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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI
CASSINO
Le misure elettriche
nella Metrologia Legale
Contatori Elettrici
AGENDA







Le misure di energia elettrica;
Il contatore di energia elettrica ed i complessi di
misura
La taratura del contatore di energia elettrica e dei
complessi di misura
La MID: I requisiti specifici
La MID: Errori massimi tollerati
La MID: Messa in servizio
La MID: Accertamento di conformità e prove di
laboratorio
Le misure di energia
elettrica
Misure di energia elettrica
La misura dell’energia elettrica ha una
importanza pratica fondamentale, in quanto
costituisce la base dei rapporti commerciali tra il
produttore e l’utente
L’energia elettrica è il lavoro elettrico
che un sistema è in grado di compiere
Cosa si intende per lavoro elettrico?
Il lavoro elettrico
In un sistema elettrico ai cui morsetti è
localizzata una tensione v(t) e da cui
fluisce una corrente i(t) è in grado di
compiere, nel tempo infinitesimo dt, il
lavoro elettrico:
i(t)
v(t)
Il lavoro elettrico
Il lavoro elettrico compiuto al tempo t, a
partire da un istante generico t0 si ottiene
integrando l’equazione precedente:
L’energia elettrica nei sistemi
alternati sinusoidali
La quasi totalità della distribuzione
dell’energia elettrica avviene oggi in
regime alternato sinusoidale
Tensione e corrente sono rappresentate
da funzioni sinusoidali nel tempo:
L’energia elettrica nei sistemi
alternati sinusoidali
Il prodotto di
tensione e corrente
fornisce la potenza
istantanea (lavoro
nell’unità di
tempo):
v(t)
i(t)
p(t)
L’energia elettrica nei sistemi
alternati sinusoidali
Il prodotto di tensione e corrente fornisce
la potenza istantanea (lavoro nell’unità di
tempo):
Una parte è costante e rappresenta il lavoro medio che il sistema
è in grado di compiere nel periodo.
Questa parte viene detta potenza attiva, e l’energia associata
energia attiva
L’energia elettrica nei sistemi
alternati sinusoidali
Il prodotto di tensione e corrente fornisce
la potenza istantanea (lavoro nell’unità di
tempo):
Una parte è oscillante a valore medio nullo e rappresenta la
potenza istantanea scambiata con i campi magnetico o dielettrico.
Il suo valore massimo viene detto potenza reattiva
Il fattore di potenza
Il cosfi o più esattamente cosφ è il coseno dell'angolo φ di
sfasamento tra la corrente e la tensione in un sistema elettrico
in corrente alternata
In un sistema puramente resistivo (detto anche ohmico) lo
sfasamento è nullo, per cui si ha cosφ = 1.
In un sistema di tipo induttivo reale, ovvero con componente resistiva
non nulla (es. un motore elettrico, un alimentatore per lampada
fluorescente), l'angolo di sfasamento è compreso tra 0 e π/2
(sfasamento in ritardo).
In un sistema con componente capacitiva lo sfasamento è compreso
tra 0 e -π/2 (sfasamento in anticipo). In entrambi i casi il valore di
cosφ si abbassa da uno fino a raggiungere teoricamente il valore
zero.
Il fattore di potenza
Il cosφ è anche definito fattore di potenza in quanto equivale al
rapporto tra la potenza attiva (P) e la potenza apparente (S). Un
cosφ di valore unitario significa che la potenza apparente
corrisponde alla potenza attiva e la potenza reattiva è nulla.
Poiché la potenza reattiva è sempre indesiderata, un valore di
cosφ è tanto più indesiderato quanto più si abbassa da uno.
Misure di energia elettrica
La misura del lavoro elettrico
effettivamente utilizzato (o generato)
da un elemento di rete si riconduce
quindi alla misura dell’energia attiva,
cioè all’integrale nel tempo della
potenza attiva:
MISURARE L’ENERGIA
ELETTRICA
La misura dell’energia elettrica prevede la valutazione dei seguenti
parametri:
•La tensione (o le tensioni in sistemi trifase)
•La corrente (o le correnti in sistemi trifase)
•Il fattore di potenza (solo in corrente alternata)
•Il tempo di integrazione o di misura.
Nei casi in cui i livelli di tensione e corrente siano rispettivamente
maggiori di centinaia di Volt e decine di Ampere, si ricorre a
trasduttori, per ridurre proporzionalmente tali valori. Si parla in
questi casi di TRASFORMATORI DI MISURA.
Il contatore di energia
elettrica
Misure di energia elettrica
Lo strumento che viene utilizzato per
la misura dell’energia prende il nome
di contatore di energia elettrica
(contatore)
L’unità di misura universalmente
adottata è il kilowattora (kWh)
1 kWh = 3600 kJ
Contatore di Energia
Dinamico
Statico
Lo strumento utilizzato è il
CONTATORE DI ENERGIA
Generalmente il contatore
è inserito indirettamente a
mezzo RIDUTTORI
TA
TV
TA+TV+ CONTATORE = COMPLESSO DI MISURA
Trasformatori di misura
I trasformatori di misura si distinguono in:
•di tensione e vengono identificati con la sigla TV
•di corrente e vengono identificati con la sigla TA
In figura è rappresentato uno schema tipico di misura di tensione e
corrente in una rete elettrica monofase, mediante l’inserzione di un TV
e un TA collegati rispettivamente su un voltmetro e un amperometro.
