CAPITULO 2

  1. Sistemas de medição de Energia Elétrica

    1. Introdução

    2. Medidores de energia elétrica

      1. Medidores de quilowatt-hora atuais

      2. Precisão do medidor eletromecânico

      3. Limitações dos medidores eletromecânicos

      4. Precisão de medidores eletrônicos

      5. Limitações dos medidores eletrônicos

    3. Principais fabricantes

    4. Princípio de funcionamento

    5. Custos

    6. Considerações finais

    1. Introdução

Medidor de energia elétrica é um dispositivo ou equipamento eletromecânico e/ou eletrônico capaz de mensurar o consumo de energia elétrica. A unidade mais usada é kWh. Está presente na maioria de casas e habitações no mundo moderno. Pode ser ligado diretamente entre a rede elétrica e a carga (casa) ou através de transformadores de acoplamento de tensão e/ou corrente como pode ser vista na figura 2.1a abaixo.

Figura 1 – Caminho da Tensão e Corrente desde a geração até o consumidor.

Este tipo de ligação é comumente utilizado em indústrias e consumidores de média (13,8 kV a 34,5 kV) e alta tensão (69 kV a 230 kV). Seus erros podem variar de menos de 0,02% a até 2,00% em condições controladas (25ºC +/- 5ºC, tensão nominal e corrente nominal) e dependem da aplicação desejada. Nas residências são comumente utilizados medidores de classe 2 (erro relativo percentual de +/- 2,00 %).[19]

Este trabalho aborda uma proposta de construção de um protótipo de um medidor de energia elétrica digital utilizando circuitos microcontrolados. O protótipo é um dispositivo capaz de fornecer o consumo em kWh e o fator de potencia da energia elétrica de uma carga através do monitoramento da tensão e da corrente elétrica na mesma, exibindo as informações em tempo real, as quais podem ser usadas para diversas aplicações. O equipamento desenvolvido oferece flexibilidade quanto às informações que podem ser disponibilizadas para diversas finalidades por meio da adequação do firmware.

Este dispositivo objetiva informar o gasto relativo parcial e/ou total da energia elétrica consumida pelo consumidor tendo assim um controle maior sobre os seus gastos e sua conta relativa à mesma. Além disso, a aferição da concessionária responsável se torna mais simples, fácil, mais segura, com menor margem de erro de leitura, além da possibilidade de implementação de serviços online como corte e até mesmo a leitura do medidor, informa, através de histórico guardado na memória do medidor, possíveis irregularidades e problemas no fornecimento de energia elétrica.

Em fase do crescente uso de automação nas empresas, e do aumento das multas e ajustes cobrados pelas concessionárias, o gerenciamento de energia elétrica vem se tornando uma necessidade para as empresas interessadas em reduzir custos e melhorar a qualidade da energia consumida.

Pretendemos mostrar as vantagens de um novo conceito de gerenciamento de energia, onde cresce cada vez mais a importância do monitoramento das grandezas elétricas em tempo real. A principal motivação para a realização deste trabalho é a necessidade de modernização no setor de medição e serviços relacionados ao fornecimento de energia elétrica.

    1. Medidores de energia elétrica - Evolução dos Medidores

Esta seção contém um breve histórico da maioria das empresas que tenham fabricado medidores de Watts-hora (Wh), apontando os que tiveram mais destaques no desenvolvimento a partir do primeiro até os de hoje, modelos eletrônicos altamente precisos.

Antes de 1870, o uso de energia elétrico se restringia ao telefone e ao telégrafo. Os primeiros usos de medidores de eletricidade foram empregados na operação de lâmpadas ligadas em série. Uma vez que a tensão era constante e a corrente exigida de cada lâmpada era conhecida e todas eram controladas por um interruptor, foi suficiente apenas para medir o gasto das lâmpadas em um tempo determinado (lâmpada-horas).

1872: Samuel Gardiner leva a conhecer a primeira patente sobre um contador de energia que consistia em uma lâmpada com um contador de corrente DC(contínua) controlado por um relógio com um eletroímã que começou e parou o mecanismo.

