CONTADORES

INTRODUCCIÓN

La medición eléctrica ha adquirido tanta importancia en la vida del hombre, así como en la industria, en el comercio, en la ciencia, en la economía, que no es posible pensar hoy en día en alguna instalación, ensayo o técnica, sin que se tenga en cuenta algún instrumento para medir la energía en sus diversas formas de utilización.

Uno de los más empleados e importantes de estos instrumentos son los contadores de energía eléctrica, que en la actualidad han adquirido un alto grado de perfeccionamiento y precisión dada la función que desempeñan, y dado que es a través de ellos como las diferentes Empresas de Energía y Electrificadoras pueden controlar, medir y vender la energía eléctrica a todos los usuarios de este indispensable servicio.

En la presente unidad se estudiarán los contadores monofásicos y trifásicos de energía activa, en cuanto se refiere a sus partes componentes y sus esquemas de conexión de acuerdo con el sistema de acometida utilizado. Igualmente se explicarán algunas normas generales a tener en cuenta para la instalación, conexión y puesta en servicio de los medidores de energía eléctrica antes mencionados.

OBJETIVOS

Al finalizar el estudio de la presente unidad, usted estará en capacidad de instalar y conectar contadores monofásicos y trifásicos de energía activa.

Para lograr plenamente este objetivo general, usted deberá cumplir los siguientes objetivos:

· Identificar las partes de los contadores.

· Interpretar los esquemas de conexión.

· Conocer las normas generales para la instalación.

· Efectuar correctamente la instalación del contador eléctrico en una residencia.

AUTOPRUEBA DE AVANCE

Como es posible que usted tenga idea sobre contadores eléctricos monofásicos y trifásicos, le sugerimos contestar el siguiente cuestionario que le indicará el nivel de sus conocimientos y al mismo tiempo le dará una idea de los temas que debe estudiar con mayor detenimiento.

CUESTIONARIO

1. El eje del disco de un contador lleva un tornillo sin fin para:

a. Reducir el rozamiento
b. Mantener un par constante
c. Evitar el giro en vacío
d. Mover el integrador

2. El elemento electromagnético del contador, está formado por:

a. La bobina de intensidad y el disco
b. Las bobinas de tensión, intensidad y sus núcleos
c. La bobina de intensidad y el imán de freno
d. La bobina de tensión y el integrador

3. Elabore el esquema de conexión directa de un contador trifásico de dos elementos, según las normas IEC

4. Coloque una V o una F, según sea VERDADERA o FALSA cada una de las siguientes afirmaciones:

a. ____ Un contador monofásico tiene dos bornes de conexión.
b. ____ El imán de freno es un dispositivo de ajuste del contador.
c. ____ La sigla BSS es la marca de un contador americano.
d. ____ El contador monofásico tiene dos discos de aluminio.
e. ____ La bobina de intensidad de un contador monofásico siempre se conecta al conductor de fase.
f. ____ En un contador trifásico, el imán anular sirve de freno al disco.
g. ____ Las dimensiones mínimas de las cajas para un contador son: 80 x 60 x 20 cms.
h. ____ El contador se fija a la caja con puntillas de aproximadamente 2 ½” de largo.
i. ____ En la caja del contador puede ir instalado un dispositivo de corte.
j. ____ El contador trifilar, tipo Nop-Work, tiene dos bobinas de intensidad y una bobina de tensión.

5. El fondo de la caja de los contadores se fabrica en:

a. Metal
b. Plástico
c. Lámina
d. Caucho
e. Madera

6. Para probar la conexión correcta de un contador monofásico se utiliza un bombillo de prueba cuyos conductores deben conectarse a:

a. Los bornes de entrada de la acometida.
b. Los bornes de salida hacia el circuito de carga.
c. La fase de acometida y el neutro de carga.
d. La fase de entrada y a un tornillo de conexión a tierra.

7. La conexión de los conductores en la bornera del contador se realiza mediante:

a. Tornillos de presión
b. Conectores bimetálicos
c. Soldadura
d. Argollas en los conductores

8. En un contador monofásico, los bornes 1 y 2 se unen a través de un puente metálico para conectar:

a. La fase con la bobina de tensión
b. El neutro a la carga
c. La fase a la bobina de intensidad
d. La fase a la carga
e. El neutro a la bobina de tensión

9. Elabore el esquema de conexión directa de un contador trifásico de tres elementos, según las normas IEC.

Compare sus respuestas con las que aparecen al final de la unidad. Si tuvo algún error debe estudiar todo el tema detenidamente.

1. CONTADORES ELÉCTRICOS

DEFINICIÓN

El contador o medidor eléctrico es el instrumento destinado a medir la energía eléctrica suministrada a un circuito. La unidad práctica de medición de la energía eléctrica es el kilovatio – hora (Kw – h).

CLASIFICACIÓN

Los contadores se pueden clasificar en los siguientes grupos:

Según el sistema de distribución:

· Contador monofásico
· Contador monofásico trifiliar
· Contador trifásico

Según el tipo de carga por medir:

· Contador de energía activa
· Contador de energía reactiva
· Contador de energía aparente

Según el horario de utilización:

· Contador de tarifa múltiple
· Contador de demanda máxima

A. CONTADOR MONOFÁSICO

Cuando la acometida es monofásica de dos hilos, fase y neutro, se utiliza el contador monofásico cuyo aspecto exterior es el que ilustra la figura No. 1. Se aprecia la etapa principal fijada con dos tornillos, cuya ventanilla es generalmente de vidrio para permitir la lectura del contador y la placa de características. Otros tipos de contadores monofásicos traen esta tapa totalmente de vidrio. También se aprecia en la parte inferior la tapa de la bornera, asegurada generalmente con solo un tornillo.

