Mediciones Eléctricas


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1 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA Mediciones Eléctricas Ing. Roberto Solís Farfán CIP APARATOS DE MEDIDA ANALOGICOS Esencialmente el principio de funcionamiento de todos los aparatos de medida analógicos es el mismo, al paso de la corriente se mueve una aguja sobre un cuadrante graduado, siendo proporcional la desviación ió de la aguja con la intensidad id d de corriente que pasa. Así pues el estudio de los aparatos de medida se basa en las diferencias físicas entre unos aparatos y otros, ya que el principio físico es el mismo para casi todos, el electromagnetismo, aunque también, existen algunos pocos basados en otras propiedades de la corriente eléctrica, como es el calor, o la inducción. Los aparatos analógicos pueden ser: - De bobina móvil e imán fijo - De bobina fija y de hierro móvil - Electrodinámicos - Térmicos - De inducción 1

2 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO 1.- BOBINA MOVIL E IMAN FIJO 2.- BOBINA FIJA Y DE HIERRO MÓVIL 3.- ELECTRODINÁMICOS 4.- TÉRMICOS 5.- DE INDUCCIÓN PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO 1.- BOBINA MOVIL E IMAN FIJO 2.- BOBINA FIJA Y DE HIERRO MÓVIL 3.- ELECTRODINÁMICOS 4.- TÉRMICOS 5.- DE INDUCCIÓN 2

3 BOBINA MOVIL E IMAN FIJO SIMBOLO BOBINA MOVIL E IMAN FIJO Consta de un imán permanente fijo en la carcasa del aparato y de una bobina en forma de cuadro colocada entre los dos polos del imán, esta bobina va montada sobre un eje para que pueda girar libremente sobre sus ejes, solidaria con la bobina de cuadro está la aguja que se mueve dentro de un sector graduado, Las divisiones de este sector son proporcionales a la cantidad de corriente que pasan por la bobina de cuadro. En el cristal de protección y sobre el mismo eje de la aguja hay un tornillo con una leva excéntrica que girándolo con gran cuidado sirve para colocar la aguja en el cero de inicio de lectura 3

4 BOBINA MOVIL E IMAN FIJO Los aparatos de cuadro móvil requiere que, para que se produzca el efecto de desplazamiento de la aguja, la corriente que circule por la bobina sea continua y siempre en el mismo sentido, es decir que los bornes del aparato de medida tiene que ir marcada la polaridad de entrada de corriente con el signo +. En caso de equivocación, el desvío de la aguja se produce hacia el lado contrario de la escala graduada. Es por esta razón que este tipo de mecanismo (magneto eléctrico de bobina bi móvil) se usa para corriente continua PARTES DE UN INSTRUMENTO DE BOBINA MOVIL Imán Permanente (1) El Núcleo Cilíndrico (2) La Bobina móvil (3) Muelle Antagonista (4) Aguja Indicadora (5) 4

5 Se fabrican de bobina móvil o cuadrado móvil y de imán móvil, siendo el de bobina de mayor costo pero de alta precisión y el de imán de bajos costos pero sin una buena precisión, por lo que estos instrumentos son exclusivamente de bobina móvil. Sirve para construir aparatos de medición de corriente continua. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO 1.- BOBINA MOVIL E IMAN FIJO 2.- BOBINA FIJA Y DE HIERRO MÓVIL 3.- ELECTRODINÁMICOS 4.- TÉRMICOS 5.- DE INDUCCIÓN 5

6 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO 1.- BOBINA MOVIL E IMAN FIJO 2.- BOBINA FIJA Y DE HIERRO MÓVIL 3.- ELECTRODINÁMICOS 4.- TÉRMICOS 5.- DE INDUCCIÓN BOBINA FIJA Y HIERRO MOVIL SIMBOLO 6

