o Analizador de Redes Automático. Un analizador del tipo "2A es %uncionalmente idéntico a un analizador de espectro com/inado con un &enerador de /arrido. )asta el año 9:, los analizadores 52A son los más comunes y %recuentemente cali0cados como los de menor calidad. $os tres más &randes %a/ricantes de analizadores de redes son A&ilent, Anritsu, y R*ode ; "c*3arz. $os modelos que se pueden encontrar más %recuentemente son los de dos puertos, pero tam/ién existen modelos de cuatro puertos en el mercado, y al&unos cuentan con al&unas me1oras para su %ácil operación, como pantalla sensi/le al tacto y la posi/ilidad de conectarle un ratón o teclado por medio de puertos "<9 o U"=, inclusi6e los modelos más modernos cuentan con una plata%orma en /ase >indo3s por lo que su operación se simpli0ca considera/lemente. Una nue6a cate&or?a de analizadores de redes es la 7@A (7icro3a6e @ransition
Analyzer#,
que
si&ni0ca
analizador
de
transición
de
microondas, o $"2A ($ar&e "i&nal 2et3or Analyzer#, que si&ni0ca analizador de redes de señales &randes, los cuales miden amplitud y %ase de las armónicas %undamentales. l 7@A %ue comercializado primero que el $"2A, pero en el primero esta/an %altando al&unas opciones para una %ácil cali/ración que si están disponi/les en la 6ersión $"2A.
C()!-%('!& $a cali/ración de un analizador de redes es un proceso de alta precisión en el cual, se de/en tener en cuenta tanto la impedancia en la que se está operando ( B*ms, en la tele%on?a celular o : B*ms para otras aplicaciones# como las condiciones en las que está operando el equipo. or este moti6o, y dependiendo de la cantidad de Parámetros-S que se requiera medir el proceso puede resultar lar&o y tedioso por la cantidad de 6eces que se tu6iera que repetir. l estándar de cali/ración usa tres dispositi6os de prue/a llamados B2 (red a/ierta#, ")BR@ (red en corto circuito#, y @)RU (red conectada#, los cuales de/en ser conectados a los puertos del analizador para que este pueda comparar y esta/lecer la di%erencia entre estos tres modos, estos datos son &uardados en un re&istro y cada re&istro de/e ser cali/rado independientemente y en el momento en que se le *a&a una modi0cación a la red en estudio. ara o/tener un %uncionamiento adecuado en la red es necesario que se plani0que su distri/ución en actuaciones %uturas para que se cumplan determinados propósitos y de esta manera mediante el diseño y la operación &arantizar el correcto %uncionamiento del sistema de ener&?a eléctrica. $os modelos de plani0cación se /asan en costos de in6ersión que son destinados a la instalación, esto incluye tam/ién la mano de o/ra y el material utilizado en el proyecto. @am/ién tenemos los costos de pérdida de ener&?a el cual está diri&ido al calor de la cara, están los costos de mantenimiento, los cuales son utilizados en todo el periodo y son directamente proporcionales a las dimensiones del ca/leado.
$os analizadores de redes más comunes en el mercado son los de dos puertos, aunque tam/ién existen al&unos con pantallas sensi/les al tacto y una plata%orma de /ase >indo3s. Btro tipo de analizador de red que existe es el 7@A (7icro3a6e @ransition Analyzer# y el $"2A ($ar&e "i&nal 2et3or Analyzer#. l primero si&ni0ca analizador de transición de microondas y el se&undo analizador de redes de señales lar&as. n la cali/ración de un analizador de red de/e de tomarse en cuenta la impedancia y las condiciones en las cuales está tra/a1ando el equipo. $os parámetros existentes en impedancia son B*ms para la tele%on?a celular y : B*ms para otras aplicaciones. $os dispositi6os utilizados en el estándar de cali/ración son el Bpen o red a/ierta, "*ort o red en corto circuito y @*ru o red conectada. @am/ién existe el modulo de cali/ración eléctrico, el cual lle6a una 6enta1a ante los otros equipos de cali/ración y es que tiene una mayor precisión. quipo arquitectura y construcción de AR)D".com.
PINZA O TENAZA AMPERIMÉTRICA sta pinza está %ormada por un nEcleo ma&nético en %orma de anillo (toro ma&nético# so/re el que 6a arrollada una /o/ina que se conecta al aparato medidor. sta /o/ina &enera una %uerza electromotriz cuando se somete a la acción de un campo ma&nético 6aria/le y *ace que circule una intensidad por el aparato medidor. Fic*a intensidad será mayor cuanto mayor sea la intensidad que queremos medir. sta/lece en el anillo de la pinza cuando introducimos el conductor en el interior de ésta, tal y como se 6e en la 8i&ura G.
8i&.G inza amperimétrica. $a &ran 6enta1a que tienen las pinzas respecto de los amper?metros es que podemos medir intensidades en cualquier circuito sin tener que tocar sus conexiones, como se 6e en la 8i&ura .H. n el caso de una instalación mono%ásica, se introducirán los dos *ilos que alimentan la instalación en la pinzaI si la indicación no es cero, podemos intuir que en al&En punto de la instalación *ay una %u&a a tierra. H. ELEMENTOS O UTILIZAR I i. ii. iii. i6. 6.
