Teorema de Blondel

El teorema de Blondel, que recibe su nombre de su descubridor, el ingeniero eléctrico francés André Blondel , es el resultado de su intento por simplificar tanto la medición de la energía eléctrica como la validación de dichas mediciones.

El resultado es una regla sencilla que especifica el número mínimo de contadores de vatios-hora necesarios para medir el consumo de energía en cualquier sistema de conductores eléctricos .

El teorema establece que la potencia suministrada a un sistema de N conductores es igual a la suma algebraica de la potencia medida por N vatímetros. Los N vatímetros están conectados de forma independiente, de modo que cada uno mide el nivel de corriente en uno de los N conductores y el nivel de potencial entre ese conductor y un punto común. En una simplificación adicional, si ese punto común se encuentra en uno de los conductores, se puede eliminar el medidor de ese conductor y solo se requieren N-1 medidores. Un medidor de energía eléctrica es un vatímetro cuyas mediciones se integran en el tiempo, por lo que el teorema también se aplica a los medidores de vatios-hora . ^{[ 1 ]} Blondel escribió un artículo sobre sus resultados que fue presentado en el Congreso Eléctrico Internacional celebrado en Chicago en 1893. Aunque no estuvo presente en el Congreso, su artículo se incluyó en las Actas publicadas. ^{[ 2 ]}

En lugar de utilizar N-1 medidores separados, estos se combinan en una sola carcasa para fines comerciales, como la medición de la energía suministrada a hogares y empresas. Cada par de una unidad de medición de corriente más una unidad de medición de potencial se denomina estator o elemento. Así, por ejemplo, un medidor para un servicio de cuatro hilos incluirá tres elementos. El teorema de Blondel simplifica el trabajo de un técnico de la compañía eléctrica al especificar que un servicio de N hilos se medirá correctamente con un medidor de N-1 elementos. Desafortunadamente, surge confusión para estos técnicos debido a la existencia de medidores que no contienen pares ordenados de unidades de medición de potencial individuales con unidades de medición de corriente individuales. Por ejemplo, anteriormente se utilizaba un medidor para servicios de cuatro hilos que contenía dos bobinas de potencial y tres bobinas de corriente y se denominaba medidor de 2,5 elementos.

Los medidores de energía eléctrica que cumplen con el requisito de elementos N-1 para un servicio de cable N se denominan a menudo compatibles con Blondel . Esta etiqueta identifica el medidor como uno que medirá correctamente en todas las condiciones cuando esté correctamente instalado. Sin embargo, un medidor no tiene que ser compatible con Blondel para proporcionar mediciones suficientemente precisas, y la práctica industrial a menudo incluye el uso de medidores que no cumplen con dicha norma. El medidor tipo 2S se utiliza ampliamente en la medición de servicios residenciales de tres cables, a pesar de no ser compatible con Blondel en dichos servicios. Este servicio residencial común consta de dos cables de 120 voltios y un cable neutro . Un medidor compatible con Blondel para este servicio necesitaría dos elementos (y un zócalo de cinco mordazas para aceptar dicho medidor), pero el medidor 2S es un medidor de un solo elemento. El medidor 2S incluye un dispositivo de medición de potencial (una bobina o un voltímetro ) y dos dispositivos de medición de corriente. Los dispositivos de medición de corriente proporcionan una medición equivalente a la mitad del valor real de la corriente. La combinación de una bobina de potencial simple y dos bobinas de media longitud proporciona una medición de alta precisión en la mayoría de las condiciones. El medidor se ha utilizado desde los inicios de la industria eléctrica. Sus ventajas radicaban en el menor costo de una bobina de potencial única y en la eliminación de interferencias entre dos elementos que accionan un solo disco en un medidor de inducción. Para cargas entre líneas, el medidor cumple con la norma Blondel. Dichas cargas son de dos hilos y un medidor de un solo elemento es suficiente. El medidor no cumple con la norma al medir cargas entre línea y neutro. El diseño del medidor aproxima una medición de dos elementos combinando la mitad del valor de la corriente con el valor del potencial de la conexión entre líneas. El potencial entre líneas es exactamente el doble del potencial de la conexión entre línea y neutro si ambas conexiones están perfectamente equilibradas. El doble del potencial multiplicado por la mitad de la corriente aproxima entonces el valor de potencia real con igualdad bajo potencial equilibrado. En el caso de cargas entre líneas, el doble de la mitad del valor de la corriente multiplicado por el valor del potencial es igual a la potencia real. Se introduce un error si los dos potenciales entre línea y neutro no están equilibrados y si las cargas entre línea y neutro no están distribuidas uniformemente. Ese error viene dado por 0,5(V1-V2)(I1-I2), donde V1 e I1 son el potencial y la corriente conectados entre una línea y el neutro, y V2 e I2 son los conectados entre la otra línea y el neutro. ^{[ 1 ]} Dado que la industria suele mantener una precisión del cinco por ciento en el potencial, el error será aceptablemente bajo si las cargas no están muy desequilibradas.

Este mismo medidor ha sido modificado o instalado en bases modificadas y utilizado para servicios de dos hilos y 120 voltios (reetiquetado como 2W en la esfera del medidor). La modificación coloca las dos medias bobinas en serie, creando así una bobina completa. En dichas instalaciones, el medidor de un solo elemento cumple con la normativa Blondel. También existe una versión de tres hilos y 240/480 voltios que no cumple con la normativa Blondel. Asimismo, se utilizan medidores trifásicos que no cumplen con la normativa Blondel, como los modelos 14S y 15S, pero pueden reemplazarse fácilmente por medidores modernos y pueden considerarse obsoletos.