7 BOBINA FIJA Y HIERRO MOVIL La parte fija la constituye una bobina, en cuyo interior va alojada y soldada una lámina curvada de hierro dulce. La parte móvil la forma la segunda lámina de hierro dulce, que va unida al eje de acero a la aguja indicadora. Al circular corriente por la bobina, las dos paletas se imanan con la misma polaridad y por tanto se repelen entre sí, obteniéndose una fuerza proporcional a la intensidad de la corriente BOBINA FIJA Y HIERRO MOVIL La fuerza antagonista, opuesta a la fuerza activa de repulsión entre las paletas, se obtiene por medio de un contrapeso, lo que tiene la ventaja de no depender de un resorte, que con el tiempo pierde elasticidad. Este sistema se utiliza con ventaja en los cuadros de distribución, en los que la posición de funcionamiento permanece invariable para siempre una vez nivelado en el momento de su colocación. Cuando se utiliza de tipo portátil el par antagonista se logra por medio de resortes.. 7

8 BOBINA FIJA Y HIERRO MOVIL Para evitar las oscilaciones de la aguja existe una pieza en forma de pala, solidaria con la aguja, esta pala se mueve dentro de una caja cerrada sin rozamiento, pero al ser cerrada, el movimiento de la pala comprime el aire con lo que se amortigua las oscilaciones de la aguja. Cuando se cambia el sentido de la corriente, también cambia la imantación de las dos paletas experimentando igual repulsión, por tanto no se ve afectada por el cambio de polaridad, sirviendo indistintamente para corriente continua y alterna PARTES DE UN INSTRUMENTO DE HIERRO MOVIL Bobina fija (1) Núcleo magnético fijo (2) Núcleo magnético móvil (3) Aguja Indicadora (4) Eje de la espiral Antagonista (5) 8

9 Los aparatos de medida electromagnéticos funcionan en corriente continua y alterna, sus escalas de estos aparatos pueden ser muy diferentes en función de la forma de los núcleos empleados, aunque todas ellas presentan una zona muerta, es decir, no utilizable para efectuar lecturas, al principio de las mismas. Se utilizan en la construcción de voltímetros, amperímetros, etc. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO 1.- BOBINA MOVIL E IMAN FIJO 2.- BOBINA FIJA Y DE HIERRO MÓVIL 3.- ELECTRODINÁMICOS 4.- TÉRMICOS 5.- DE INDUCCIÓN 9

10 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO 1.- BOBINA MOVIL E IMAN FIJO 2.- BOBINA FIJA Y DE HIERRO MÓVIL 3.- ELECTRODINÁMICOS 4.- TÉRMICOS 5.- DE INDUCCIÓN APARATOS ELECTRODINAMICOS SIMBOLO 10

11 APARATOS ELECTRODINAMICOS Estos aparatos tienen dos bobinas, una fija de hilo grueso y otra móvil de hilo fino, colocada esta en el interior de la bobina fija, cuando circula corriente por las bobinas, el campo creado por la bobina fija H1 y el creado por la bobina H2 de la bobina móvil se orientan dé manera que coincida sus campos magnéticos APARATOS ELECTRODINAMICOS Cuando la aguja se mueve en el sentido f, un par antagonista de dos muelles en espiral se opone a este movimiento quedando en equilibrio la bobina y con ella la aguja, cuando se compensa la acción reciproca entre las bobinas y el par de fuerza magnética. Son aparatos poco empleados, se usan exclusivamente como vatímetros en corriente alterna. 11

12 1 y 2 PARTES DE UN INSTRUMENTO ELECTRODINAMICO Los flujos magnéticos (Ø1 y Ø2) Bobina fija (1) Bobina Móvil (2) Las fuerzas (F) Las espirales (3) Aguja Indicadora (4) El diseño de estos instrumentos se basa en la construcción de vatímetros en corriente continua y alterna indistintamente, cuando a un aparato electrodinámico se incorporan núcleos de material magnético, el aparato pasa a denominarse electrodinámico con núcleo o ferrodinámico, como el que se encuentra a continuación. 12