Complessi di Misura – CEI 13-4
Per complessi di misura si intende l’insieme dei contatori e degli
eventuali trasformatori di misura che li alimentano, compresi i
relativi cavetti di collegamenti.
La Norma CEI 13-4 detta le direttive per la verifica dei complessi di
misura (contatori e trasformatori di misura) a corrente alternata destinati
alla misura dell’energia attiva, per circuiti monofasi e trifasi, per fini
commerciali e/o fiscali, sia in sede di installazione che in sede di verifica
durante l’esercizio. Stabilisce i limiti di errore tollerabili in relazione alle
caratteristiche degli apparecchi che li costituiscono e all’importanza
delle misure a essi affidate.
La taratura (sul posto) viene effettuata solo per il contatore
Per i TA e i TV si ritengono validi i certificati di taratura da banco
La normativa vigente
CEI EN 62052-11
“Apparati per la misura dell’energia elettrica (a.c.)
Prescrizioni generali, prove e condizioni di prova.
Parte 11: Apparato di misura”
NORME DEI
CONTATORI STATICI
CEI EN 62053-21
“Apparati per la misura dell’energia elettrica (c.a.)
Prescrizioni particolari. Parte 21:
Contatori statici per energia attiva (classi 1 e 2)”
CEI EN 62053-23
“Apparati per la misura dell’energia elettrica (c.a.)
Prescrizioni particolari. Parte 23:
Contatori statici per energia reattiva (classi 2 e 3)
Lo scenario tecnologico attuale è
Caratterizzato da carichi che risultano essere
sempre maggiormente di tipo non lineare.
Provoca problemi legati alla
qualità dell’energia elettrica
Misure di energia elettrica
L’evoluzione verso sistemi numerici
• Un sistema totalmente numerico
v(t)
Cv
SH
N
ADC
E
i(t)
Ca
SH
ADC
• Cv;
Ca:
trasduttori
voltmetrico e amperometrico
• SH: Sample & Hold
• ADC: convertitore AD
• E: elaboratore numerico
• N: energia misurata
I contatori statici di
energia elettrica
Misure di energia elettrica
L’evoluzione verso sistemi numerici
Negli strumenti indicatori digitali la lettura della grandezza
da misurare è espressa in forma numerica attraverso un
certo numero di cifre (digit).
L’indicazione sotto forma numerica permette sia di
aumentare considerevolmente la velocità di lettura, sia di
eliminare l’errore umano nella valutazione del dato.
Inoltre, con gli strumenti digitali è possibile pilotare
direttamente sistemi di memoria, di stampa, di registrazione
magnetica, o interfacciarsi direttamente con un personal
computer in modo da realizzare sistemi di misura complessi.
Misure di energia elettrica
L’evoluzione verso sistemi numerici
Alcuni dispositivi o moduli analogici e convertitori A/D vengono
utilizzati per realizzare strumenti ad indicazione numerica
Nei wattmetri digitali, i segnali di tensione e di corrente vengono
prima trasformati in valori numerici corrispondenti a tanti valori
istantanei di un periodo, come avviene per il calcolo del valore
efficace nei multimetri. Il microprocessore effettua poi il calcolo
della potenza
Esempio di contatore di energia
WT230 Yokogawa
Misura dell’energia elettrica in regime
non sinusoidale
i contatori si trovano di
fatto ad operare in
presenza di armoniche
La direttiva europea 2004/22/CE (MID) relativa agli strumenti di misura dispone che la
misura dell’energia elettrica per la compravendita venga eseguita attraverso misuratori
omologati testati in reali condizioni di funzionamento che tengano in debito conto
ambienti elettromagnetici caratterizzati da presenza di armoniche ed altri disturbi
carichi non lineari in
aumento
Questa problematica è complicata dal fatto che i misuratori presenti in commercio sono
di tipo digitale, basati su algoritmi di misura diversi e spesso proprietari, sui quali non
c’è alcun vincolo normativo
Assenza di riferimenti normativi certi che siano validi
anche in regime non sinusoidale
Misura dell’energia elettrica in regime
non sinusoidale
La carenze evidenziate in ambito normativo sugli algoritmi di misura,
trovano giustificazione nella mancanza di accordo, a livello scientifico,
sulla definizione di potenza reattiva in presenza di armoniche
L’unico approccio
normativo al problema si
trova, ad oggi, nello
Standard IEEE 1459-2000
non fornisce una
definizione univoca di
potenza reattiva in
regime non sinusoidale
Verifiche sperimentali compiute da diversi Autori su contatori commerciali
hanno mostrato come le diverse definizioni di potenza reattiva conducono in
regime non sinusoidale a risultati sensibilmente differenti
Misure di energia elettrica
L’evoluzione verso sistemi numerici
Gran parte della procedura di misura è realizzata mediante un
software di misura.
Chi certifica il software?
Chi certifica l’integrità del software?
Chi certifica che non ci siano upgrade del
software?
La definizione di potenza
REATTIVA
REGIME
SIN.
ATTIVA
Potenza
metodo della
fondamentale
Budeanu
REGIME DEFORMATO
Potenza metodo della
fondamentale
Fryze
Kusters
Moore
Potenza non sinusoidale
Sharon
IEEE 1459-2000
Varie definizioni che danno una
misura della distorsione armonica
Misura dell’energia elettrica in regime
non sinusoidale
- Come le diverse metriche rispondono alla non qualità dell’energia?
