//Medidor de Energia Elétrica Inteligente

Medidor de Energia Elétrica Inteligente

2018-06-13T14:16:45+00:00 By |Categories: Não categorizado|0 Comentários

O medidor de energia elétrica é um dispositivo que registra “unidades de energia” ao longo do tempo. Esta é a definição básica de um medidor de energia elétrica e a única parte difícil de entender é o que chamamos de “unidades de energia”.

1 – O que são unidades de energia?

Para entender sobre as unidades de energia, devemos entender primeiramente o que é energia.

A definição mais simples para a energia é “o produto da potência pelo tempo”. Em outras palavras, “a potência consumida por alguma carga em um tempo específico” é chamada de energia elétrica. Sendo assim, o modo matemático de escrever Energia é o seguinte:

Energia (E) = Potência (P) X Tempo (T)

Ou, E = P X T

Agora, se 1 KiloWatt de Potência for consumido por alguma carga por 1 hora continuamente, então é correto dizer que “1 Unidade de Energia” será consumida. A seguir a explicação matemática para a definição:

Se Potência Desenhada = 1 Kilo-Watt, por 1 Hora;

Energia Consumida = 1 Quilo-Watt-Hora (kWH)

1 unidade = 1 KWH

A medição precisa dessas unidades é o principal objetivo do medidor de energia elétrica.

2 – O que é o Indicador de Demanda Máxima (MDI) para o Medidor de Energia Elétrica?

Outro recurso importante exigido pelo medidor de energia elétrica é o Indicador de Demanda Máxima (MDI). Como o próprio nome sugere, o MDI informa sobre a carga máxima de demanda de um consumidor específico. Ele é usado para cobrar multas aos consumidores, onde os consumidores estão usando mais carga do que a carga de sanção / carga aprovada. Além disso, também ajuda na previsão de carga futura de longo prazo durante a extensão da infraestrutura elétrica.

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Figura – Medidor de Energia Elétrica – Demanda

Para entender como os medidores de energia calculam o MDI, vamos dar um exemplo de uma casa onde todos estão com pressa. Alguém está passando suas roupas com ferro de 1000 watts, ao mesmo tempo em que uma condição de ar de 1000 watts está funcionando. Outras pessoas presentes em outras salas estão usando 3 ventiladores de 100 watts cada e iluminando seus lugares com 3 luzes de 24 watts cada. Em suma, todos os aparelhos elétricos dessa casa estão funcionando, é o tempo de pico de carga dessa casa. Se esse tempo de carga de pico permanecer de 15 a 30 minutos, o medidor de energia registrará o MDI de 2.372 kWatts.

Matematicamente:

Ferro = 1000 Watts

Ar Condicionado = 1000 Watts

3 ventiladores = 3 x 100 watts = 300 watts

3 luzes = 3 x 24 watts = 72 watts

Carga Total no momento = 1000 Watts + 1000 Watts + 300 Watts + 72 Watts = 2372 Watts

Ou seja MDI = 2,372 kWatts

3 – Importância do Medidor de Energia Elétrica

O medidor de energia elétrica é o componente mais importante para as empresas fornecedoras de eletricidade. Eles desempenham papel fundamental na geração de receita para essas corporações. Os medidores de energia antigos só eram capazes de calcular as unidades de energia, mas com o avanço da tecnologia, inúmeras funcionalidades são adicionadas a ela. No cenário atual de eletricidade complexa, o objetivo de um medidor de energia elétrica não é apenas capturar as unidades de energia.

Alguns dos outros objetivos são:

  • Controle de carga
  • Gerenciamento de carga conforme carga de sanções
  • Distribuição Tarifária
  • Indicações de têmpera ou roubo de eletricidade
  • Auditoria Energética
  • Medição de outros componentes elétricos importantes como tensão, corrente, fator de potência, MDI (indicador de demanda máxima) etc.

As explicações desses objetivos exigem outro artigo completo.

Aqui, neste artigo, vamos nos ater aos fundamentos dos medidores de energia.

4 – Princípio de Funcionamento do Medidores de Energia Elétrica:

Existem muitos tipos de medidores de energia com diferentes princípios de funcionamento. O princípio básico de funcionamento de todos os medidores de energia é o mesmo, exceto o medidor de energia tipo disco. Como os medidores de energia do tipo de disco são obsoletos, não há necessidade de discuti-los aqui. Para entender o básico, o Simple Digital Energy Meters é a melhor opção, porque todos os outros medidores são meramente uma forma atualizada deles.