13 Bobina móvil (1). Bobina fija (2). Espiral, origina el Ma (3). Dispositivo amortiguador (4). Núcleo del Electroimán (5). Núcleo central de la bobina móvil (6). PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO 1.- BOBINA MOVIL E IMAN FIJO 2.- BOBINA FIJA Y DE HIERRO MÓVIL 3.- ELECTRODINÁMICOS 4.- TÉRMICOS 5.- DE INDUCCIÓN 13

14 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO 1.- BOBINA MOVIL E IMAN FIJO 2.- BOBINA FIJA Y DE HIERRO MÓVIL 3.- ELECTRODINÁMICOS 4.- TÉRMICOS 5.- DE INDUCCIÓN APARATOS TERMICOS SIMBOLO 14

15 APARATOS TERMICOS Se basan en el principio de que todos los conductores al calentarse se dilatan, que esta dilatación es proporcional al calor, y como el calor, según la Ley de Joule, es proporcional al cuadrado de la corriente, dando lo mismo el sentido de la corriente y la naturaleza de esta APARATOS TERMICOS Los alargamientos son siempre muy pequeños, de manera que las diferencias entre unos y otros tipos están en la forma de utilizar este alargamiento, como tipo base de todos ellos se utiliza el de la figura, con un hilo en los puntos A y B sobre el cual se enrolla debidamente aislado el conductor a b para que se caliente al circular la corriente y se produzca el alargamiento. El movimiento del hilo se transmite a la aguja por medio de un hilo que se enrolla sobre una polea colocada en el mismo eje del giro de la aguja indicadora. Un resorte, que acciona también una polea sobre le citado eje, mantiene siempre en extensión el hilo de transmisión. 15

16 PARTES DE UN INSTRUMENTO TERMICO Resorte (1). Amortiguador electromagnético (2). Hilo Térmico (3). APARATOS TERMICOS Estos aparatos no tienen amortiguador pues su movimiento es lento, lo que a veces puede ser un inconveniente. Sin embargo, el principal defecto es su gran consumo necesario para calentar el conductor. Para que no se vea afectada la longitud entre los puntos A y B, todos los materiales que intervienen en la construcción del aparato son de igual coeficiente de dilatación, para que todos sufran la misma dilatación. La principal ventaja de este tipo de aparato es que no le afecta los campos magnéticos exteriores. Por los defectos expresados y por su elevado coste son poco usados 16

17 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO 1.- BOBINA MOVIL E IMAN FIJO 2.- BOBINA FIJA Y DE HIERRO MÓVIL 3.- ELECTRODINÁMICOS 4.- TÉRMICOS 5.- DE INDUCCIÓN PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO 1.- BOBINA MOVIL E IMAN FIJO 2.- BOBINA FIJA Y DE HIERRO MÓVIL 3.- ELECTRODINÁMICOS 4.- TÉRMICOS 5.- DE INDUCCIÓN 17

18 APARATOS DE INDUCCION Y ELECTROSTRATICO SIMBOLO APARATOS DE INDUCCION Y ELECTROSTRATICO Además de los aparatos indicados existen otros basados en el hecho de que dos conductores aislados uno del otro se atraen o se repelen al estar electrizados, son los aparatos electrostáticos y los de inducción. Por cuyo motivo les afectan mucho los agentes exteriores, y sus indicaciones no son muy precisas. 18

19 APARATOS DE INDUCCION Y ELECTROSTRATICO La principal ventaja es la de poder medir directamente altas tensiones sin necesidad De transformadores de tensión, por lo que casi exclusivamente se utilizan como indicadores de tierra. No son muy estables y se desarreglan con sobretensiones En el mismo principio se basa la pértiga de tensión de lámpara neón, al aproximar la barra al cable de alta, se enciende para indicar la presencia de tensión en el cable. 19

20 GRACIAS 20

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