- Bisogna far pagare la non qualità dell’energia elettrica?
- Chi deve pagare il costo della non qualità? Utente o Fornitore?
- Si riesce a praticare una corretta politica tariffaria ?
Le prove sperimentali
L’analisi delle NORME ha portato all’identificazione del test set:
16 Prove
con carico reale
Ampiezza tensione
Sinusoidali V sin. / I sin. Frequenza
cosφ
Ampiezza tensione
Frequenza
Non sinusoidali
cosφ
V non sin. / I non sin.
THD V
33 Prove
con carico fittizio
Ampiezza tensione
Ampiezza corrente
Sinusoidali V sin. / I sin.
Frequenza
cosφ
Ampiezza tensione
V sin. / I non sin.
Ampiezza corrente
Non sinusoidali V non sin. / I sin.
Frequenza fond.
V non sin. / I non sin.
cosφh
THD V - THD I
Wh
Cosφ THDv THDi
1,5
1,5
1,5
1,3
1,5
1,3
1,4
1,3
1,3
1,3
1,1
1,1
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
15,4
15,4
1,3
1,3
15,4
15,6
15,3
9,8
9,8
1,2
1,2
9,8
9,8
18,0
17,6
0,7
1
0,7
1
0,7
1
0,7
1
0,7
1
0,7
1
0,9
Sinusoidale
0,8
0,7
0,6
0,5
1
0,7
1
0,7
0,7
1
1
1
0,7
1
0,7
1
0,7
1
0,7
Prova 23:
f=49Hz, cosφ=0,7
errore=3,36%
Prova 30:
f=49Hz, cosφ=1
errore=3,83%
Non Sinusoidale
50,2
45,8
40,0
38,1
40,2
39,2
0,3
0,4
35,3
32,9
32,2
31,4
31,4
0,4
0,4
0,4
0,5
0,2
0,4
0,4
0,7
0,8
0,3
0,8
0,6
0,2
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,3
0,2
Prova4:
f=50Hz, cosφ=0,7
errore=0,74%
1
Risultati prove sperimentali
ENERGIA ATTIVA
L’energia reattiva va misurata?
l'energia reattiva non rappresenta un consumo e questo
andrebbe precisato e ribadito perché è all'origine di confusione e
polemiche a non finire, specie dopo l'introduzione dei nuovi
contatori elettronici. L'energia reattiva è una energia di scambio
tra fornitore ed utilizzatore e, da questo punto di vista si ha
sempre un pareggio: tanta energia reattiva va dal fornitore
all'utilizzatore quanta ne torna dall'utilizzatore al fornitore.
Il costo dell'energia reattiva rappresenta in realtà una spesa
di trasporto.
Il fornitore spende di più per trasportare all'utente la stessa
energia attiva, i kWh, quelli che effettivamente il cliente consuma
e deve pagare, quanto più energia reattiva è costretto a
scambiare.
L’energia reattiva va misurata?
Spende di più perché è costretto a fornire al cliente una corrente
maggiore che produce perdite nelle linee di distribuzione.
Queste perdite, necessarie per effettuare il trasporto, non sono
però contabilizzate nei kWh misurati dal contatore installato
presso l'utente.
E' un po' come se, dovendo consegnare ad un cliente un divano
per il trasporto del quale è sufficiente un furgoncino, il cliente
"costringesse" il fornitore ad usare un TIR. Il fornitore consegna
sempre lo stesso divano ma, nel secondo caso, imputerà al
cliente un costo maggiore per il mezzo di trasporto usato.
L’energia reattiva va misurata?
fac-simile di un contratto di fornitura di energia elettrica per usi diversi
dall'abitazione e dalla illuminazione pubblica.
”Il valore del fattore di potenza istantaneo in corrispondenza del massimo
carico non deve essere inferiore a 0,9 e quello medio mensile non deve essere
inferiore a 0,7.
Se il fattore di potenza medio mensile è inferiore a 0,7 il Cliente è tenuto a
modificare i propri impianti in modo da riportarlo almento a tale valore.
Alle utenze con potenza disponibile superiore ai 6 kW, per i quantitativi di
energia reattiva induttiva prelevati, espressi in kvarh, numericamente eccedenti
il 50% del corrispondente prelievo di energia attiva, espresso in kWh, si
applicano i corrispettivi previsti dalle disposizioni di legge e dai provvedimenti
delle Autorità competenti vigenti pro-tempore.
Per forniture con potenza disponibile superiore ai 30 kW, è comunque facoltà
del fornitore richiedere che il Cliente modifichi i propri impianti in modo da
riportare ad un valore non inferiore a 0.9 il fattore di potenza medio mensile del
prelievo. In nessun caso l'impianto del Cliente deve erogare energia reattiva
induttiva verso la rete del Fornitore.
L’energia reattiva va misurata?
E' in facoltà del Fornitore applicare all'energia reattiva induttiva eventualmente erogata
dall'impianto del cliente, i corrispettivi previsti dalle disposizioni di legge e dai
provvedimenti delle Autorità competenti vigenti pro-tempore"
Il cliente non può lavorare con un fattore di potenza medio mensile inferiore a 0,7.