La siguiente figura es una representación esquemática de las principales partes del contador.


a. PARTES DEL CONTADOR

Las principales partes de un contador monofásico son:

1. Elemento Móvil:

Conjunto formado por un disco de aluminio, el eje y las partes solidarias, que gira con velocidad proporcional a la potencia eléctrica del circuito cuya energía se desea medir. El eje lleva un acoplamiento sin fin que engrana con el integrador, transmitiéndole el movimiento y permitiendo así el registro de energía. El eje va montado sobre cojinetes especiales.2. Bobinas de Tensión y de Corriente:

Son las que producen los campos magnéticos que obran sobre el disco originando así el movimiento o par motor del elemento móvil. La bobina de corriente se caracteriza por ser de alambre grueso y pocas espiras, mientras que la bobina de tensión posee muchas espiras pero de alambre muy delgado. La figura 4 ilustra la forma como van montadas las bobinas del contador en sus respectivos núcleos. Los terminales de cada bobina sellevan hasta la bornera para realizar allí su respectiva conexión con el circuito.

3. Núcleos:

Conjunto de láminas de material magnético que forman los respectivos circuitos magnéticos de las bobinas de tensión y de corriente, según el tipo y modelo del contador estos dos núcleos están construidos por separado o forman una sola pieza. La figura 5 muestra los núcleos de una sola pieza.


4. Elemento de Freno:

Parte del contador, que comprende uno o más imanes; destinada a producir un par de freno sobre el elemento móvil (figura 6). Su ajuste se logra fácilmente a través de un tornillo graduable. Es uno de los principales elementos de ajuste y de la estabilidad de su flujo magnético depende el error principal del contador.
Se fabrica de alnico (aleación de aluminio, níquel y cobalto).

5. Dispositivo de Ajuste:

Son aquellos con los cuales se ajusta el contador para que indique dentro de los errores admisibles, la energía que se desea medir. Entre los más usuales se pueden mencionar: regulador de fase, regulador de carga débil, espolón de frenado, imán de freno, shunt magnético, espiras en corto circuito, etc.; dependiendo del tipo y modelo del contador tienen diferentes formas y tamaños.

6. Integrador:

Conjunto formado por la placa indicadora de los números, los engranajes, piñones y sistema de relojería. Es el dispositivo capaz de sumar las vueltas efectuadas por el disco e indicar en Kw/h la energía consumida por el usuario. Existen dos tipos (figura 7), de tambor, que es el más utilizado ya que el numerador da directamente la lectura, y el de esferas, cuya lectura es más complicada pues hay que tener en cuenta las posiciones de todas las agujas, característica que se presta para cometer errores.

7. Bornera:

Sitio donde están colocados los bornes de conexión del contador y donde internamente se encuentran conectadas las dos bobinas (figura 8). Está ubicada en la parte inferior del contador y está construida generalmente de baquelita prensada de alto coeficiente dieléctrico. En la parte inferior de la bornera (ver figura) se observan los cuatro agujeros por donde deben pasar los conductores, dos de alimentación y dos de utilización.

8. Tapas:

Todos los contadores tienen don tapas: la tapa de la caja de bornes encargada de proteger la bornera y las conexiones del contador y la tapa principal encargada de cubrir y proteger las piezas que forman el contador. Se fijan por medio de tornillos y deben llevar empaques especiales para evitar la entrada de humedad y polvo. Las dos tapas se aseguran con sellos o prencitas de plomo.

b. ESQUEMAS DE CONEXIÓN

Generalmente cada contador trae su respectivo esquema de conexión en el interior de la tapa de la bornera. Se utilizan códigos, símbolos y numeración de bornes según el Sistema de Normas empleado. Estos sistemas son:

· Normas Internacionales IEC (Comisión Electrotécnica Internacional).

· Normas Británicas BSS (British Standard System) utilizadas en Inglaterra, Estados Unidos, Canadá y Japón.

La bobina de tensión siempre se conecta en paralelo con los conductores de entrada y la bobina de corriente o intensidad siempre se conecta en serie con el conductor de fase. Las figuras siguientes representan las bobinas en los dos sistemas.

1. Conexión de un Contador Monofásico (IEC):

Los contadores monofásicos traen en la parte inferior de la bornera cuatro orificios que corresponden a los bornes de conexión con los números 1,3,4,6. En el sistema internacional, el conductor de fase entra por el borne No. 1 y sale por el borne Nº 3; estos dos bornes están conectados internamente a la bobina de intensidad.

El conductor neutro entra por el borne Nº 4 y sale por el borne Nº 6. Un puente metálico une las terminales 1 y 2 para permitir simultáneamente la conexión de la bobina de tensión al conductor de fase; igualmente al contador trae otro puente interno entre los bornes 4 y 6 para facilitar la conexión del conductor neutro, tanto a la bobina de tensión como al circuito de utilización o de carga.

La figura 9 representa el símbolo y la conexión interna de un contador monofásico según las formas IEC.

2. Esquema de Conexión según normas BSS:

Se diferencia del anterior, además de la simbología, en que el conductor de fase entra por el borne Nº 1 y sale por el borne Nº 6 (estos bornes corresponden internamente a la bobina de intensidad), y el conductor neutro entra al contador por el borne Nº 3 y sale por el borne Nº 4. La figura 11 representa este tipo de esquema.

En los contadores que emplean las normas BSS, también se utiliza el puente metálico entre los bornes 1 y 2 y un puente interno entre los bornes 3 y 4 con el fin de facilitar la conexión de la bobina de tensión.

Observe que en ambos sistemas la bobina de intensidad está en serie con el conductor de fase.


3. Esquema de Conexión Bipolar según IEC:

Esta conexión, aunque no es frecuente, se utiliza cuando el abonado está alimentado por dos conductores de fase sin neutro. La bobina de intensidad está dividida en dos mitades; una mitad se intercala en la fase R a través de los bornes 1 y 3, y la otra mitad se intercala en la fase S o T a través de los bornes 4 y 6. Dos puentes metálicos entre los terminales 1 y 2, 4 y 5 permiten la conexión de la bobina de tensión a los conductores de alimentación, que en este caso estará sometida a una tensión entre dos fases (tensión compuesta, ver figura 13).

4. Esquema de Conexión Trifiliar:

Esta conexión se utiliza en redes trifiliares monofásicas que se derivan de un transformador monofásico con derivación central puesta a tierra. Una bobina de intensidad se intercala en la fase 1 a través de los bornes 1 y 3 y la otra bobina de intensidad se intercala en la fase 2 a través de los bornes 4 y 6. La bobina de tensión se deriva entre las dos fases y el neutro pasa directo al circuito de carga. (Ver Figura).