Estude um artigo sobre como ler medidores de eletricidade

Estes são os blocos essenciais de um medidor digital LCD básico:

4.1 – Circuito de alimentação:

O objetivo deste circuito é dar 5 volts para todo o sistema. A fonte de alimentação pode ser fornecida ao sistema por qualquer um dos modos descritos neste artigo. Para energizar o LCD e a EEPROM sem mesmo fornecer energia, uma bateria é uma opção única. Para isso, uma bateria de lítio não recarregável deve ser instalada no interior para energizá-la por pelo menos 4 a 5 anos.

Existe uma razão pela qual eles estão usando bateria não-recarregável. Estude um artigo sobre isso aqui.

4.2 – Circuito de Medição de Corrente:

Há muitas maneiras de medir a corrente e, para isso, vários tipos de sensores estão disponíveis no mercado. Para medir a corrente, o sensor deve ser aplicado em série do fio Live para que toda a corrente possa passar pelo sensor. O transformador de corrente é a melhor opção neste caso devido ao seu preço e eficiência econômicos.

Estude o artigo completo sobre como fazer o circuito de medição atual aqui.

4.3 – Circuito De Medição De Tensão:

Existem dois métodos principais para medir a tensão. Uma é através do divisor de tensão e a outra através do transformador de potencial. Quando a tensão é muito alta, como mais de 500 volts, um transformador de potencial deve ser usado para isolar o circuito sensível de alta tensão. Mas, no caso de 220 volts, um circuito divisor de tensão é a melhor opção. Muitos fabricantes de medidores de energia usam este método divisor de tensão para fazer o circuito de medição de tensão.

Um guia completo sobre como medir a tensão sem o transformador de potencial (PT) pode ser estudado aqui.

4.4 – Visor de cristal líquido:

Um LCD é o rosto do medidor de energia. Dá leitura aos leitores do medidor. Qualquer LCD pequeno e barato pode servir ao propósito aqui.

Quer saber como ler seu medidor de energia? Clique aqui

Normalmente, as seguintes coisas são necessárias para exibir no LCD dos medidores de energia monofásicos:

Mês Anterior Consumo de KWh
Consumo atual de KWh por mês
Tempo total de consumo de kWh de fabricação
Mês anterior MDI (kW)
Mês Atual MDI (kW)
Número de reinicialização MDI
Número de série do medidor
Estude um artigo sobre como conectar o LCD com o micro controlador aqui.

EEPROM (memória só de leitura programável apagável eletricamente):
A EEPROM é outra parte importante dos medidores de energia. Ele armazena o MDI e o consumo total de kWH a cada 30 minutos. Assim, a recuperação de unidades consumidas poderia ser possível em caso de qualquer discrepância.

4.5 – Microcontrolador:

Você pode chamar o micro-controlador como Cérebro do Medidor de Energia. Empresa de fabricação de medidores pode usar qualquer microcontrolador como PIC, Atmel AVR ou ARM depende apenas de suas restrições. Além disso, os microcontroladores especificados “especificamente concebidos para medições de energia” também estão presentes no mercado. A finalidade do microcontrolador aqui é coletar valores analógicos do circuito de corrente e tensão e depois convertê-los em valores digitais através do ADC. Após a conversão, uma multiplicação dos valores digitais de corrente e tensão feita pelo microcontrolador para obter o valor do consumo de energia. Este valor de energia então adiciona ao registro de energia com valores anteriores. No final, exibe todos os valores no LCD e armazena na EEPROM também.

Referências para Medidor de Energia Elétrica

  • http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/121/1/012010/pdf
  • https://internetofthingsagenda.techtarget.com/definition/smart-meter
  • https://www.elp.com/articles/powergrid_international/print/volume-17/issue-5/features/electric-utilities-consider-the-cloud.html
  • http://engineerexperiences.com/basics-energy-meters.html
Formado em Engenharia Elétrica pela UNESP (Universidade Estadual Paulista) com Pós Graduação MBA em Gestão de Projetos pela FVG (Fundação Getúlio Vargas) e certificação internacional em Gestão de Projetos pelo PMI (Project Management Institute). Também possui certificação Green Belt em Lean Six Sigma. Atuou na implantação dos pilares de Engenharia de Confiabilidade Operacional e Gestão de Ativos Industriais em grandes empresas como Votorantim Metais (CBA) e Votorantim Cimentos. Como Gerente de Projetos pela Siemens e Citisystems, coordenou vários projetos de automação e redução de custos em empresas como Usiminas, JBS Friboi, Metso, Taesa, Cemig, Aisin, Johnson Controls, Tecsis, Parmalat, entre outras. Possui experiência na implementação de ferramentas Lean Manufacturing em empresas como: Faurecia, ASBG, Aisin Automotive, Honda, Unicharm e Flextronics. Atualmente é Diretor de Projetos na empresa Citisystems e membro do Conselho de Administração da Inova, organização gestora do Parque Tecnológico de Sorocaba.