Figura 1.1- Medidor de lâmpada-hora de Samuel Gardiner.

1878: Fuller JB leva a uma patente de um relógio contador de lâmpada em corrente AC (alternada) que foi operado por uma armadura vibrável entre duas bobinas. Após a invenção da lâmpada incandescente por Edison em 1879 e à subdivisão da iluminação individual para controle das luzes, já não era prático para medir a lâmpada-hora, mas esta prática continuada (com arco-lâmpada circuitos de iluminação pública) para 1890.

Figura 1.2 - Medidor de Lâmpada-Hora de 1878, J.B. Fuller.

1882: Edison deu o arranque da primeira companhia elétrica com iluminação incandescente. Inicialmente ele começou a sair com uma medição por lâmpada. Este não era satisfatório, então ele desenvolveu contador químico de amperes – hora que consistiu em duas chapas de zinco ligado através de um shunt no circuito do cliente. A cada mês os eletrodos do cliente eram pesados e determinados os gastos a partir desse processo. Porém este método era ineficiente e ocorriam muitos erros.

Figura 1.3 - Medidor químico de energia de Edison.

1884: George Westinghouse estabelece a União Switch Signal & Co. , em Pittsburgh, Pensilvânia. William Stanley junta em breve a nova empresa, seguido por Oliver B. Shallenberger que renunciou à Marinha para ocupar o seu interesse em eletricidade.

1885: Westinghouse compra direitos para os E.U. um transformador patenteado na Europa por Gaulard e Gibbs. Stanley tomou esta concepção bruta a refiná-lo em uma versão comercialmente utilizável. (Thomson já tinham desenvolvido um sistema semelhante independente de transformador a cerca de 1879).

Depois que o transformador foi comercialmente viável, que ajudaram a tornar o atual sistema de transmissão e distribuição AC possíveis, pois não havia nenhum dos inconvenientes da DC, na altura (queda de tensão em longas filas e à falta de um caminho fácil para aumentar ou diminuir a tensão). Houve um grande obstáculo, no entanto: não houve registro de medição com precisão do uso de eletricidade em circuitos AC.

1885: Galileo Ferraris de Turim, Itália faz uma descoberta chave que duas das fases AC no campo poderia fazer a armadura girar. Esta descoberta incentivou desenvolvimento de motores de indução de tempo, bem como preparando o caminho para o desenvolvimento da indução de um tipo de contador de watts-hora.

1886: Professor Forbes de Londres, Inglaterra surgiu com o primeiro medidor para uso em circuitos AC que utilizou um aquecedor ligado ao circuito em que operou um pequeno moinho ligado a um registro. Infelizmente, esse medidor era demasiado delicado para uso comercial.

A União Switch Signal & Co. reorganiza para a Westinghouse Electric & Manufacturing Co., em seguida, para explorar o novo sistema AC de transmissão e distribuição. William Stanley era o engenheiro eletricista chefe, e sob ele, era o eletricista Shallenberger.

Em torno desta vez, Elihu Thomson começa desenvolvimento de uma gravação wattímetro, Duncan e Thomas (que tinha emigrado da Escócia) foi uma das pessoas envolvidas com este projeto.

1888: A Fort Wayne Light Electric Co. precisa de capital adicional para expandir suas operações então eles contataram a Thomson-Houston Electric Co. e eles compraram uma participação de controlo na companhia dele. E desta vez, um sistema de iluminação foi desenvolvido por Slattery e foi adicionado linha de produtos à Fort Wayne Electric Co.. Uma parte desse sistema foi um contador de lâmpadas horas um pouco complexo.