. Esquema de Conexión Trifiliar Tipo Nep-Work:

Esta conexión se utiliza para acometidas conectadas a dos fases y neutro de un sistema trifásico en estrella o de un sistema monofásico trifiliar. Las tensiones más empleadas son 2 x 120/208 V, 2 x 127/220 V y 2 x 120/240 V.

Los contadores trifiliares que se emplean en este tipo de abonados tienen las mismas partes componentes y los mismos dispositivos de regulación que los contadores monofásicos aunque algunos tipos son de tamaño más grande. La principal diferencia consiste en que los contadores trifiliares tienen dos bobinas de intensidad y dos bobinas de tensión y tienen seis bornes de conexión. En el sistema internacional IEC, una bobina de intensidad se conecta a una fase a través de los bornes 1 y 3; la otra bobina de intensidad se intercala en la otra fase a través de los bornes 7 y 9, trae unidas internamente los bornes 4 y 6 para facilitar la conexión de las dos bobinas de tensión al conductor neutro. La siguiente figura ilustra la conexión trifiliar en los sistemas IEC y BSS.


B. CONTADOR TRIFASICO

a. GENERALIDADES

Según el sistema de distribución trifásica, de tres o de cuatro hilos, se utilizan los medidores trifásicos de dos o tres elementos, es decir, dos o tres contadores monofásicos montados en una misma base y cuyos discos de aluminio están solidarios a un eje común que acciona un integrado registro así la energía total del circuito trifásico.

Las cajas de los contadores se fabrican especialmente de material aislante a base de materias sintéticas que presentan un gran aislamiento y ofrecen una protección completa de puesta o tierra.

También se pueden fabricar en metal de fundición liviano inyectado a base de una aleación de aluminio resistente a la corrosión y ofreciendo una gran resistencia mecánica; un resistente esmalte protege adicionalmente la superficie. La tapa principal está equipada con una amplia ventana de vidrio para observare fácilmente el mecanismo numerador y la placa de características (figura 16) se fija a la caja generalmente con tres tornillos mientras la tapa de la bornera solo con dos.

El contador trifásico más empleado es el de tres elementos que se utiliza para registrar consumos de todo tipo de cargas, tanto entre fases como entre fase y neutro y naturalmente cargas trifásicas. Generalmente tienen dos discos solidarios a un mismo eje; sobre el disco inferior actúan dos elementos electromagnéticos colocados diametralmente opuestos y sobre el disco superior actúan el otro elemento y el imán de freno. Si el contador tiene tres discos entonces cada elemento actuará sobre un disco y el imán o los imanes de freno pueden ser aplicados sobre cualquiera de los discos.

Los contadores trifásicos de dos elementos se emplean para registrar cargas trifásicas y cargas entre dos fases. También tienen, generalmente, dos discos montados sobre un eje común, actuando sobre cada disco un elemento electromagnético o sistema motor.

El imán de freno actúa sobre uno de los discos y en caso de dos imanes de freno, uno sobre cada disco. En otros tipos, los dos elementos suelen estar aplicados diametralmente opuestos sobre el disco anterior, utilizando el disco superior para el imán o los imanes de frenado.

También se fabrican, aunque no son muy utilizados, contadores trifásicos de dos elementos con un solo disco y sobre el cual actúan los dos sistemas motor y el imán de freno como se ilustra en la figura 17.

CONTADOR TRIFÁSICO DE DOS ELEMENTOS
(a)Imán de freno –(b y c) Elementos electromagnéticos, (d) Disco de aluminio.


Todos los contadores trifásicos se fabrican para ser conectados en baja tensión. Para baja tensión, menor de 600 V., se conectan directamente a la red sus bobinas de tensión y cuando se traban de intensidad grandes, las bobinas de corriente de los medidores se conectas por medio de transformadores de intensidad. Su conexión, tanto la bobina de tensión como la de intensidad, no se hace directa; en estos casos los medidores no se conectan indirectamente a la red por medio de transformadores de medición (transformadores de tensión y de corriente) cuyos esquemas veremos más adelante.

En la placa de características del contador se indican su tensión y su corriente nominal, es decir, la tensión y la corriente normal de funcionamiento que pueden soportar las bobinas de tensión e intensidad del medidor.

b. PARTES DEL CONTADOR

Las principales partes de un contador trifásico son:

1. Elemento Móvil o Rotor:

Generalmente está compuesto por dos o tres discos de aluminio para solidarios a un solo eje por medio de bujes de fundición inyectado. El casquillo del cojinete superior forma una sola pieza con el tornillo sin fin, que engrana con el integrador para permitir así el registro de energía. El cojinete superior suele ser en forma de cuello de aguja facilitando la suspensión magnética por medio de un imán anular que se encuentra en la parte superior del eje. La suspensión magnética reduce a 1/3 aproximadamente, el rozamiento total de los cojinetes del rotor. Ver la parte superior de la figura 18.

El cojinete inferior es de doble zafiro que sobresale a través de un hueco abierto en la parte inferior del soporte y sostenido por medio de una lámina elástica. Su altura se puede variar por medio de una boquilla roscada que se encuentra en la parte inferior del eje.

ELEMENTO MOVIL O ROTOR DE UN CONTADOR TRIFÁSICO

FIGURA 19.2. Elemento Electromagnético o Sistema Motor:

Está compuesto por una bobina de tensión y una bobina de intensidad, generalmente dividida en dos mitades, montadas sobre sus respectivos núcleos de hierro laminado. La figura 20 ilustra el sistema electromagnético y su respectivo núcleo.

La bobina de tensión (fig. 21) está revestida totalmente por una capa de materia sintética de gran resistencia aislante que la protege herméticamente contra la humedad y los gases o vapores químicamente fuertes. Está embobinada con conductor muy delgado de cobre bornizado.