Deve quindi attuare i provvedimenti impiantistici che realizzino questa condizione. Se
la potenza contrattuale è inferiore a 6 kW, l'energia reattiva non è considerata. Oltre i
6 kW invece sì. Fino ad una quantità di kvarh prelevata nel periodo considerato
uguale al 50% dei kWh dello stesso periodo non si paga nulla in più del costo vigente
unitario del kWh. Quindi se indichiamo con W i kWh del periodo, 0,5*W rappresentano
il valore di energia reattiva al di sotto del quale non si paga nulla in più per il trasporto
di W. In tal caso il cliente lavorare con un fattore di potenza medio uguale o maggiore
di 0.9. Se indichiamo con Q i kvarh corrispondenti allo stesso periodo, e se Q supera
0,5*W si paga un sovrapprezzo in base ai corrispettivi stabiliti dalla AEEG. Per una
utenza in BT del tipo di quella considerata nel contratto citato come esempio si
devono considerare i valori della riga evidenziata nella seguente tabella
L’energia reattiva va misurata?
Tipologia contrattuale
Corrispettivi
per prelievi di
energia
reattiva,
di
cui al comma
13.4 del Testo
integrato
Energia reattiva
compresa tra il
50 e il 75%
dell’energia
attiva
(centesimi di
euro/kvarh)
Energia
reattiva
eccedente il
75%
dell’energia
attiva
(centesimi di
euro/kvarh)
Utenza domestica in bassa
tensione
3,23
4,21
Utenze in bassa tensione di
illuminazione pubblica
3,23
4,21
Altre utenze in bassa tensione
3,23
4,21
Utenze in media tensione di
illuminazione pubblica
1,51
1,89
Altre utenze in media tensione
1,51
1,89
Utenze in alta e altissima tensione
0,86
1,10
L’energia reattiva va misurata?
Facciamo un esempio concreto.
W=6000 kWh
Q=5000 kvarh
c= 0.16 euro / kWh
Per l'energia attiva CW= c*W=0,16*6000 = 960 euro
La Q è però maggiore di 0,5*6000= 3000 kvar, che rappresenta la franchigia per
l'energia reattiva: Q - 3000= 2000 kvarh.
A questa quantità si applicano i corrispettivi di tabella. Il 75% di W corrisponde a
0,75*6000=4500 kvarh.
A questi si sottrae la quota esente ed a ciò che rimane si applica il corrispettivo di
tabella: 0,0323 euro/kvarh. Quindi (4500-3000)=*0,0323= 48,45 euro.
Rimangono ancora da contabilizzare 500 kvar. A questi va applicato il corrispettivo della
terza colonna: 0,0421 euro/kvar. Quindi 500*0,0421 =21,05 euro
Nella bolletta troveremo allora
C = 960 + 48,45 + 21,05 = 1029,5 euro
La definizione di potenza
REGIME
SIN.
REATTIVA
Potenza
metodo della
fondamentale
Budeanu
REGIME DEFORMATO
Fryze
Kusters
Moore
Sharon
IEEE 1459-2000
Varie definizioni che danno una
misura della distorsione armonica
VARh
1,5
1,5
1,3
1,5
1,3
1,4
1,3
1,3
1,3
1,1
1,1
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
Prova 33:
f=49Hz, cosφ=0,7
errore=53,73%
15,4
15,4
1,3
1,3
15,4
15,6
15,3
9,8
9,8
1,2
1,2
9,8
9,8
18,0
17,6
0,7
1
0,7
1
0,7
1
0,7
1
0,7
1
0,7
1
0,9
0,8
0,7
Prova 20:
f=50Hz, cosφ=0,7
errore=43,18%
Sinusoidale
Prova 23:
f=49Hz, cosφ=0,7
errore=52,77 %
0,6
0,5
1
0,7
1
0,7
0,7
1
1
1
0,7
1
0,7
1
Prova 6:
f=50Hz, cosφ=0,7
errore=3,86%
Non Sinusoidale
0,7
1
0,7
50,2
45,8
40,0
38,1
40,2
39,2
0,3
0,4
35,3
32,9
32,2
31,4
31,4
0,4
0,4
0,4
0,5
0,2
0,4
0,4
0,7
0,8
0,3
0,8
0,6
0,2
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,3
1,5
Prova 22:
f=50Hz, cosφ=0,7
errore=24,11%
1
0,2
Cosφ THDv THDi
Risultati prove sperimentali ENERGIA REATTIVA
Contatori in regime
non sinusoidale
Prescrizioni dei contatori di energia:
solo in regime sinusoidale
Situazione reale della rete elettrica:
regime non sinusoidale
Effetti del regime non sinusoidale
nelle misure di energia
Problemi
Come mai non viene definito un
algoritmo per il regime deformato?
Perché è un problema aperto.
In letteratura ci sono varie proposte per
definire la potenza, quindi l’energia, in regime
deformato.
La taratura dei complessi di
misura
Affidabilita di Misura
L’affidabilita di misura è una delle caratteristiche
richieste dalla Direttiva MID della CE
L’operazione utilizzata per certificare il corretto
funzionamento del contatore è la taratura dello
stesso
Come si effettua la Taratura dei contatori
elettrici o meglio ancora dei Complessi di
Misura?
Complessi di Misura
Per complessi di misura si intende l’insieme dei contatori e
eventuali trasformatori di misura che li alimentano, compresi i
relativi cavetti di collegamenti.