Em abril deste ano na Westinghouse, OB. Shallenberger e um assistente estavam trabalhando em um novo arco lâmpada AC e uma mola caiu e parou em um ressalto no interior da lâmpada. O assistente estava indo colocá-la de volta e quando reparou que a mola rodava. O assistente se ocupou em descobrir por que. Depois ele percebeu que a mola havia rodado devido à rotatividade de campos elétricos na lâmpada, ele concebeu um medidor de amperes-hora AC em apenas 3 semanas, e que colocou no mercado 3 meses mais tarde. Mais de 120.000 medidores Shallenberger amperes-hora foram vendidos ao longo dos próximos 10 anos. Esta foi o primeiro verdadeiro contador watts-hora e foi um sucesso comercial imediato, muitos utilitários adotaram-no como seu modelo "padrão". Embora este medidor foira inicialmente concebido para utilização em circuitos AC, ela funcionou tão bem com o circuito DC em uso no momento. A introdução era de rápida aceitação e no final dos anos 1890 um medidor de watts-hora do tipo a indução foi utilizado no comutador do medidor de circuitos DC.

A Edison Electric Light Company vai para tribunal contra um dos vários concorrentes, alegando violação de patente de sua (a ação foi realmente depositada, 1886), e uma amarga luta continuou durante os próximos dois anos. (Pouco antes de iniciado o julgamento, as várias empresas produtoras Edison criaram a Edison General Electric Co.)

Um dos primeiros medidores desenvolvido por Duncan para Fort Wayne Electric. Co. foi um contador de amperes-horas em AC que era similar ao contador de Shallenberger.

1891: Edison General Electric Co. vence ação judicial sobre a patente da lâmpada elétrica, e a Thomson-Houston abre as negociações com a Edison General Electric para a fusão das duas empresas. Eles mantiveram patentes que complementou uns aos outros, especialmente Edison da lâmpada e da Thomson sistema de distribuição em corrente alternada. Além disso, ficou difícil oferecer determinados dispositivos sem infringir as patentes umas das outras.

1892: Thomson-Houston e Edison General Electric fundi-se à General Electric Co.

Duncan desenvolve o primeiro medidor a indução de watts-hora que usa um único disco, tanto em relação ao elemento de condução e de travagem, mas este modelo não entrou em produção efetiva.

Figura 1.4 - Wattímetro-registrador de Thomsom e Duncan.

1893: Siemens & Halske da Alemanha E.U. abrem uma filial em Chicago. Inicialmente, todos os empregados eram alemães, mas com o tempo, os locais foram contratados. Esta empresa vendeu a maioria de instrumentos de medição elétrica, mas acabou oferecido um modelo de contador de watts-hora.

Nikola Tesla tem uma patente, a descoberta do princípio do motor à indução. Houve uma violação de patente, mas Tesla. Esta foi apenas uma das muitas patentes de Tesla mais tarde comprados por George Westinghouse.

1894: Com o rápido crescimento da indústria elétrica, neste momento, a corrente AC foi agora usada para no funcionamento de motores, e os medidores de amperes-hora existentes do tipo comutador medidores de watts-hora foram incapazes de levar em conta diversos fatores como tensão e baixo fator de potência em circuitos AC. Vários inventores trabalharam para desenvolver um novo medidor que satisfizesse esta necessidade, mas Shallenberger bateu sobre a abordagem mais viável - um pequeno motor de indução a tensão e corrente com bobinas a 90 graus entre fase. Este conceito foi refinado para o primeiro contador produzido comercialmente de watts-hora a indução. Este modelo foi uma dos mais pesados jamais oferecidos a 41 libras e um dos mais caros do seu tempo.

1896: Ludwig Gutmann abordagens Illinois Watch Co., em Springfield, Illinois, projeta um medidor watts-hora a indução.

Em resposta a uma necessidade de um contador que iria trabalhar em um circuito polifásico, Shallenberger modificou seu medidor watts-hora para uso em circuitos polifásicos mas com o espaçamento dos estatores muito perto e da utilização de um disco sólido resultou no medidor menos preciso do que o esperado.