Las bobinas de intensidad están arrolladas con hilo esmaltado de cobre o son de hilo de cobre perfilado, barnizado, embobinado en una sola pieza y acoplado en forma elástica sobre dos cuerpos de bobina interconectados, como se ilustra en la figura 21. Los extremos de la bobina están conducidos directamente a los bornes de conexión. Los cortocircuitos en el devanado son impedidos por el aislamiento esmaltado del hilo de cobre. Las bobinas, tanto de tensión como de intensidad, pueden cambiarse independientemente con facilidad.

Bobinos de Tensión y de Intensidad.

ELEMENTO ELECTROMAGNÉTICO DE UN CONTADOR TRIFÁSICO

FIGURA 21.

3. Imán de freno:

Es un imán en forma de U, fabricado en aleación de cobalto, niquel, aluminio con un campo magnético de gran fuerza coercitiva, resistente al envejecimiento y a los campos de cortocircuito diseminantes. (Fig. 22).
El ajuste de precisión de la fuerza de frenado se logra mediante un tornillo regulador de hierro macizo de fácil manipulación.

4. Integrador:

En los medidores eléctricos, el rozamiento debido al movimiento del integrador es una de las principales causas para que haya errores en la lectura. En los contadores trifásicos el mecanismo del integrador ha sido construido para que marche con escaso rozamiento y reducido desgaste; todos los ejes rotativos son de acero inoxidable y se encuentran alojadas en casquillos de plástico y prensados en el soporte de aluminio, como lo ilustra la figura 23.
FIGURA 23

INTEGRADOR DE UN CONTADOR TRIFÁSICO

Las ruedas de transmisión pueden ser de material plástico o metal muy liviano y resistente al desgaste; estas ruedas no requieren de lubricación. El mecanismo numerador generalmente tiene 6 cifras, aunque hay contadores equipados con siete rodillos de cifras.

El integrador se puede montar y desmontar con facilidad y rapidez cuantas veces se desee sin necesidad de ajustes complicados. La placa de características está sujeta por dos brazos al bastidor del integrador.

5. Bornera:

El bloque de bornes y la base de la caja de material aislante forman una sola pieza prensada, en la que se disponen por separado los bornes niquelados de latón. Si la caja es de metal, la pieza aislante del bloque de bornes se fija a la placa de base mediante tornillos (Figura 24).

FIGURA 24
BLOQUE DE BORNES DE UN CONTADOR TRIFÁSICO

Los bornes deteriorados pueden ser reemplazados también por separado muy fácilmente. Dependiendo del tipo de contador, el bloque de bornes trae su respectiva numeración para facilitar su conexión al circuito.

Las perforaciones en los bornes de conexión son de diámetro suficientemente grandes que se amplía en forma cónica a la entrada del borne para facilitar la introducción de conductores trenzados de mayor sección. Cada borne de conexión dispone generalmente de dos tornillos de apriete que permiten una conexión rígida y de ajuste perfecto, los cuales pueden ser manipulados a voluntad mediante destornillador.

6. Dispositivo de Ajuste:

Igual que los medidores monofásicos los contadores trifásicos poseen dispositivos llamados de ajuste, que permiten mantener el contador dentro del error admisible de acuerdo a las normas establecidas. Todos los contadores trifásicos pueden ajustarse con facilidad y seguridad ya que los dispositivos de ajuste tienen buen acceso y no ejercen influencia entre sí. Su sentido de acción está claramente establecido por medio de una ficha indicadora bastando para el ajuste destornillador.

FIGURA 25. DISPOSITIVO DE AJUSTE DE UN CONTADOR TRIFÁSICO

1.Regulador de fase 2. Tornillo regulador del imán frenado
3. Imán de freno 4. Regulador de carga débil
5.Angulo de marcha en vacío 6. Lengüeta fija para impedir la marcha en vacío
7.Gancho solidario al eje para 8.Ajuste fino del elemento motor.
impedir la marcha en vacío

Los principales dispositivos de ajuste de un contador trifásico son: el tornillo de ajuste de precisión del imán de freno, regulador de fase por medio de un cursor de resistencia variable en cada elemento electromagnético, ajuste de carga débil en cada sistema motor, regulador de marcha en vacío, ajuste fino en cada elemento motor (figura 25).

Todos los contadores son calibrados en laboratorios especiales que generalmente tienen las respectivas empresas de Energía y Electrificadoras; una vez efectuada la calibración, los contadores se tapan y se sellan con presintas de plomo. Igualmente, efectuada la conexión respectiva del contador la bornera es cubierta con su tapa y asegurada también con sellos de plomo. Estos sellos únicamente los pueden quitar y poner la Empresa de Energía de la localidad.

c. ESQUEMAS DE CONEXIÓN

Para la medición de la energía activa en cualquier sistema trifásico de alta o de baja tensión y corriente se emplean los dos tipos de medidor trifásico:

§ Medidores con dos elementos de medición
§ Medidores con tres elementos de medición

Para las redes trifásicas de alta y baja tensión triángulo, o conexión estrella con neutro aislado se aplican los contadores con dos elementos de medición. En redes trifásicas de conexión estrella con neutro puesto a tierra hay que aplicar contadores de tres elementos de medición. En todos los casos, tanto para la medición en redes de alta y baja tensión, los dos tipos de contadores trifásicos se construyen para trabajar en baja tensión. Por lo tanto, en alta tensión, los contadores se conectan por medio de transformadores de medición.

1. Conexión de Medidores de Dos Elementos

Normalmente se intercala en la fase R la bobina de corriente del primer elemento y en la fase T la bobina de corriente del segundo elemento; la bobina de tensión del primer elemento se conecta a tensión compuesta entre las fases R y S y la bobina de tensión del segundo elemento se conecta entre las fases T y S.

Esta medida registra correctamente cargas conectadas entre dos fases y cargas trifásicas. Las siguientes figuras muestran cuatro conexiones típicas del contador trifásico de dos elementos. . La figura 26 presenta el esquema de un contador de energía activa según las normas IEC, con la correspondiente numeración de los bornes de entrada y salida, la figura 27 muestra el esquema, de un contador según las normas BSS mencionadas anteriormente. Ambos medidores están conectados directamente a la red.
La figura 28 representa el esquema de un contador trifásico de dos elementos de medición de conexión indirecta en cuanto a los circuitos de intensidad mediante dos transformadores de intensidad.

