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Gestión energética y medición

Submedición con medidores Modbus: elección del medidor y de los TC

Cómo elegir medidores Modbus monofásicos, trifásicos o multicircuito, dimensionar los transformadores de corriente y decidir entre Modbus RTU y TCP.

Submedición con medidores Modbus: elección del medidor y de los TC
Foto: taner ardalı · CC0 · Wikimedia Commons

La submedición consiste en colocar un medidor en cada circuito que se quiera contabilizar: una línea de producción, un inquilino, una enfriadora, una planta. La mayoría de los problemas proceden de transformadores de corriente (TC) que no se ajustan a la corriente o al conductor, y del enlace que lleva las lecturas a un controlador o a un sistema SCADA. Este artículo recoge las decisiones para la submedición con medidores de energía Modbus: tipo de medidor, calibre y diámetro interior del TC, precisión, cableado, Modbus RTU o Modbus TCP, y qué series PM de ICP DAS encajan en cada caso.

Monofásico, trifásico o multicircuito

El tipo de medidor lo determina una lista de circuitos con su tipo de alimentación y su corriente máxima.

  • Monofásico: el PM-3112 mide dos bucles monofásicos y el PM-3114 cuatro, en cableado 1P2W con entradas de tensión de hasta 300 V y TC de hasta 200 A.
  • Trifásico: la serie PM-3133 admite cableados 3P4W, 3P3W, 1P3W y 1P2W, a 10-500 V. En el modo 1P2W-1CT, un mismo medidor también puede medir tres circuitos monofásicos.
  • Muchos circuitos en una sola placa: la serie PM-4324 mide hasta 8 circuitos trifásicos o 24 monofásicos, o una combinación de ambos, a través de 24 entradas de TC. Está pensada para edificios multiinquilino, oficinas y centros comerciales.

Dimensionado de los transformadores de corriente: calibre y diámetro interior

El calibre del TC debe cubrir la corriente de funcionamiento normal más alta del circuito. El diámetro interior debe permitir pasar el conductor con su aislamiento, o la barra colectora. Coloque un TC alrededor de cada conductor de fase, nunca alrededor de un cable multipolar completo: las corrientes de los conductores se anulan y el medidor marca casi cero.

Las series PM-3133, PM-2133D, PM-5133 y PM-4324 se suministran con TC emparejados, y el sufijo del código de pedido indica cuáles. No todos los sufijos existen en todas las series.

SufijoCalibre del TCDiámetro interiorRango de medida
-005P5 A10 mm0,05 a 5 A
-100P60 A10 mm0,05 a 60 A
-160P100 A16 mm0,1 a 100 A
-240P200 A24 mm0,15 a 200 A
-360P300 A36 mm0,3 a 300 A
-400P400 A36 mm0,3 a 400 A

Estos TC tienen cables de 4 m. Para conductores grandes, la serie PM-3133-RCT utiliza bobinas Rogowski flexibles: 500 A (55 mm), 1000 A (80 mm), 2000 A (105 mm) y 4000 A (185 mm), cada una midiendo desde 5 A.

Reutilización de TC existentes

Cuando el cuadro eléctrico ya dispone de TC con secundario de 1 A o 5 A, el PM-3033 los admite directamente; anote su relación, por ejemplo 400/5 A, ya que es necesaria para escalar las lecturas. Para TC de 333 mV, utilice el PM-3133P, PM-2133DP o PM-4324P, que se entregan sin TC y no admiten bobinas Rogowski. Los TC partidos CA-SCTxxP correspondientes cubren de 5 a 400 A con diámetros interiores de 10 a 36 mm; la relación del TC debe configurarse correctamente en el medidor.

Precisión: cómo interpretar las cifras

ICP DAS indica la precisión de la potencia activa con factor de potencia 1:

  • Mejor que 0,5 % para el PM-3112, PM-3114, PM-3133, PM-4324 y PM-5133 con sus TC suministrados, y para el PM-3033 (por encima de 0,5 A de corriente de entrada en el PM-3033 y el PM-5133).
  • Mejor que 2 % para las versiones Rogowski, por encima de 50 A para las bobinas de 500 A y 1000 A y por encima de 200 A para las mayores.
  • Aproximadamente 2 a 5 % para los modelos de 333 mV, según el TC.