1897: O medidor de watts-hora de Shallenberger perdeu mercado por ser muito grande, pesado e caro. Shallenberger muito doente fica impossibilitado de redesenhar o medidor, tarefa essa passada e realizada com muito primor por dois outros engenheiros (HP Davis e Frank Conrad. O seu resultado foi o menor e mais leve medidor, com apenas 12 quilos e mais barato medidor conhecido ficando tão popular quanto o wattímetro de Thomson tinha sido poucos anos antes.

A GE introduz seu primeiro contador a indução, o wattímetro Thomson. Este medidor usava uma taça em forma de rotor para o elemento de condução e um disco separado para o freio.

Robert C. Lanphier formou em Yale e voltou para sua cidade natal, Springfield, Illinois para as férias de verão do leste antes de voltar a trabalhar para a GE. Na vila Picnic, ele foi abordado por Jacob Bunn (vice-presidente de Illinois Watch Co.) e introduziu o modelo a Gutmann's. Lanphier se junta a Gutmann e eles trabalham sobre a melhoria para um modelo mais utilizável.

Duncan desenvolve um medidor watts-hora em Fort Wayne Electric Corp, este semelhante ao medidor da GE Thomson wattímetro exceto que ela era um tipo de indução com uma taça em forma de rotor.

Figura 1.5 - Medidor de Watt-hora de Duncan.

1899: A Fort Wayne Electric Works oferece uma nova linha de medidores watts-hora desenhado por EJ King e estes contadores foram diferentes de todos os outros medidores sendo oferecido com seus Imãs com freio vertical e a disposição dos enrolados à volta da taça em forma de rotor. Além disso, procura uma linha de aparelhos que foi desenvolvido e vendido através deste ramo.

A GE introduz sua primeira tentativa em um contador polifásico conhecida simplesmente como a Thomson polifásico wattímetro. Este medidor era maciço, devido ao grande disco e amplamente espaçados estatores em uma tentativa de eliminar as interferências entre os estatores. Não era muito popular pois a indústria preferia uma forma mais compacta de contador.

Um engenheiro na Westinghouse (Paul McGahan) surge com um design funcional para os contadores polifásicos. Dois medidores monofásicos eram instalados e tinham o eixo e registrador comum. Este projeto foi aprovado por todos os fabricantes e construído em várias formas até 1969.

Schlumberger da França compra Sangamo Electric Co. e movido metros produção a partir da instalação original em Springfield, IL Sangamo de um para outro em plantas do Oeste União, SC.

Com os avanços na eletrônica, na década de 1970, os fabricantes (assim como algumas empresas de terceiros) começou introdução de registradores eletrônicos e dispositivos de medição e leitura automáticos.

Em meados dos anos 1980, os fabricantes estavam oferecendo contadores híbridos com registradores eletrônicos montado em medidores do tipo indução.

1990: ABB Suíça compra a Westinghouse.

Até ao início de 1990, novos progressos no domínio da eletrônica permitiram a fabricantes de começar a introdução de contadores que foram totalmente informatizado e utilizado sem partes móveis (para além dos parâmetros utilizados implementar várias funções novas no medidor). Após a aceitação dos novos contadores eletrônicos, os fabricantes começam a criar modelos, do tipo indução, polifásicos a partir de suas linhas de produtos, e quando se tornaram viáveis e populares, os modelos eletrônicos monofásicos, todos os 4 fabricantes interromperam a produção dos modelos monofásicos.

1998: a Siemens da Alemanha compra a Landis & Gyr a divisão de medição e a renomeia Siemens PT & D.

Nos últimos anos, tem havido mudanças adicionais:

General Electric transfere a produção de medidores de Somersworth, NH – E.U.A. para a fábrica de medidores no México.

P & D Siemens foi vendida para um grupo diferente de investidores e renomeada Landis + Gyr. As operações de medição da Schlumberger foram vendidas a Itron. ABB a divisão de medidores foi vendida e renomeado Elster Electricity.

Landis + Gyr transferiu as suas operações fabris de Lafayette, IN para o México.

Hoje, as quatro maiores empresas (Landis + Gyr, GE, Itron, e Elster) atuam principalmente na fabricação de contadores eletrônicos, mas ambos Landis + Gyr e Elster continuam a oferecer alguns modelos eletromecânicos.