FIGURA 28


La figura 29 representa esquemáticamente dos maneras de conexión del contador de dos elementos a la red de alta tensión. En ambas variantes, las bobinas de corriente de los dos elementos, están conectadas a través de dos transformadores de intensidad. La variante a representa la conexión del circuito de tensión por medio de tres transformadores monofásicos conectados en estrella cuyo punto común está conectado a tierra y la variable b representa la conexión del circuito de tensión por medio de dos transformadores monofásicos con acoplamiento en V o estrella abierta.
2. Conexión de Medidores de Tres elementos

Este medidor se utiliza casi exclusivamente en redes trifásicas con neutro conectado a tierra, conexión estrella, para registrar energía de cargas trifásicas entre fases, y monofásicas entre fases neutro registrando correctamente en cualquier caso sean cargas equilibradas o desequilibradas.

Generalmente se intercala la bobina de intensidad de cada elemento en cada una de las fases R, S y T y la bobina de tensión de cada elemento se conecta entre la respectiva fase y el neutro. Las figuras 30 a 33 ilustran cuatro conexiones básicas de medidores trifásicos de tres elementos.

La figura 30 muestra el esquema de un contador trifásico de conexión directa a la red, según las normas IEC, con la correspondiente numeración de los bornes de entrada y de salida.

En la figura 31 se observa esquemáticamente la conexión del contador según las normas británicas BSS.

La figura 32 representa el contador trifásico en conexión indirecta en cuanto a los circuitos de corriente mediante tres transformadores de intensidad.

La figura 33 representa tres variantes de conexión del contador a la red de energía de alta tensión. Se puede observar que la conexión interna es igual a la del esquema anterior, con la diferencia de que las bobinas de tensión están conectadas a la tensión que entrega el secundario de los transformadores de tensión. En la variante a se emplean tres transformadores monofásicos de tensión conectados en estrella; en la b se utilizan dos transformadores de tensión monofásica con acoplamiento en V, y la variante c representa la conexión por medio de un transformador trifásico de tensión.

CONTADOR TRIFÁSICO DE TRES ELEMENTOS EN CONEXIÓN INDIRECTA EMPLEANDO TRES TRANSFORMADORES DE INTENSIDAD Y TRES TRANSFORMADORES DE TENSIÓN.

AUTOCONTROL N° 1

Marque con una X la respuesta correcta.

1.Según el sistema de distribución los contadores se clasifican en:

1.
2.
3.

2.De la siguiente lista de partes del elemento móvil una no pertenece a este conjunto. ¿Cuál?

a. Disco
a. Eje
c. Sin fin
d. Cojinetes
e. Tornillo regulador

3. La bobina de alambre grueso y pocas espiras en un contador es la bobina de:

a. Tensión
b. Potencia
c. Intensidad
d. Fase

4. De la siguiente lista de partes del integrador una no pertenece a este conjunto. ¿Cuál?

a. Placa indicadora de números
b. Engranajes
c. Piñones
d. Sistema de relojería
e. Imán de freno

5. El siguiente dibujo representa una bornera de un contador monofásico del sistema IEC por favor conéctelo.

1
3
4
6


F ________
Conductores de acometida carga
N ________


6. El siguiente dibujo representa una bornera de un contador monofásico del sistema BSS por favor conéctelo.
1
3
4
6
F ________
Acometida carga
N ________


7. El siguiente dibujo representa una bornera de un contador monofásico según el sistema IEC para conexión bipolar, por favor conéctelo.

1
3
4
5

F1 ________
Acometida carga
F2 ________


8. El siguiente dibujo representa una bornera de un contador trifásico de dos elementos según el sistema IEC, por favor conéctelo.
1
6
7
9
4
3



R ________
S ________ Carga
T ________




2. INSTALACIÓN Y CONEXIÓN DE CONTADORES

A. INSTRUCCIONES GENERALES


El primer paso a tener en cuenta en la instalación de contadores eléctricos es determinar plenamente su tipo y características. Ante todo hay que saber en qué clase de acometida se va a realizar la instalación del medidor: bifilar, trifilar o tetrafiliar. Luego, hay que conocer la magnitud de la carga cuyo consumo se quiere registrar y verificar si la capacidad del contador, indicada en la placa de características, es suficiente para soportar dicha carga y si el voltaje del circuito de alimentación es el adecuado para conectar la bobina de tensión del medidor.

En la instalación de todos los contadores debe tenerse la precaución de ubicarlos en lugares secos y protegerlos contra la humedad, los golpes, el polvo, la lluvia, etc., con tal objeto se colocan generalmente dentro de cajas metálicas y en algunos casos especiales, en cajas de madera. La ubicación del contador debe permitir el libre y fácil acceso al personal a cuyo cargo está la toma de la lectura y revisión que se hace periódicamente. Desde este punto de vista la mejor ubicación de los contadores es la fachada de las casas.

Al instalar el contador se debe tener la seguridad que las conexiones internas del mismo y las conexiones a la red de acometida y al tablero del usuario, queden siempre intactos y protegidos contra manipuleos clandestinos tendientes a cometer fraudes contra la empresa que distribuye la energía. Con tal propósito las tapas principal y de la bornera del contador, se deben sellar con prencitos de plomo. Debe evitarse colocar los medidores en sótanos o locales sucios, húmedos o expuestos a vapores químicos, para poder conservar los medidores y sus conexiones en buen estado.

Las conexiones de los contadores tienen que hacerse cuidadosamente de acuerdo al esquema de conexión respectivo. No hay que olvidar que, después de conectado un contador y antes de colocar el sello de plomo en la tapa de los bornes de conexiones, se debe verificar si el medidor marcha en el sentido que indica la flecha ubicada en la placa de características.

B. DETERMINACIÓN DE CARACTERÍSTICAS

En instalaciones normales, donde el medidor tiene que registrar los Kw – h consumidos sin otras exigencias por parte de la Empresa de Energía Eléctrica, se determina el tipo de medidor de acuerdo a la carga, a la tensión de la red y al sistema de acometida.