Elija el calibre de TC más pequeño que cubra la corriente máxima; un TC sobredimensionado pasa la mayor parte del tiempo en la parte baja de su rango. Las bobinas Rogowski son adecuadas para acometidas grandes, no para líneas poco cargadas. Si las lecturas se utilizan para facturar a inquilinos, compruebe qué homologación de medidor exige la normativa nacional.

Cableado e instalación

  • Sentido del TC: monte cada TC en el sentido marcado en él. Los modelos trifásicos miden la energía bidireccional, de modo que un TC invertido aparece como energía exportada en lugar de como un fallo evidente.
  • Asignación de fases: cada TC debe estar en la misma fase que su entrada de tensión, o la potencia y el factor de potencia serán incorrectos.
  • Alimentación auxiliar: el PM-3112, PM-3114 y PM-3133 necesitan 12 a 48 VDC, con alimentación por Ethernet como alternativa en el PM-3133-MTCP. El PM-4324 y el PM-2133D admiten 85 a 264 VAC.
  • Salidas: muchos modelos tienen dos relés de potencia Forma A (5 A a 250 VAC) para alarmas.

Las conexiones de tensión y los TC en un cuadro de distribución deben ser instalados por un electricista cualificado.

Modbus RTU o Modbus TCP

Las versiones estándar utilizan Modbus RTU sobre RS-485. Un bus de par trenzado recorre los medidores de uno en uno, cada medidor tiene su propia dirección y el bus se termina en ambos extremos. Se admiten velocidades de 9600 a 115200 bit/s.

Las versiones con el sufijo -MTCP disponen de un puerto Ethernet de 10/100 Mbit/s con Modbus TCP, lo que evita un bus independiente cuando los medidores están dispersos y ya existe Ethernet. Varias series también incluyen CANopen (sufijo -CPS).

Elegir un medidor de energía Modbus de la serie PM

SerieCircuitosEntrada de corrienteInterfaces
PM-3112, PM-31142 o 4 monofásicosTC, 60 a 200 ARTU, TCP, CANopen
PM-31331 trifásico o 3 monofásicosTC, 5 a 400 ARTU, TCP, CANopen
PM-3133-RCT1 trifásicoRogowski, 500 a 4000 ARTU, TCP, CANopen
PM-3133i1 trifásico, entradas aisladas de hasta 600 VTC, 60 a 400 ARTU, TCP, CANopen
PM-30331 trifásicoTC existentes de 1 A o 5 ARTU, TCP, CANopen
PM-3133P, PM-4324P, PM-2133DP1 trifásico; hasta 24 circuitos en el PM-4324PTC de 333 mVRTU; TCP en PM-3133P y PM-4324P
PM-4324, PM-4324A8 trifásicos o 24 monofásicosTC, 60 a 400 ARTU, TCP
PM-2133D1 trifásico, medidor de panel con pantalla LEDTC, 5 a 400 ARTU
PM-51331 trifásico, pantalla táctil de 3,5" y registrador de datosTC, 5 a 400 ARTU

Todos ellos miden tensión, corriente, potencia, energía, factor de potencia y frecuencia, actualizados cada segundo. Cuando ningún PLC ni sistema SCADA lee los medidores, un concentrador de medidores de potencia PMC o PMD puede consultarlos y registrar los datos.

Envíe al equipo de ventas técnicas una lista de circuitos con tensiones, corrientes máximas y secciones de cable, y le propondremos medidores y TC adecuados.