La Norma CEI 13.4 detta le direttive da eseguire nella taratura di
un complesso di misura ad uso fiscale e/o commerciale
La taratura (sul posto) viene effettuata solo al contatore
Per i TA e i TV si ritengono validi i certificati di taratura da banco
Taratura Complessi di Misura
Per effettuare la taratura dei complessi di energia occorre che il
contatore contabilizzi energia
In Laboratorio
Verifica di
Taratura
Tarature dei singoli
componenti del CdM
Impianto fuori servizio
Verifica a carico
fittizio del
contatore +
verifica
connessioni
Sull’impianto
Impianto in esercizio
Verifica a carico
reale
Campioni Di Misura
Generatore
a carico Fittizio
Contatore
Campione
Carico Fittizio
Sorgente
Gruppo
riduttore
Morsettiera
Di Prova
Generatore a carico
fittizio
+
Contatore in
prova
Contatore
campione
Carico Reale
Sorgente
Gruppo
riduttore
Morsettiera
Di Prova
Contatore in
prova
Contatore
campione
Lavori sotto tensione – Rischio elettrico
Luogo di lavoro
Laboratorio
In Laboratorio
Ambiente Controllato
Verifica di
Taratura
Ambiente Industriale
Sull’impianto
NON Controllato!!!
RISCHIO
ELETTRICO
ELEVATO!!!
Morsettiera di Prova
Sezionatori
Sezionatorialongitudinali
coltello
(in serie
(voltmetrici)
alla corrente)
Negli impianti elettrici è
quasi sempre presente una
Morsettiera di Prova
strumento fondamentale per
poter sezionare il contatore
anche sotto carico
In figura è rappresentata
l’inserzione dei cavi di
collegamento della
strumentazione campione
Sezionatori trasversale
(di by-pass)
Morsettiera di Prova
Marcia a vuoto e carico
Avviamento
Verifica che il contatore o i contatori che fanno parte di un
complesso di misura, non girano a vuoto. Ciò significa che se
sottoposti a tensione e frequenza nominali, con fattore di potenza
unitario e in assenza di corrente nei circuiti amperometrici,
l’equipaggio mobile del contatore (o dei contatori) NON deve
compiere più di un giro (verifica della marcia a vuoto).
In tutte le verifiche con carico fittizio e dove è possibile con carico
reale, sia in laboratorio che sull’impianto, occorre verificare che il
contatore si avvii con 1% della corrente nominale (con tensione e
frequenza nominali e fattore di potenza unitario) in caso contrario,
a quale maggior valore si avvia (verifica del carico di
avviamento).
Sicurezza Elettrica
Nei lavori sotto tensione è
presente il rischio elettrico!!
Per garantire la sicurezza
l’obbiettivo è quello di realizzare
sempre una doppia protezione
isolante, verso le parti attive su
cui si vuole intervenire attraverso
i DPI
Distribuzione della resistenza
del corpo umano
Procedura di sicurezza
Nei lavori sotto tensione l’esecutore
della taratura prima di iniziare le
operazioni
deve
osservare
delle
procedure di sicurezza
Tutti i DPI devono essere verificati, in
particolare i guanti vanno gonfiati in
modo da evidenziare lacerazioni su di
esse. Bisogna prestare massima
importanza alle condizioni ambientali, in
quanto se i lavori vengono eseguiti
all’aperto, in caso di cattive condizioni
ambientali, questi sono vietati e devono
essere sospesi
Controllo a vista dell’area di
intervento
Indossare i DPI
Collegare le tensioni al
contatore
Collegare le correnti al
contatore
Verificare sul contatore
campione la congruità
dell’inserzione
INIZIO
Procedura di
Taratura
Diagramma di flusso per
la taratura sull’impianto
in esercizio
Rilievo dei dati dei
componenti del CdM
NO
Dati
Completi
SI
Recupero dei dati mancanti dai
certificati di taratura
Correggere l’errore di
collegamento
Taratura a carico fittizio
del contatore e verifica
delle connessioni del CdM
Attraverso la prova a
carico reale
SI
NO
Errore di
collegamento
Taratura e Calcolo dell’errore
del CdM
e
NO
e < eLimite
Modifica
CdM
Apparecchiature certificabili
CERTIFICAZIONE
FINE
Tarature
Possono essere effettuate tarature sul posto su complessi di misura
•Con inserzione diretta (contatore)
C
TA
•Con inserzione semidiretta (contatore + TA )
TA - TV
C
•Con inserzione indiretta (contatore + TA + TV)
C
Viene rappresentata la taratura effettuata sull’inserzione
indiretta di un complesso di misura ARON costituito
prima da un contatore trifase e poi da due monofasi
Tarature: le prove da svolgere
Tipi di inserzione
Carico Reale
dell’impianto (trifase)
Inserzioni Dirette
2 prove alle correnti e
fattori di potenza del
carico dell’impianto
Carico Reale (monofase)
Contatore
monofase
1 prova al 10 % Ib
cos φ = 1
1 prova al 100 % Ib
cos φ = 1
Contatore
trifase (per ogni
fase)
1 prova al 30 % Ib
cos φ = 1
1 prova al 100 % Ib
cos φ = 1
Carico Fittizio