Empresas como a Nansen S/A Instrumentos de Precisão, a IMS Power Quality, a Tecno Service – Gerenciamento de Energia, a Minulight – Eletrônica Ltda, a Kron Medidorese e a Actaris fabricam medidores de energia elétrica do tipo eletrônico também chamados de Supervisor Digital. Seguem padrões internacionais de configuração e calibragem.

No Brasil o aparecimento dos medidores de energia elétrica eletrônicos começaram a surgir no final da década de 80 e início da década de 90 e até hoje vêm se aperfeiçoando e implementando novos serviços.

Nos tempos de hoje, existe a possibilidade de serviços pré - pagos e medidores ajustados para tal função como podemos ver na figura 1.6 abaixo.[26]

Figura 1.6 – Medidor eletrônico com possibilidade de energia elétrica pré – paga.

Bibliografia / Agradecimentos:

"Instrumentos de medição elétrica e contadores", por Ft. Wayne Correio Escola (1912)

"Electric Meter História e Progresso" por R.C. Lanphier (1925)

"Homens e Volts: Uma história da General Electric" por Hammond (1941)

"O progresso na arte de eléctricos de medição", Engenharia Elétrica, (Setembro-Dezembro 1941)

"Bitola de Potência: 50 anos de Medição Elétrica", por Sangamo Electric Co. (1949)

Duncan Electric Co. trabalhador manual (precoce 1970)

GE contagem curso livrinhos GEZ-3550-1 e GEZ-3785-1 (ca. 1960)

Manual sobre a Westinghouse Watthour metros (várias edições)

Elétrica Meterman's Handbook pela Edison Electric Institute (várias edições)

Bud Russell / TheMeterguy.com

GE Hall of Electrical História / Schenectady Museu Archives

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      1. Medidores de quilowatt-hora atuais

A energia elétrica disponibilizada pelas concessionárias para o consumidor final é quantificada através de um equipamento denominado “Medidor”. Este equipamento é caracterizado por padrões técnicos dos órgãos oficiais de metrologia e apropriado às suas normas. O medidor mais utilizado pelas concessionárias em aplicação residencial de grupo B1, na sua maioria, é o medidor eletromecânico, devido ao fato de seu baixo custo e disponibilidade, visto que sua utilização como meio de medida do consumo é antiga, e foi aperfeiçoado ao logo do tempo [4].

O medidor eletromecânico de potência ativa conforme pode ser visto na figura 1.7 possui uma bobina de corrente que conduz a corrente de linha, e a bobina de potencial mede a tensão submetida através da linha. Ambos os enrolamentos são feitos sob uma estrutura metálica de forma a criar dois circuitos eletromagnéticos. Um disco leve de alumínio é suspenso na região do campo magnético criado pela bobina de corrente, conforme pode ser visto na figura 1.6. Neste disco são induzidas correntes parasitas ou correntes de Focaut de modo a fazer com que o disco gire no seu próprio eixo. O número de rotações do disco é proporcional à energia consumida pela carga em um certo intervalo de tempo, e a medida é feita em quilowatt- hora (kWh) [2].

Figura 1.7 – Mecanismos do medidor eletromecânico.

A indicação é feita através de mecanismos semelhante a ponteiros de relojoaria, portanto assim é conhecido popularmente por relógio. Pode ser visto na figura 1.8 o medidor com disco central de alumínio um dos equipamentos medidor mais conhecido atualmente [2].

Figura 1.8 - Medidor da Westinghouse Electric Corporation

1.9 – Medidor da Minulight Eletrônica LTDA.

No medidor eletrônico de potência ativa, conforme pode ser visto na figura 1.10, uma amostra da tensão e da corrente fornecida à carga é transferida a um sistema microprocessado que, de forma digital, calcula a potência e a energia consumida pela carga. A figura 1.11 mostra algumas das características que um medidor eletrônico de energia elétrica pode ter e a figura 1.12 mostra a indicação através de tela de LCD.