Productos para esta aplicación

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iWSN-200U CR iWSN-200U Concentrador de datos iWSN, 433 MHz con puerto RS-232/RS-485

El iWSN-200U es un concentrador de datos inalámbrico para redes de sensores iWSN. Recibe las lecturas de hasta 31 sensores iWSN a través de un enlace de radio de 433 MHz, las almacena en búfer y permite que un sistema anfitrión lea los datos mediante comandos Modbus RTU a través de su puerto serie. Está pensado para ingenieros que necesitan integrar las lecturas de sensores inalámbricos en un sistema de control o monitorización cableado sin tener que programar el manejo de radio a medida.El lado de radio ofrece 16 canales, seleccionables mediante un conmutador rotativo, y 8 identificadores de grupo configurables con los conmutadores rotativo y DIP. Esto facilita separar y gestionar varias redes de 433 MHz en la misma instalación. El puerto serie puede ser RS-232 o RS-485, pero solo uno de ellos puede utilizarse a la vez. Las velocidades de transmisión van de 1200 a 115200 bps con formato N81.Para la puesta en marcha, el software iWSN Utility ofrece una interfaz visual y un árbol de dispositivos que muestra la estructura de la red y el estado de la configuración. También incluye almacenamiento de los datos recogidos en CSV y en base de datos, de modo que el concentrador puede desplegarse sin necesidad de conocer antes su configuración de direcciones Modbus.AplicacionesGestión energética y recogida de datos de medición de energía desde sensores inalámbricosEnvío de las lecturas de sensores iWSN inalámbricos a anfitriones Modbus RTU como PLC, SCADA o registradores de datosRedes distribuidas de sensores inalámbricos gestionadas con iWSN Utility

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PM-2133D-100P Modbus RTU Three-Phase Power Meter, 60 A Clip-on CT
PM-2133D-100P CR PM-2133D-100P Medidor de energía trifásico con Modbus RTU, TC tipo pinza de 60 A

PM-2133D-100P CR es un medidor de energía trifásico pensado para ingenieros que necesitan lecturas eléctricas en tiempo real y datos de energía a través de Modbus RTU. Mide el valor eficaz real (True RMS) de tensión y corriente, las potencias activa, aparente y reactiva, la energía, el factor de potencia y la frecuencia, con medición de energía bidireccional y lecturas de distorsión armónica total (THD) mostradas en una pantalla LED de 8 dígitos.Esta variante incluye tres transformadores de corriente tipo pinza de 60 A, cada uno con una apertura de 10 mm y un cable de 4 m, de modo que el medidor puede instalarse en conductores existentes sin desconectarlos. Admite las configuraciones de cableado 3P4W, 3P3W, 1P3W y 1P2W, y acepta un rango de tensión de entrada de 10 ~ 500 V.El medidor dispone de un único puerto RS-485 con un aislamiento nominal de 3000 VCC y se comunica mediante Modbus RTU a 9600, 19200 (por defecto), 38400 o 115200 baudios. Su carcasa de plástico está diseñada para montaje en panel, con un rango de funcionamiento de -20 ~ +70 °C.AplicacionesMonitorización de generadoresSistemas de distribución en cuadros de conmutaciónGestión energética

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PM-2133D-160P CR es un medidor de potencia trifásico para la monitorización de energía en tiempo real, con lecturas transmitidas a través de un enlace Modbus RTU RS-485. Está pensado para ingenieros que necesitan datos precisos de energía activa, aparente y reactiva de equipos en funcionamiento, ya sea midiendo en el lado de baja tensión o en los secundarios de media y alta tensión mediante transformadores externos.Este código de pedido incluye tres transformadores de corriente tipo pinza de 100 A, cada uno con una apertura de 16 mm, lo que proporciona un rango de medida de 0,1 A a 100 A por TC. El diseño tipo pinza evita desconectar conductores durante la instalación. El medidor admite análisis de energía en 3P4W, 3P3W, 1P3W y 1P2W, mide tensiones de hasta 500 V y muestra la distorsión armónica total (THD) en una pantalla LED integrada de 8 dígitos.La alimentación es de +85 ~ +264 VAC (277 VAC disponible), y la unidad se monta en panel con carcasa de plástico apta para funcionar entre -20 ~ +70 °C. Los datos se actualizan cada segundo, con una tensión de aislamiento de 3000 VDC en el puerto RS-485.AplicacionesMonitorización de generadoresSistemas de distribución en cuadros de maniobraGestión energética

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