Contatore
trifase
1 prova al 10
% Ib cos φ = 1
1 prova al 100
% Ib cos φ = 1
Inserzioni
Semidirette
Globali e/o analitiche
2 prove alle correnti e
fattori di potenza del
carico dell’impianto
Analitiche
1 prova al 10 % Ib cos φ = 1
1 prova al 100 % Ib cos φ =
1
1 prova al 100 % Ib cos φ =
0,5
Inserzioni
Indirette
Globali e/o analitiche
2 prove alle correnti e
fattori di potenza del
carico dell’impianto
Semiglobali e/o analitiche
2 prove al 10 % Ib cos φ = 1
2 prove al 100 % Ib cos φ =
1
2 prove al 100 % Ib cos φ =
0,5
Risultati di misura
Sezione di
potenza
I
R
E’ possibile eseguire una
prova a carico fittizio
determinando gli errori di
misura del contatore e del
complesso di misura
TA R
2
VRS
3
TV
CONTATORE
TRIFASE
RS
1
5
S
7
VTS
TV
8
9
1
2
3
TS
T
TA T
I
Luogo e Data della Prova
Bari, 29/05/07
Temperatura ambiente
25° C
Marcia a vuoto:
Il contatore non compie più di un giro
con: V=0,91,1Vn; I=0
Avviamento:
Il contatore gira con continuità
con: V=0,91,1Vn; I=0,01 In
Gli errori sono compresi nei limiti della norma
5
7
8
9
Risultati di misura
Sezione di
potenza
I
R
E’ possibile eseguire una
prova a carico fittizio su
ciascun contatore
determinando gli errori di
misura
TA R
2
VRS
3
TV
Oppure con 2 contatori monofasi
RS
1
5
S
7
1
VTS
TV
8
9
TS
Ponte Maggiore
T
TA T
I
Luogo e Data della Prova
Anagni (FR), 31/05/07
Temperatura ambiente
22° C
Marcia a vuoto:
Ponte Minore
Il contatore non compie più di un giro
con: V=0,91,1Vn; I=0
Avviamento:
Il contatore gira con continuità
con: V=0,91,1Vn; I=0,01 In
Gli errori sono compresi nei limiti della norma
5
3
2
7
5
9
8
Esempio di
Certificato
Il complesso di misura è
costituito dal contatore in
taratura e dal complesso di
riduzione
Sono indicati gli errori
del contatore e del
complesso ricavati per
via analitica
LA MID
LA MID
CONTATORI DI ENERGIA ELETTRICA ATTIVA
ALLEGATO MI-003
Ai contatori di energia elettrica attiva destinati ad uso residenziale,
commerciale, e industriale leggero si applicano i requisiti
pertinenti dell'allegato I, i requisiti specifici del presente allegato e
le procedure di accertamento di conformità elencate nel presente
allegato.
Nota: I contatori di energia elettrica possono essere usati in
combinazione con trasformatori esterni, a seconda della tecnica di
misurazione applicata.
Tuttavia, questo allegato contempla soltanto i contatori elettrici e
non i trasformatori !!!
LA MID
DEFINIZIONI
Un contatore di energia elettrica attiva è un dispositivo
che misura l'energia elettrica attiva consumata in un
circuito
I = intensità della corrente elettrica che circola nel contatore;
In = corrente di riferimento specificata per cui è stato
progettato il trasformatore in funzione;
Ist = valore minimo dichiarato di I in corrispondenza del quale
il contatore registra energia elettrica attiva a fattore di
potenza unitario (contatori polifase a carico equilibrato);
Imin = valore di I al di sopra del quale l'errore si mantiene entro
i limiti massimi tollerabili (contatori polifase a carico
equilibrato);
LA MID
Itr = valore di I al di sopra del quale l'errore si mantiene
entro i limiti minori tollerabili corrispondenti all'indice
della classe del contatore;
Imax = valore massimo di I per cui l'errore rimane entro i
limiti massimi tollerabili;
U = tensione dell'energia elettrica fornita al contatore;
Un = tensione dell'energia elettrica di riferimento
specificata;
f = frequenza della tensione elettrica fornita al contatore;
fn = frequenza di riferimento specificata;
PF = fattore di potenza = cosφ = coseno dello
sfasamento φ tra I e U.
LA MID: REQUISITI SPECIFICI
1. Accuratezza
Il fabbricante specifica l'indice di classe dei contatori. Gli indici di classe sono
così definiti: classe A, classe B e classe C.
2. Condizioni di funzionamento nominali
Il fabbricante specifica le condizioni di funzionamento nominali del contatore; in
particolare: I valori di fn, Un, In, Ist, Imin, Itr e Imax applicabili al contatore.
Per i valori prescelti, il contatore deve soddisfare le condizioni della tabella
LA MID: REQUISITI SPECIFICI
La tensione elettrica, la frequenza e gli intervalli di fattore di
potenza entro i quali il contatore soddisfa i requisiti in
materia di errore massimo tollerato di cui alla tabella 2 del
presente allegato. Questi tengono conto delle caratteristiche
tipiche della corrente elettrica erogata dai sistemi pubblici di
distribuzione, cioè la tensione e la frequenza.
I valori di tensione elettrica e di frequenza devono essere
pari almeno a:
0,9 · Un ≤ U ≤ 1,1 · Un
0,98 · fn ≤ f ≤ 1,02 · fn.