Es necesario conocer las variaciones de carga, su valor máximo y su término medio, para poder adjudicar a la instalación un contador adecuado y que resulte exacto en todos los regímenes de carga. Sería contraproducente instalar un contador de gran capacidad de corriente en un abonado donde la carga es pequeña y donde solamente en casos excepcionales, haya un consumo de carga, de corta duración, que sobrepase la carga habitual. En tales casos, es aconsejable instalar un contador para la carga normal, registrando el consumo con muy buena exactitud y que pueda soportar sin ningún perjuicio los cambios de carga o sobre carga del circuito ya que todos los medidores tienen capacidad de absorber o resistir dos o tres veces más la carga nominal.

Tampoco deben instalarse contadores de pequeña capacidad de carga en instalaciones o abonados donde el término medio de la carga es grande. Conviene conocer siempre la carga medida y en base a ella escoger el contacto adecuado. Para elegir el tipo de contador también se debe considerar el sistema de distribución que suministra la Empresa de Energía y cómo está distribuido el circuito de carga del consumidor. De acuerdo a esto elegir un contador monofásico, trifilar, o trifásico, de dos o tres elementos, según los conductores de acometidas provengan de sistemas de distribución conectados en triángulo o en estrella con neutro respectivamente.

C. LOCALIZACIÓN DE LA CAJA PARA CONTADORES

En general, las cajas para los contadores deben estar localizadas en un lugar accesible para permitir su fácil revisión y la lectura de los contadores por parte de los empleados de la Empresa y deberá poseer protecciones adecuadas contra agentes atmosféricos, tales como: lluvia, polvo, oxidación, etc. Generalmente son metálicos cuya lámina debe tener por lo menos un espesor de 1.5 mm. Las dimensiones mínimas en su orden de largo, alto y profundidad, son las siguientes:

§ Un contador: 50 x 50 c 20 cms.
§ Dos contadores: 60 x 60 x 20 cms.
§ Tres contadores: 80 x 60 x 20 cms.
§ Cuatro contadores: 110 x 60 x 20 cms.

En caso que la instalación requiera más de cuatro contadores, estos deben instalarse dentro de un armario metálico especial.

En climas como los de la Costa, donde, por condiciones ambientales, las cajas metálicas se deterioran en corto tiempo se hace necesario el uso de cajas en madera y en las dimensiones expresadas anteriormente. Todas las cajas para contadores llevan fondo de madera con un espesor de por lo menos 20 mm. Se puede instalar también dentro de la caja un dispositivo de protección contra sobrecargas, cortocircuitos y desconexión. El más adecuado es el interruptor automático de protección termomagnética llamado taco o breaker. El taco ofrece la posibilidad de instalar uno en cada línea de fase y se recomienda colocarlo en la parte inferior de la caja y hacer su conexión antes del contador para que de esta forma se puedan hacer los cortes de energía o retirar el contador sin ningún riesgo protegiendo además al medidor contra sobrecargas. Si no se requiere protección contra sobrecargas, se puede instalar un interruptor de cuchillas.

La tapa de la caja se debe construir con bisagras y del mismo material y espesor de la caja. Debe llevar ensamblada una ventana en vidrio de 5 mm. de grueso, con dimensiones suficientes para permitir fácilmente la lectura del contador. La figura ilustra un modelo de caja para un contador con dimensiones ajustadas al caso. Las medidas vienen dadas en centímetros.

El vidrio lleva su respectiva empaquetadura en plástico o caucho para facilitar el ensamble y evitar que se rompa. La caja lleva además orificios para portacandado y pasador y algunas Empresas de Energía tienen como norma, después de verificar y sellar el contador, verificar y sellar también la caja del contador para un mayor control de fraudes. Para montajes en el exterior deben emplearse cajas que garanticen su uso a la intemperie con terminado galvanizado o zincada. Para montajes en el interior debe llevar un terminado de pintura con fondo anticorrosivo. La figura 2 representa una caja para los contadores trifásicos.

D. FIJACIÓN DEL CONTADOR

El contador debe fijarse en la caja a una altura conveniente de lectura respecto al visor en vidrio de la tapa y respecto al espacio para el interruptor de corte en la parte inferior.

Todo contador viene para ser instalado verticalmente y esto se logra fijando la base del contador al fondo de la caja, que es de madera, mediante tres tornillos golosos. Se puede utilizar tornillo goloso en acero de cabeza avellanada pero es preferible emplear el de cabeza redonda. El largo del tornillo será de acuerdo al espesor del fondo de la caja y de la base del contador. Un tornillo de 1 ¼” de largo es suficiente y el diámetro puede tener un promedio de 6 mm equivalente al N° 12. Si la madera es muy dura, será conveniente hacer primero los huecos con una barrena de mano de 5/32” o 4 mm de diámetro para después asegurar los tornillos.

E. FIJACIÓN DEL INTERRUPTOR

Normalmente se instala en la parte inferior de la caja el accesorio de protección o de corte. Si se trata de un interruptor de cuchilla de sobreponer este se fija al fondo de la caja con tornillo goloso.

Si se trata de un interruptor automático o breaker, este requiere de una base o placa para su fijación llamada comercialmente herraje. El herraje se fija al fondo de la caja con tornillo goloso y a este se enchufan o se fijan con tornillos, los automáticos uno por cada fase. La fijación tanto del contador como del interruptor en el fondo de la caja, debe ser tal, que haya espacio suficiente y facilidad de conexión de los conductores de acometidas.

No martille los tornillos golosos para tratar de introducirlos.

F . CONEXIÓN DEL CONTADOR

Antes de conectar el contador se recomienda verificar el calibre de los conductores de acuerdo a la carga del circuito e identificar perfectamente los conductores de fase, neutro y puesta a tierra del circuito alimentador. Se recomienda consultar igualmente el esquema de conexión que el contador trae en el reverso de la tapa de la bornera para conocer el sistema de Normas empleado, IEC o BSS, con el fin de identificar plenamente la numeración de los bornes de conexión y los terminales de las bobinas de tensión y de intensidad. Se debe recordar que la bobina de intensidad es de alambre grueso y la bobina de tensión es de alambre delgado.