Figura 1.10 – Funcionamento do Medidor Eletrônico de Energia Elétrica .

Figura 1.11– Características Funcionais do Medidor Eletrônico de Energia Elétrica .

A indicação é feita através de uma telinha de LCD como pode ser visto na figura 1.12.

Figura 1.12 – Medidor Eletrônico de Energia Elétrica.

      1. Precisão do medidor eletromecânico

Os medidores eletromecânicos de indução utilizados com a finalidade de faturamento do consumo de energia de uma instalação são normalmente da classe 2.0, ou seja, possuem erro máximo de ±2% do valor indicado para sua faixa nominal de operação, dentro do tempo de vida previsto para seu funcionamento [3]. Embora seja um valor relativamente alto, considerando as perdas que podem onerar tanto o fornecedor quanto o consumidor de energia elétrica, torna-se aceitável quando se considera o acréscimo de custos que representaria a utilização massiva de instrumentos com uma faixa de precisão mais elevada [3].

      1. Limitações dos medidores eletromecânicos

O medidor eletromecânico de indução apresenta, devido às suas características operacionais de construção, como o uso de componentes indutivos tais como as bobinas, algumas limitações e restrições para que sua operação seja confiável. Alguns fatores podem ser citados, como:

a) Interferência na operação na presença de corrente contínua:

Por se tratar de um instrumento concebido para a utilização com correntes alternadas, a presença de componentes de corrente contínua afeta a precisão do medidor, por produzirem deformações nos fluxos magnéticos produzidos, podendo inclusive levar à saturação os núcleos ferromagnéticos das bobinas do medidor;

b) Precisão variável conforme a condição de operação:

Os medidores eletromecânicos de indução possuem uma faixa bem definida de operação na qual apresentam a precisão nominal. Para valores muito baixos de potência a precisão diminui, pois o atrito do conjunto mecânico é alto em relação ao torque eletromagnético produzido pelo disco;

c) Sensibilidade mecânica:

Os mecanismos destes instrumentos são sensíveis a vibrações e choques produzidos por elementos externos, dificultando sua aplicação em ambientes mecanicamente instáveis ou em aplicações embarcadas.

      1. Precisão de medidores eletrônicos

Medidores eletrônicos de energia são construídos normalmente na classe 0.8%, porém a maioria dos medidores encontrados no mercado possui classe de precisão de 0.5% a 2%. A facilidade em se obter instrumentos de precisão mais elevada decorre principalmente do fato de inexistir limitações mecânicas nos elementos envolvidos no processo de medição e registro, e também da possibilidade de se empregar sensores de maior precisão. A figura 1.13 representa um medidor monofásico para aplicação residencial. A figura 1.14 representa um medidor trifásico com aplicação residencial e industrial com precisão especificada pelo fabricante de 1% e a figura 1.12 representa um medidor polifásico com aplicação industrial de precisão classe 1 e 2.(de 1% a 2%).

Figura 1.13 - Medidor eletrônico monofásico de aplicação residencial

Figura 1.14 - Medidor eletrônico trifásico de aplicação residencial e industrial com precisão de 1% dita pelo fabricante.

Figura 1.15 - Medidor eletrônico polifásico de aplicação industrial com precisão de 1% dita pelo fabricante.

      1. Limitações dos medidores eletrônicos

Pelo fato do emprego de circuitos e dispositivos baseados em semicondutores, o medidor eletrônico pode se mostrar um equipamento sensível a surtos de tensão eventualmente presentes no sistema de distribuição. O projeto do dispositivo envolve necessariamente cuidados para que estes tipos de eventos não comprometam o funcionamento dos componentes sensíveis, preservando a confiabilidade e precisão do equipamento de medida.