L'intervallo del fattore di potenza deve essere almeno da
cosφ = 0,5 induttivo a cosφ = 0,8 capacitivo.
LA MID: ERRORI MASSIMI TOLLERATI
GENERALITA’
In condizioni di funzionamento nominali e in assenza
di disturbi, l'errore di misurazione non deve superare
il valore dell'errore massimo tollerato riportato nei
requisiti specifici relativi allo strumento in questione.
Salvo indicazione contraria contenuta negli allegati
specifici di uno strumento, l'errore massimo tollerato
è espresso come valore bilaterale dello scarto
rispetto al valore di misurazione effettivo.
LA MID: ERRORI MASSIMI TOLLERATI
GENERALITA’
In condizioni di funzionamento nominali e in presenza
di un disturbo, i requisiti di prestazione di uno
strumento devono corrispondere a quanto riportato
nei requisiti specifici relativi allo strumento in
questione.
Nel caso in cui lo strumento sia destinato ad essere
impiegato in un determinato campo elettromagnetico
continuo permanente, la prestazione consentita nel
corso della prova «campo elettromagnetico irradiato
— a modulazione di ampiezza» non deve superare
l'errore massimo tollerato.
LA MID: ERRORI MASSIMI TOLLERATI
GENERALITA’
Il fabbricante deve specificare gli ambienti climatici,
meccanici ed elettromagnetici in cui lo strumento è
destinato ad essere impiegato, l'alimentazione
elettrica e le altre grandezze d'influenza suscettibili di
pregiudicarne l'accuratezza, tenendo conto dei
requisiti riportati negli allegati specifici relativi allo
strumento in questione.
LA MID: ERRORI MASSIMI TOLLERATI
GENERALITA’
Durante l'esecuzione delle prove previste nella presente direttiva, si
applicano i punti seguenti:
Regole di base per le prove e per l'individuazione degli errori
I requisiti essenziali specificati ai punti precedenti formano oggetto di
verifica per ciascuna grandezza d'influenza pertinente. Salvo
disposizioni diverse contenute nell'allegato specifico di uno
strumento, tali requisiti essenziali si applicano quando ciascuna
grandezza d'influenza sia applicata separatamente e il suo effetto sia
valutato separatamente, mantenendo tutte le altre grandezze
d'influenza relativamente costanti, al valore di riferimento.
LA MID: ERRORI MASSIMI TOLLERATI
GENERALITA’
Durante l'esecuzione delle prove previste nella presente direttiva, si
applicano i punti seguenti:
Regole di base per le prove e per l'individuazione degli errori
Le prove metrologiche debbono essere effettuate durante o
successivamente all'applicazione della grandezza d'influenza,
indipendentemente dalla condizione che corrisponde alla situazione
normale di funzionamento dello strumento nel momento in cui è
probabile che si manifesti la grandezza d'influenza.
LA MID: ERRORI MASSIMI TOLLERATI
Gli effetti dei vari misurandi e delle grandezze d'influenza
(a, b, c, …) sono valutati separatamente, mentre tutti gli altri
misurandi e grandezze d'influenza devono essere mantenuti
relativamente costanti ai loro valori di riferimento.
L'errore di misurazione, che non deve superare il limite
massimo tollerabile di cui alla tabella 2, è calcolato come
segue:
LA MID: ERRORI MASSIMI TOLLERATI
Allorché il contatore funziona a corrente di carico variabile gli
errori in percentuale non devono superare i limiti indicati nella
tabella 2.
LA MID: ERRORI MASSIMI TOLLERATI
Effetto tollerato dei disturbi
Poiché i contatori elettrici sono direttamente collegati al cavo
principale di erogazione che è anche uno dei misurando, per i
contatori elettrici si utilizza un ambiente elettromagnetico
speciale.
Bisogna tenere in conto i problemi di power quality
LA MID: ERRORI MASSIMI TOLLERATI
L’AMBIENTE ELETTROMAGNETICO
Gli ambienti elettromagnetici sono suddivisi nelle classi E1, E2 o E3 descritte in
appresso, salvo disposizioni diverse contenute nei pertinenti allegati specifici.
E1 La presente classe si applica agli strumenti impiegati in luoghi in cui i disturbi
elettromagnetici corrispondono a quelli che si possono riscontrare in edifici
residenziali, commerciali e dell'industria leggera.
E2 La presente classe si applica agli strumenti impiegati in luoghi in cui i disturbi
elettromagnetici corrispondono a quelli che si possono riscontrare in altri edifici
industriali.
E3 La presente classe si applica agli strumenti alimentati dalla batteria di un veicolo.
Tali strumenti devono soddisfare i requisiti della classe E2 e i seguenti requisiti
aggiuntivi:
— riduzioni della tensione di alimentazione causate dall'alimentazione di circuiti di
starter dei motori a combustione interna,
— sovraccarichi transitori dovuti allo scollegamento di una batteria scarica mentre il
motore è in funzione.
LA MID: ERRORI MASSIMI TOLLERATI
L’AMBIENTE ELETTROMAGNETICO
In relazione con gli ambienti elettromagnetici si deve tener conto delle seguenti
grandezze d'influenza:
— interruzioni di tensione,
— brevi riduzioni di tensione,
— transitori di tensione su linee di alimentazione e/o linee di segnali,
— scariche elettrostatiche,
— campi elettromagnetici a radiofrequenze,
— campi elettromagnetici a radiofrequenze condotte su linee di alimentazione e/o linee
di segnali,
— sovratensioni su linee di alimentazione e/o linee di segnali.