En los circuitos monofásicos se debe conectar siempre el borne de la bobina de intensidad del medidor al conductor de fase y NO AL NEUTRO. De igual manera, en los medidores trifilares, se debe estar completamente seguro de conectar las bobinas de intensidad a las fases del circuito los conductores que entran al contador por los orificios que tienen la bornera en la parte inferior deben quedar perfectamente apretados por medio de los tornillos de presión asegurando así un buen contacto con el borne del medidor. También se debe verificar que los puentes que alimentan la bobina de tensión, estén haciendo contacto eléctrico con los terminales de la bobina pues de lo contrario el medidor no registraría consumo alguno.

Después de hacer las conexiones del medidor y antes de sellar la tapa de la bornera, se deberá comprobar si el disco del medidor gira en el sentido correcto indicando en la placa de características. Una vez comprobado el buen funcionamiento del contador se procederá a colocar la tapa de la bornera y el sello respectivo.

Los siguientes pasos servirán de guía para la conexión de contadores ya sean monofásicos, trifilares o trifásicos.

1. Identificar con la ayuda de un probador los conductores de fase y neutro del circuito de acometida.
2. Retirar los fusibles del portafusible o válvula cuando las hay, o en caso contrario, solicitar desconexión de las fases del poste de acometida.
3. Conectar el interruptor de protección y corte, si la hay, teniendo en cuenta que el conductor neutro no debe llevar fusible ni protección alguna.
4. Retirar la tapa de la bornera del contador.
5. Analizar cuidadosamente el esquema de conexión del contador que aparece en el reverso de la tapa e identificar cada uno de los bornes respectivos.
6. Conectar una a una los conductores de entrada en el borne respectivo apretando firmemente los tornillos de conexión.
7. Conectar luego en el borne respectivo los conductores de salida al circuito de utilización asegurando un buen contacto. Verificar la conexión del puente de la bobina de tensión respectiva.
8. Comprobar que el disco del contador gire en sentido correcto de acuerdo a la indicación en la placa de características.
9. Colocar la tapa de la bornera del contador.
10. Colocar el sello respectivo en la tapa de la bornera.

Como norma de seguridad se recomienda quitar el aislamiento en los extremos del conductor únicamente en la longitud apropiada, de acuerdo al borne de conexión y limpiar completamente la parte que va dentro del borne; además se debe utilizar el destornillador adecuado de acuerdo al tamaño del tornillo de presión y asegurar así un buen contacto en todos los conductores.

G. COMPROBACIÓN DE LA CONEXIÓN

Efectuada la conexión de un contador, se puede verificar fácilmente si el disco gira en sentido correcto. Basta conectar, como lo ilustra la figura 3 un bombillo de prueba a los bornes de salida del circuito de utilización o carga. Si la conexión del medidor ha quedado correcta el bombillo debe prender y el disco debe girar en el mismo sentido que indica la flecha de la placa de características. Al desconectar el bombillo el disco debe parar completamente. En contadores trifilares y trifásicos se hace la misma prueba en cada uno de los elementos electromagnéticos que tenga el medidor.


AUTOCONTROL N° 2


Marque con una X la respuesta correcta.

1. Las dimensiones mínimas, en su orden, de largo, alto y profundidad de una caja para un contador monofásico, en centímetros son:

a. 50 x 50 x 20
b. 50 x 50 x 10
c. 50 x 60 x 20
d. 50 x 60 x 10

2. En los circuitos monofásicos se debe conectar siempre el conductor de fase al borne de la:

a. Bobina de tensión
b. Bobina de intensidad
c. Bobina de potencial
d. Bobina compensadora

3. En un contador trifilar las dos fases de entrada deben conectarse a los bornes de la:

a. Bobina de tensión
b. Bobina de potencial
c. Bobina de intensidad
d. Bobina compensadora

4. Diga si es verdadero o falso el siguiente enunciado:

a. ____ Cuando se vayan a instalar un conjunto de cinco contadores, estos deben instalarse dentro de un armario especial.
b. ____ Dentro de la caja se puede instalar un interruptor automático con el fin de evitar contactos a tierra.

5. Si al desconectar el bombillo de prueba el disco en el contador monofásico continua girando esto indica que el contador:

a. Está mal calibrado
b. Está mal instalado
c. Es demasiado potente
d. Es trifásico


RECAPITULACIÓN


Antes de presentar el autocontrol final es conveniente que usted repase los conocimientos adquiridos en la presente unidad.

CONTADOR MONOFÁSICO

Aparato encargado de registrar en KW – h el consumo de energía eléctrica producido en un circuito cuya acometida es monofásica (fase y neutro). Sus principales partes son: elemento móvil (disco de aluminio), elemento electromagnético (bobinas de tensión y de corriente con sus respectivos núcleos), imán de freno, dispositivos de ajuste, integrador, bornera y placa de características.

Generalmente los contadores traen su esquema de conexión que va de acuerdo al tipo de acometida del circuito. La bobina de corriente se conecta siempre en serie con la fase y la bobina de tensión se conecta en paralelo entre la fase y el neutro.

CONTADOR TRIFÁSICO

Aparato destinado a registrar el consumo de energía eléctrica, en KW – h, en circuitos trifásicos de tres y cuatro conductores. En términos generales tienen las mismas partes que los contadores monofásicos, siendo la principal diferencia, que los medidores trifásicos tienen dos o tres elementos electromagnéticos los cuales actúan sobre dos o tres discos de aluminio solidarios a un solo eje. Esto hace que aumente un poco su tamaño así como también el número de bornes de conexión, en comparación al monofásico. Básicamente el contador trifásico de dos elementos se conecta en circuitos trifásicos de tres conductores, mientras que el medidor trifásico de tres elementos se utiliza en circuitos de cuatro conductores, tres fases y neutro.

