Le misure elettriche nella Metrologia Legale Contatori Elettrici

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1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI CASSINO Le misure elettriche nella Metrologia Legale Contatori Elettrici

2 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

3 Le misure di energia elettrica

4 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?

5 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)

6 Il lavoro elettrico Il lavoro elettrico compiuto al tempo t, a partire da un istante generico t 0 si ottiene integrando l equazione precedente:

7 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:

8 L energia elettrica nei sistemi Il prodotto di tensione e corrente fornisce la potenza istantanea (lavoro nell unità di tempo): alternati sinusoidali v(t) i(t) p(t)

9 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

10 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

11 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.

12 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.

13 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:

14 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.

15 Il contatore di energia elettrica

16 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

17 Contatore di Energia Lo strumento utilizzato è il CONTATORE DI ENERGIA Dinamico Statico Generalmente il contatore è inserito indirettamente a mezzo RIDUTTORI TA TV TA+TV+ CONTATORE = COMPLESSO DI MISURA

18 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.

19 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

20 La normativa vigente CEI EN 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 Apparati per la misura dell energia elettrica (c.a.) Prescrizioni particolari. Parte 21: Contatori statici per energia attiva (classi 1 e 2) CEI EN 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

21 Misure di energia elettrica L evoluzione verso sistemi numerici v(t) i(t) Un sistema totalmente numerico C v C a N SH SH ADC E ADC C v ; C a : trasduttori voltmetrico e amperometrico SH: Sample & Hold ADC: convertitore AD E: elaboratore numerico N: energia misurata

22 I contatori statici di energia elettrica

23 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.

24 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

25 Esempio di contatore di energia WT230 Yokogawa

26 Misura dell energia elettrica in regime carichi non lineari in aumento 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 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

27 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 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

28 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?

29 La definizione di potenza ATTIVA REATTIVA REGIME SIN. Potenza metodo della fondamentale Budeanu Potenza metodo della fondamentale Potenza non sinusoidale Fryze Kusters Moore Sharon REGIME DEFORMATO IEEE Varie definizioni che danno una misura della distorsione armonica

30 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?

31 Le prove sperimentali L analisi delle NORME ha portato all identificazione del test set: 16 Prove con carico reale 33 Prove con carico fittizio Sinusoidali Non sinusoidali Sinusoidali Non sinusoidali V sin. / I sin. Frequenza cosφ V non sin. / I non sin. V non sin. / I sin. Ampiezza tensione V non sin. / I non sin. Ampiezza tensione Frequenza cosφ THD V Ampiezza tensione Ampiezza corrente V sin. / I sin. Frequenza cosφ Ampiezza tensione V sin. / I non sin. Ampiezza corrente Frequenza fond. cosφ h THD V - THD I

32 Risultati prove sperimentali Cosφ THDv THDi 1 0,7 1 0,7 1 0,7 1 0,7 1 0,7 1 0,7 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 1 0,7 1 0,7 0, ,7 1 0,7 1 0,7 1 0,7 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 0,2 0,3 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,6 0,8 0,3 0,8 0,7 0,4 0,4 0,2 0,5 0,4 0,4 0,4 31,4 31,4 32,2 32,9 35,3 0,4 0,3 39,2 40,2 38,1 40,0 45,8 50,2 Sinusoidale Non Sinusoidale ENERGIA ATTIVA Prova4: f=50hz, cosφ=0,7 errore=0,74% Prova 23: f=49hz, cosφ=0,7 errore=3,36% Prova 30: f=49hz, cosφ=1 errore=3,83% Wh

33 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.

34 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.

35 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.

36 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

37 L energia reattiva va misurata? Corrispettivi per prelievi di energia reattiva, di cui al comma 13.4 del Testo integrato Tipologia contrattuale Utenza domestica in bassa tensione Utenze in bassa tensione di illuminazione pubblica 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) 3,23 4,21 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

38 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 = 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 ( )=*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 = , ,05 = 1029,5 euro

39 La definizione di potenza REATTIVA REGIME SIN. Potenza metodo della fondamentale Budeanu Fryze Kusters Moore Sharon REGIME DEFORMATO IEEE Varie definizioni che danno una misura della distorsione armonica

40 Risultati prove sperimentali ENERGIA REATTIVA Cosφ THDv THDi 0,2 0,3 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 1,5 1,5 1,5 1,3 1,5 1,3 1,4 Prova 22: f=50hz, cosφ=0,7 errore=24,11% 0,2 1,3 0,6 1,3 0,8 1,3 0,3 1,1 0,8 1,1 0,7 1,3 0,4 1,3 0,4 1,3 0,2 0,5 0,4 0,4 0,4 1,3 1,3 1,3 1 0,7 1 0,7 1 0,7 1 0,7 1 0,7 1 0,7 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 1 0,7 1 0,7 0, ,7 1 0,7 1 0,7 1 0,7 15,4 15,4 31,4 1,3 31,4 1,3 32,2 15,4 32,9 15,6 35,3 Prova 33: f=49hz, cosφ=0,7 errore=53,73% 15,3 0,4 0,3 39,2 40,2 38,1 40,0 45,8 50,2 9,8 9,8 1,2 1,2 9,8 9,8 18,0 17,6 Prova 6: f=50hz, cosφ=0,7 errore=3,86% VARh Prova 20: f=50hz, cosφ=0,7 Sinusoidale errore=43,18% Prova 23: f=49hz, cosφ=0,7 errore=52,77 % Non Sinusoidale

41 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

42 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.