Altre grandezze d'influenza di cui occorre tener conto, se del caso, sono le seguenti:
— variazioni di tensione,
— variazioni di frequenza di rete,
— campi magnetici a frequenza industriale,
— qualsiasi altra grandezza che possa influenzare in maniera significativa l'accuratezza
dello strumento.
LA MID: ERRORI MASSIMI TOLLERATI
Effetto tollerato dei disturbi
Il contatore deve essere conforme all'ambiente elettromagnetico E2 e ai
requisiti complementari di cui ai punti 4.2 e 4.3 più avanti.
L'ambiente elettromagnetico e gli effetti tollerati rispecchiano una situazione in
cui si registrano disturbi di lunga durata che non influenzano l'accuratezza oltre
i valori critici di variazione, e in cui i disturbi passeggeri, che potrebbero
causare un degrado temporaneo o una perdita di funzionalità o di rendimento
ma da cui il contatore si riprenderà, non influenzano l'accuratezza oltre i valori
critici di variazione.
Qualora vi sia un alto rischio di fulmini o prevalgano le reti aeree di fornitura
dell'elettricità, si provvede alla protezione delle caratteristiche metrologiche del
contatore.
LA MID: ERRORI MASSIMI TOLLERATI
Effetti dei disturbi di lunga durata
LA MID: ERRORI MASSIMI TOLLERATI
Effetti tollerati di fenomeni elettromagnetici passeggeri
Gli effetti di un disturbo elettromagnetico su un contatore di energia elettrica
dovranno essere tali che durante o subito dopo il disturbo:
— ogni uscita destinata a testare l'accuratezza del contatore non produca
segnali o impulsi corrispondenti a un'energia oltre il valore di variazione critico e
in un lasso di tempo ragionevole
— recuperare la capacità di funzionamento entro i limiti dell'errore massimo
tollerato, e
— conservare l'integrità di tutte le funzioni di misurazione, e
— consentire il recupero di tutti i dati di misurazione presenti immediatamente
prima del verificarsi del disturbo, e
— non indichi nell'energia registrata una variazione superiore ai valori critici.
Il valore critico di variazione in kWh è pari a m Un Imax 10-6 (m = numero degli
elementi di misura del contatore, Un in Volt e Imax in Amp).
Per la sovracorrente il valore critico di variazione è 1,5 %.
LA MID: ERRORI MASSIMI TOLLERATI
Idoneità

Al di sotto del voltaggio di funzionamento nominale,
l'errore positivo del contatore non supera + 10 %.

Il visualizzatore dell'energia totale ha un numero di cifre
sufficienti a garantire che l'indicazione non ritorni al valore
iniziale quando il contatore abbia funzionato per 4000 ore a
pieno carico (I = Imax, U = Un e PF = 1), né il visualizzatore
possa essere azzerato durante l'uso.

Nel caso di mancanza di energia elettrica nel circuito, le
quantità di energia elettrica misurate debbono restare
disponibili alla lettura per un periodo pari ad almeno 4 mesi.
LA MID: ERRORI MASSIMI TOLLERATI
Idoneità
Funzionamento senza carico
Quando la tensione è applicata senza che nel circuito elettrico
circoli la corrente (il circuito elettrico è un circuito aperto) il
contatore non registra energia a tensioni fra 0,8 Un e 1,1 Un.
Avvio
Il contatore inizia e continua a registrare a Un, PF = 1
(contatore polifase a carichi equilibrati) e ad una corrente
pari a Ist.
LA MID: LA MESSA IN SERVIZIO
Qualora uno Stato membro prescriva la misura dell'uso
residenziale, esso consente che tale misura sia effettuata per
mezzo di qualsiasi contatore della classe A. Per scopi specifici lo
Stato membro è autorizzato a prescrivere qualsiasi contatore della
classe B.
Qualora uno Stato membro prescriva la misura dell'uso
commerciale e/o industriale leggero, esso consente che tale
misura sia effettuata per mezzo di qualsiasi contatore della classe
B e/o della classe C. Per scopi specifici lo Stato membro è
autorizzato a prescrivere qualsiasi contatore della classe C.
Lo Stato membro assicura che l'intervallo di corrente sia
determinato dal distributore o dalla persona legalmente designata
per l'installazione del contatore, di modo che il contatore sia
idoneo alla misura accurata del consumo previsto o prevedibile.
LA MID: ACCERTAMENTO DI CONFORMITA’
Le procedure di accertamento di conformità di cui all'articolo 9
tra le quali il fabbricante può scegliere sono le seguenti:
•
B (ESAME DEL TIPO) + F (DICHIARAZIONE DI
CONFORMITÀ AL TIPO BASATA SULLA VERIFICA DEL
PRODOTTO):
•
B (ESAME DEL TIPO) + D (DICHIARAZIONE DI
CONFORMITÀ AL TIPO BASATA SULLA GARANZIA DI
QUALITÀ DEL PROCESSO DI PRODUZIONE)
•
H1 (DICHIARAZIONE DI CONFORMITÀ BASATA SULLA
GARANZIA DI QUALITÀ TOTALE E SULL'ESAME DEL
PROGETTO)