    1. Principais fabricantes

Alguns dos principais fabricantes de medidores eletromecânicos atualmente no mercado são a General Electric, Weastinghouse, Sangamo, Fort Wayne Duncan, Simens, APREL (aparelhos de precisão s.a. P. Alegre), de medidores eletrônicos são Medidores Schlumberger, a nacional Mobix, a Francesa Actaris, a alemã Elster e as chinesas Shenzen Star e Hang Zhou Hualong, Minulight Eletrônica LTDA, IMS, Nansen S/A Instrumentos de Precisão, a Tecno Service (em Goiânia), Landis + Gyr e a Kron.

    1. Principio de funcionamento

Princípio de funcionamento dos medidores eletromecânicos são através das interações entre os campos gerados por uma Bobina de Potencial e por uma Bobina de Corrente proporcionam a rotação de um disco de alumínio magneticamente suspenso.

O medidor eletromecânico de potência ativa possui uma bobina de corrente que conduz a corrente de linha, e a bobina de potencial mede a tensão submetida através da linha. Ambos os enrolamentos são feitos sob uma estrutura metálica de forma a criar dois circuitos eletromagnéticos. Um disco leve de alumínio é suspenso na região do campo magnético criado pela bobina de corrente. Neste disco são induzidas correntes parasitas ou correntes de Focaut de modo a fazer com que o disco gire no seu próprio eixo. O número de rotações do disco é proporcional à energia consumida pela carga em um certo intervalo de tempo, e a medida é feita em quilowatt-hora (kWh).

Figura 1.16 e 1.17 - Medidor eletromecânico monofásico de aplicação residencial e seu mecanismo de medição.

Medidor de Fator de potência

Um medidor de fator de potência é um tipo de eletro-dinamômetro que mede o movimento feito por duas bobinas móveis orientadas perpendicularmente uma em relação à outra. O método de ligação deste tipo de medidor de fator de potência, em um circuito 3ɸ,apresentado na Figura 14. As duas bobinas estacionárias, S e S1, são ligadas em série na Fase B. Bobinas M e M1 são montadas sobre um eixo comum, que é livre para se deslocar sem restrições ou controle através de molas. Estas bobinas são conectadas em série com Resistores da Fase B à Fase A e da Fase B à Fase C. Na unidade de fator de potência, conduzem um potencial através da bobina provocando atrasos na fase B de até 30 °; assim, as bobinas são equilibradas na posição mostrada na figura 14. Uma mudança no fator de potencia fará com que o potencial na bobina tornam-se maior que o potencial na bobina para ser mais fora da Fase B, de forma que o elemento em movimento, o ponteiro, assuma uma nova posição de equilíbrio para mostrar o novo fator de potência.

Figura 1.18 – Esquemático de um medidor 3ɸ de fator de potencia [18]

Já no medidor eletrônico uma amostra da tensão e da corrente é fornecida à carga e transferida a um sistema microprocessado que, de forma digital, calcula a potência e a energia consumida pela carga.

Figura 1.19 e 1.20 - Medidor eletrônico monofásico de aplicação residencial e seu mecanismo de medição.

    1. Custos

A utilização de medição digital da energia elétrica é cada vez mais evidente no Brasil. O setor alvo até pouco tempo, o industrial, esteve na ponta de utilização de medidores digitais, porém o uso em escala residencial se mostra favorável. Hoje, mais de 90% do parque nacional ainda é de medidores analógicos e o principal entrave à entrada do produto eletrônico no Brasil era o seu alto preço, inviável para o mercado residencial. Atualmente, porém, essa tecnologia está mais acessível, para se ter uma idéia, um medidor digital para consumidores industriais custa entre R$ 279 e R$ 558, e para clientes residenciais, entre R$ 133 e R$ 286, valores muito próximos aos dos analógicos. Além disso, os equipamentos de medição digital nacional possibilitam o combate às fraudes e roubos de energia [6].

    1. Considerações finais

Neste capítulo tem-se uma amostragem geral sobre medidores de energia elétrica diversos no decorrer da história e a amostragem introdutória do medidor eletrônico com suas novas possibilidades de serviços. Os benefícios tanto para a concessionária quanto para o consumidor com a medição parcial proporcionando um maior controle na utilização de energia elétrica, podendo-se ter uma economia da mesma e um maior controle quanto a eventuais irregularidades, erros e problemas na medição.