5olt?metro AC Amper?metro AC Analizador de reses Car&a resisti6a Car&a inducti6a
/. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN: 1.0*%!2'(% )($ !&3%4$!#&*$ +*) 5(&4() +* 43!)!('!& +*) (&()!(+#% +* %*+*$, )($ !&3%4$!#&*$ +* 5#&3(6*, )#$ *4!"#$ +* "*%!89%!'#$ %*4*%!+#$ 3%(&$8#%5(+#%*$ +* 3*&$!&, 3%(&$8#%5(+#%*$ +* '#%%!*&3* 3*%5!&()*$ "(%( '#&*;!& '#& "%#'*$(+#%*$ +* !&8#%5('!&< = )#$ '4!+(+#$ 4* $* +*-*& #-$*%(% "(%( *) '#%%*'3# 84&'!#&(5!*&3# ANALIZADOR DE REDES
COMPROBADOR EUROTEST
8i&. + Comprobador EUROTEST 61557 de KOBA! ste aparato, además de realizar la mayor?a de las 6eri0caciones de se&uridad o/li&atorias en las instalaciones eléctricas, permite la intercomunicación con C para reco&ida y procesamiento de datos. $as medidas que se pueden realizar con él sonI " Resistencia de aislamiento 4 Continuidad de conductores de protección 4 Continuidad 4 Resistencia de /ucle e impedancia de /ucle 4 Jmpedancia de l?nea 4 osi/le corriente de cortocircuito 4 @ensión < %recuencia " Resistencia de tierra 4 Resisti6idad del terreno 4 "ecuencia de %ases
4 Compro/ación de di%erenciales 4 Jntensidades, intensidades de pico y corrientes de %u&a 4 7edición de potencia y ener&?a en mono%ásica 4 8actor de potencia 4 Análisis de armónicos A continuación se ilustran los esquemas de conexión de dic*o aparato para realizar al&unas de las medidas que se pueden o/tener con él.
.0R*>!$3%( )#$ "(%?5*3%#$ 4* "4*+*& $*% 5*+!+#$ "#% *) (&()!(+#% +* %*+*$ (")!'(&+# = '#5"(%(&+# )#$ %*$4)3(+#$ '#& )#$ 4* $* "4*+( %*>!$3%( '#& )#$ !&$3%45*&3#$ +* 5*+!+( (&?)#>#.
@. CUESTIONARIO: @.1 C#&$!+*%(&+# *) ($"*'3# "%*'!$!& !&+!'(% )($ *&3(6($ +*) (&()!(+#% +* %*+*$ $#-%* )#$ !&$3%45*&3#$ (&()>!'#$ +*) )(-#%(3#%!#. •
recisiónI Al&unos equipos tienen una clase de precisión de ,GK. 7ientras que el de un analó&ico es de aproximadamente de HK.
•
n los analó&icos no se puede o/ser6ar la %orma de onda de una señal, ni tampoco los 6alores picos lo que o%rece un analizador de redes.
•
Ro/ustezI A6alada por L años de &arant?a.
•
Conecti6idadI "e trata de los medidores con mayores opciones de conecti6idad del mercado, el 2exus +9:9, por e1emplo, incluso plasma todos los parámetros le?dos en una pá&ina 3e/ parametriza/le.
@. P#% 49 )#$ 3%(&$8#%5(+#%*$ +* 3*&$!& = +* '#%%!*&3* $#& &*'*$(%!#$ *& *) 5#&3(6* '#%%*'3# +*) (&()!(+#% +* %*+*$ $a %unción de los trans%ormadores es la de cam/iar los parámetros de la ener&?a eléctrica. $a de un trans%ormador de corriente es la reducir a 6alores normales y no peli&rosos para que el analizador no se dañe o malo&re. Fe %orma tal, que no sea preciso &enerar, transportar y consumir la ener&?a a una misma tensión.
@. 49 (''*$#%!#$ +*-*& 3*&*%$* *& '4*&3( "(%( !&3*%'#&*'3(% 4& (&()!(+#% +* %*+*$ '#& 4& $!$3*5( +* '#&3%#) '*&3%()!(+# SCADA = 84&'!#&* '#%%*'3(5*&3* ara desarrollar un sistema "CAFA es necesario un JF en el cual diseñar, entre otras cosasI •
el aspecto que 6a a tener el "CAFA
•
las %unciones y e6entos que de/e e1ecutar cuando se interactEa con su inter%az )7J
•
las operaciones y cálculos que de/e realizar con los datos adquiridos
•
$a mayor parte del control del sitio es en realidad realizada automáticamente por una Unidad @erminal Remota (U@R#, por un Controlador $ó&ico ro&rama/le ($C# y más actualmente por un Controlador de Automatización ro&rama/le (AC#. Una de las soluciones en el control "CAFA es utilizar la aplicación monitorizar,
creada
1unto
controlar
con y
un
pro&rama
automatizar
para
señales
analó&icas y di&itales, capturadas a tra6és de tar1etas de adquisición de datos.
. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: •
n los analó&icos no se puede o/ser6ar la %orma de onda de una señal, ni tampoco los 6alores picos lo que o%rece un analizador de redes.
•
$os analizadores de redes son considerados instrumentos que son utilizados para determinar la calidad, la cantidad y el fu1o de las redes eléctricas.
•
$os analizadores de redes son más %recuentemente usados en altas %recuencias, que operan entre los ran&os de ' )z *asta ++ -)z
•
$a precisión de un analizador de redes es muy pequeña lo cual es muy Etil al medir una señal eléctrica.
•
l analizador de redes puede ser manipulado por el "CAFA para tener una me1ora apreciación de la señal eléctrica.
•
ara dar un /uen uso y se&uridad del analizador de redes es necesario leer las instrucciones del respecti6o instrumento.
7. BIBLIOGRAFÍA. M. *ttpI<<333.amperis.com<. ! Analizadores de redes eléctricas. '. 7edidas industriales enN F8N. +.
333.3iipedia.com (analizador de redes#