43 La taratura dei complessi di misura

44 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?

45 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

46 Taratura Complessi di Misura Per effettuare la taratura dei complessi di energia occorre che il contatore contabilizzi energia In Laboratorio Tarature dei singoli componenti del CdM Verifica di Taratura Impianto fuori servizio Verifica a carico fittizio del contatore + verifica connessioni Sull impianto Impianto in esercizio Verifica a carico reale

47 Campioni Di Misura Generatore a carico Fittizio Contatore Campione

48 Carico Fittizio Sorgente Gruppo riduttore Morsettiera Di Prova Contatore in prova Generatore a carico fittizio Contatore campione +

49 Carico Reale Sorgente Gruppo riduttore Morsettiera Di Prova Contatore in prova Contatore campione Lavori sotto tensione Rischio elettrico

50 Luogo di lavoro Laboratorio In Laboratorio Ambiente Controllato Verifica di Taratura Sull impianto Ambiente Industriale NON Controllato!!! RISCHIO ELETTRICO ELEVATO!!!

51 Morsettiera di Prova Negli impianti elettrici è quasi sempre presente una Morsettiera di Prova strumento fondamentale per poter sezionare il contatore anche sotto carico Sezionatori a longitudinali coltello (in serie (voltmetrici) alla corrente) Sezionatori trasversale (di by-pass) In figura è rappresentata l inserzione dei cavi di collegamento della strumentazione campione

52 Morsettiera di Prova

53 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).

54 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

55 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

56 Procedura di INIZIO Taratura Rilievo dei dati dei componenti del CdM Diagramma di flusso per la taratura sull impianto in esercizio NO Recupero dei dati mancanti dai certificati di taratura Dati Completi SI Taratura a carico fittizio del contatore e verifica delle connessioni del CdM Correggere l errore di collegamento SI Errore di collegamento NO Taratura e Calcolo dell errore del CdM e Attraverso la prova a carico reale Modifica CdM NO e < e Limite Apparecchiature certificabili CERTIFICAZIONE FINE

57 Tarature Possono essere effettuate tarature sul posto su complessi di misura Con inserzione diretta (contatore) Con inserzione semidiretta (contatore + TA ) Con inserzione indiretta (contatore + TA + TV) C TA TA - TV C 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

58 Tarature: le prove da svolgere Tipi di inserzione Carico Reale dell impianto (trifase) Carico Reale (monofase) Carico Fittizio Inserzioni Dirette 2 prove alle correnti e fattori di potenza del carico dell impianto Contatore monofase 1 prova al 10 % I b cos φ = 1 1 prova al 100 % I b cos φ = 1 Contatore trifase (per ogni fase) 1 prova al 30 % I b cos φ = 1 1 prova al 100 % I b cos φ = 1 Contatore trifase 1 prova al 10 % I b cos φ = 1 1 prova al 100 % I b 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 % I b cos φ = 1 1 prova al 100 % I b cos φ = 1 1 prova al 100 % I b 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 % I b cos φ = 1 2 prove al 100 % I b cos φ = 1 2 prove al 100 % I b cos φ = 0,5

59 Risultati di misura Sezione di potenza I E possibile eseguire una prova a carico fittizio determinando gli errori di misura del contatore e del complesso di misura R S V RS TV RS 2 5 TA R CONTATORE TRIFASE V TS TV 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

60 Risultati di misura Sezione di potenza I R TA R E possibile eseguire una prova a carico fittizio su ciascun contatore determinando gli errori di misura S V RS V TS TV RS TV TS Oppure con 2 contatori monofasi Ponte Maggiore T TA T I Luogo e Data della Prova Anagni (FR), 31/05/07 Temperatura ambiente 22 C Ponte Minore 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

61 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

62 LA MID

63 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!!!

64 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; I n = corrente di riferimento specificata per cui è stato progettato il trasformatore in funzione; I st = 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); I min = valore di I al di sopra del quale l'errore si mantiene entro i limiti massimi tollerabili (contatori polifase a carico equilibrato);

65 LA MID I tr = valore di I al di sopra del quale l'errore si mantiene entro i limiti minori tollerabili corrispondenti all'indice della classe del contatore; I max = 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.

66 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

67 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.

68 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.

69 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.

70 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.

71 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.

72 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.

73 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:

74 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.

75 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. LA MID: ERRORI MASSIMI TOLLERATI Bisogna tenere in conto i problemi di power quality

76 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.

77 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.

78 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.

79 LA MID: ERRORI MASSIMI TOLLERATI Effetti dei disturbi di lunga durata

80 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 %.

81 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. LA MID: ERRORI MASSIMI TOLLERATI Idoneità 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.

82 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.

83 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.

84 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)