INSTALACIÓN Y CONEXIÓN DE CONTADORES

Antes de conectar un contador se debe tener en cuenta una serie de normas generales como son: determinación de las características y elección del tipo de medidor de acuerdo al sistema de acometida, tensión de la red y carga total del circuito. También se debe comprobar el calibre de lo conductores de acometida (se acepta como mínimo AWG 10), las características de la caja para el contador, la fijación del contador en forma vertical y del interruptor de corte si la hay. Igualmente se deben identificar plenamente los conductores, de fase y neutro, antes de proceder a su conexión.

La conexión de los contadores debe hacerse de acuerdo al esquema de conexión que traen en el interior de la tapa de bornera. Basta desnudar y limpiar completamente el extremo del conductor a conectar en una longitud justa y precisa de acuerdo al largo del borne de conexión. Se introduce el conductor en el orificio del borne respectivo apretando luego fuertemente el tornillo correspondiente con un destornillador adecuado hasta lograr un buen contacto. Hecho la conexión de todos los conductores se procede a verificar el correcto sentido de giro del disco de acuerdo a la flecha indicativa que trae la placa de características. Esta comprobación se hace con una lámpara o bombillo de prueba. Por último se asegura la tapa de bornera y se le coloca el sello de plomo.
El autocontrol final le permitirá comprobar si el objetivo propuesto ha sido logrado plenamente.

Conteste esta prueba con honestidad y responsabilidad teniendo siempre el firma propósito de afianzar sus conocimientos.

¡Le deseamos muchos éxitos!

AUTOEVALUACIÓN FINAL

La autoevaluación final le permitirá a usted conocer si el estudio de esta cartilla ha sido efectivo. Por eso lo invitamos a contestar con sumo cuidado y responsabilidad, la autoprueba de avance que aparece al comienzo de la unidad.
Debe responder correctamente el 100% de las preguntas. Así sabrá si puede continuar con el estudio de un nuevo tema, o si por el contrario debe repasar el contenido de esta cartilla.

RESPUESTAS

AUTOCONTROL Nº 1

1. Se clasifican en:

1. Monifásicos
2. Monofásico trifilar
3. Trifásico

2. c. Tornillo regulador.

3. c. Intensidad

4. c. Imán de ferro.

5.


AUTOCONTROL Nº 2

1. A. 50 x 50 x 20

2. b. Bobina de intensidad

3. c. Bobina de intensidad

4. a. V
b. F

5. a. Está mal calibrado

AUTOPRUEBA DE AVANCE


1. d. Mover el integrador.

2. b. Las bobinas de tensión, intensidad y sus núcleos.

3.


4. a. F c. F e. V g. F i. V
b. V d. F f. F h. F j. F

5. c. En madera

6. Los bornes de salida hacia los circuitos de carga.

7. a. Tornillos de presión.

8. a. La fase de bobina de tensión.
9.

VOCABULARIO

ARMARIO: Recinto cerrado y diseñado para montaje sobre la pared o empotrado sobre la misma y provisto de un marco del cual se suspenden puertas de hoja.

CARGA: Potencia activa o aparente consumida o absorbida por una máquina, artefacto, lámpara o compuesto de éstas.

INTERRUPTOR: Aparato destinado a establecer la ruptura o el cierre de un circuito.

NOMINAL: Calificativo de una magnitud que figura en las especificaciones de una máquina o de un aparato.

PLACA DE CARACTERÍSTICAS: La fijada sobre una máquina o aparato, en la cual se especifican los valores nominales en el servicio normal (tipo, potencia, tensión, corriente, etc.).

PORTAFUSIBLE: Dispositivo destinado a soportar mecánicamente un fusible y conectarlo eléctricamente a un circuito.

SOBRECARGA: Exceso de carga sobre la carga nominal.

TACO: Elemento protector de sobrecorriente intercambiable y de funcionamiento termomagnético y manual. Se conoce también como “breaker”.

BIBLIOGRAFÍA

AEG. TELEFUNKEN. Catálogo Publicaciones e Instrucciones, Westerm Germany (hasta 1974).

DAWES, L. CHESTER. Tratado de Electricidad, Corriente Alterna, Editorial Gustavo Gill S.A., Barcelona 1976. Tomo II.

DOMÉNECH, CAMON JOSE. Contadores Eléctricos de Corriente Alterna. Editorial Gustavo Gili. Barcelona, Cuarta Edición.

FERRER, RICARDO. Contadores Eléctricos. Editorial Sintes, Barcelona, 1960. Primera Edición.

HASEKIEFF, L.M. Medidores Eléctricos. Editorial José Montesó. Barcelona, Buenos Aiures, 1964.

KARCZ, ANDRES M. Fundamentos de Metrología Eléctrica. Ediciones Técnicas Marcombo S.A., Barcelona 1977. Tomo II.

STOKL, MELCHIOR. Técnica de las Medidas Eléctricas. Editorial Labor S.A. Barcelona, Madrid, Bogotá 1971. Primera Edición. Tomo II. (La Escuela del Técnico Electricista).


TRABAJO PRÁCTICO

Como trabajo práctico le proponemos:

a. Conseguirse un contador monofásico de segunda (de una demolición, de un cambio o una reposición, etc.) y conectarlo en una tabla de madera. Una vez terminado el montaje verifique su funcionamiento conectándole dos bombillos de 110 voltios, 100 vatios. En la próxima visita del tutor preséntele dicho trabajo.

b. Otra opción puede ser la de visitar una obra en construcción y observar las instalaciones del contador, hacer un resumen y presentarlo a su tutor.

TRABAJO ESCRITO


ALUMNO: _____________________________________________
Nombre 1er Apellido 2º Apellido

DIRECCIÓN: ______________________________________________

MUNICIPIO: ______________ DEPTO: ______________________

Nº MATRICULA: __________________________________________

ESPECIALIDAD: ____________________________________________

BLOQUE MODULAR: ______________________________________

UNIDAD Nº ________ FECHA DE ENVIO: ____________________

Llene estos datos personales y envíelos junto con las respuestas a su tutor.

Conserve una copia de este trabajo para su archivo.

En la figura que aparece en la hoja de respuestas del Trabajo Escrito identifique cada una de las partes indicadas por letras en el contador y envíesela a su tutor junto con los datos que le pedimos.