REFERÊNCIAS

[1] David Dahle, apud Electric Meter History and Progress, disponível em < http://www.watthourmeters.com >. Acesso em: 09 de nov. 2007

[2] HELFRICK, A. D.; COOPER, W. D. Instrumentação Eletrônica Moderna e

Técnicas de Medição. Rio de Janeiro: Prentice Hall do Brasil Ltda., 1994.

[3] Andreoli, André Luiz, Controlador de demanda e fator de potência de baixo

custo para unidades consumidoras de energia elétrica. UNESP, BAURU-SP Agosto

– 2005.

[4] ANEEL 2, Agência Nacional de Energia Elétrica. Informações do Setor Elétrico |

Centro de documentação. Disponível em: < http://www3.aneel.gov.br >. Acesso em: 25 jul. 2007.

[5] ELETROSUL, Medidores Digitais Começam a Conquistar Mercado no Brasil,

disponível em: < http://www.eletrosul.gov.br/gdi/gdi/cl_pesquisa.php?pg=cl_abre&cd >. Acesso em: 03 de out. 2007

[6] PROCOMP, DIEBOLD 2007, Procomp acelera projeto de medidor inteligente,

disponível em: < http://www.procomp.com.br/ci_reportagens_detalhes.asp?id=42 >.

Acesso em: 09 de ago. 2007

[7] ESTADÃO, Tarifa de energia seria menor se não fosse por "gatos", disponível

em: < http://www.estadao.com.br/arquivo/economia/2006/not20060608p35939.htm >, Acesso em: 05 nov. 2007.

[8] Fatura do serviço de fornecimento de energia elétrica grupo B, CELG, 2007.

[9] ANEEL, Limites de tensão - ANEXO À PORTARIA N.º 47 DE 17 DE ABRIL DE

1978, disponível em: < www.aneel.gov.br/cedoc/prt1978047.pdf > Acesso em: 09 de

fev. 2007

[10] LACTEC, Sistema de Medição de Energia Elétrica com Cartão Pré-Pago,

disponível em: < http://www.lactec.org.br/OInstituto/solucoes.asp >, Acesso em 09 ago. 2007

[12] Microchip, 2001 Microchip Technology Inc - Datasheets. Disponível em

< http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=2046 >, Acesso em 12 out. 2006.

[13] Texas Instruments, MAX323 Datasheet, desnível em: < http://www.ti.com/ >

Acesso em 05 jan 2007.

[14] Incidência dos tributos na conta de luz de um consumidor residencial, arquivo

de imagem disponível em: < http://www.celg.com.br > Acesso em 15 ago 2007.

[15] HITACHI, Hitachi LCD Controller/Driver LSI Data Book 1996, disponível em:

< http://www.hitachi.com/ > Acesso em 5 jan. de 2007.

[16] Circuito Condicionador de Sinal – Trabalho de conclusão de curso 2007-1,

Carlos L., Chander P., Paulo H. Rafael F. – 2007, Universidade Católica de Goiás.

[17] LEM Transducers, datasheet components 981125/14, disponível em: < http://www.lem.com > Acesso em 16 maio de 2007.

[18] DOE Fundamentals Handbook, Electrical Science vol 4

[19] - http://pt.wikipedia.org/wiki/Medidor_de_energia_el%C3%A9trica

[20] - http://www.ims.ind.br/php/medidores_smartmeter.php

[21] - http://www.tecnoservicego.com/home.htm

[22] - http://www.nansen.com.br/dvme/medidores.asp#

[23] - http://www.minulight.com.br/energia_modelo1.html

[24] - http://www.kron.com.br/portal/pt/produtos.html

[25] - http://www.landisgyr.com.br/upload/opcoes/SAGA2000_por_5p.pdf

[26] - http://www.landisgyr.com.br/default.asp?opcao=29&subopcao=98

Departamento de Engenharia, 2008.

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