Clase 8 de mediciones eléctricas

Clase 8 de mediciones eléctricas2.4.- Instrumentos electrodinámicos.

Figura 9.1 esquema electrico de un electrodinamómetroPrincipio de funcionamiento.

Figura 9.2 arquitectura basica de un electrodinamómetroCaracterísticas de escala.Efecto de la frecuencia.Efecto de la forma de onda.Amperímetros electrodinámicos. Voltímetros electrodinámicos.

4.1. Principio de funcionamiento del vatímetro.Figura 9.3 Triángulo de potencia

4.2. Instrumentos electrodinámicos como vatímetro.Figura 9.4 esquema electrico de un electrodinamómetroFigura 9.5 Diagrama esquemático de un wattimetro electrodinamómetro conectado para medir potencia monofásica en configuracion VBM

4.3. Especificación del vatímetro.Figura 9.6 y 9.7 Vatimetro digital y analogico respectivamente

Características de un vatimetro comercial (EJEMPLO):otra forma de ver las especificaciones seria entrar al siguiente link:

Clase 10 de mediciones eléctricas

2.4.- Instrumentos electrodinámicos.son instrumentos que usan el electrodinamómetro como medidor, sea voltímetro, amperímetro u otro instrumentos. son de gran exactitud, pero de poca sensibilidad.

Entre sus aplicaciones podemos destacar que se utiliza en voltímetros y amperímetros de CA muy exactos,no solamente para la medición de señales de alta frecuencia de la línea de energía sino también para señales que se encuentren en rangos bajos de audio-frecuencia.

Figura 9.1 esquema electrico de un electrodinamómetro

La potencia consumida por cualquiera de las partes de un circuito se mide con un vatímetro, un instrumento parecido al electrodinamómetro. El vatímetro tiene su bobina fija dispuesta de forma que toda la corriente del circuito la atraviese, mientras que la bobina móvil se conecta en serie con una resistencia grande y sólo deja pasar una parte proporcional del voltaje de la fuente. La inclinación resultante de la bobina móvil depende tanto de la corriente como del voltaje y puede calibrarse directamente en vatios, ya que la potencia es el producto del voltaje y la corriente.

A-A´: bobina de intensidad o amperimétrica.M-N : bobina de tensión o voltimétrica.

Principio de funcionamiento.Electrodinamómetros:

Sin embargo, una variante del galvanómetro, llamado electrodinamómetro, puede utilizarse para medir corrientes alternas mediante una inclinación electromagnética. Este medidor contiene una bobina fija situada en serie con una bobina móvil, que se utiliza en lugar del imán permanente del galvanómetro. Dado que la corriente de la bobina fija y la móvil se invierte en el mismo momento, la inclinación de la bobina móvil tiene lugar siempre en el mismo sentido, produciéndose una medición constante de la corriente. Los medidores de este tipo sirven también para medir corrientes continuas.

T= BxIxAxNdonde: T: el torque o el par de nivelación de fuerza entre los resortes y la deflexion de la aguja    B: el campo magnético    I: la corriente que circula por la bobina móvil    A: el area de la bobina movil    N: el numero de vueltas de la bobina movil.

Figura 9.2 arquitectura basica de un electrodinamómetro

Características de escala.si se detalla el instrumento, la corriente que pasa por las bobinas fijas es la misma que pasa por la bobina móvil por tanto el campo magnético está producido por la misma corriente que mueve la bobina móvil, lo que quiere decir que la escala del instrumento está basada en I^2 y permite ver que la escala no es lineal.

Efecto de la frecuencia.se puede notar que la arquitectura del instrumento está conformada por cobre, o por el cable con el que se hacen los embobinados, por ende la mayor limitación con respecto a la medición de altas frecuencias es la que pueda establecer el cable (cobre) como tal. se establece este instrumento como uno de los mejores para medir señales con frecuencias superiores a los 2 Mhz (punto en el que los semiconductores dejan de reaccionar y merman su funcionamiento, en este punto el galvanometro modificado con rectificadores no tiene nada que hacer).

Efecto de la forma de onda.El electrodinamómetro es inmune a variaciones o alteraciones de la señal a medir, debido que siempre compara la corriente de la señal con un campo magnético producido por la misma señal, esto implica que el instrumento siempre encuentra el equilibrio. Motivado a la característica cuadrática de la medición del electrodinamómetro se tiene que :

si el electrodinamómetro se calibra para medir una corriente de 1A y se marca en la escala para indicar ese valor de 1A de corriente continua, luego se mide una señal de corriente alterna que produce una deflexión a  esa misma marca en la escala el valor corresponde a 1A en valor RMS, estableciendo que se puede transferir una lectura realizada con corriente continua a su valor en corriente alterna y así establecer una correspondencia directa entre CA y CC. El electrodinamómetro puede ser muy útil como instrumento de calibración, y se utiliza con este propósito, por su exactitud inherente.

por tanto se establece que el resultado de la señal medida es el valor efectivo de la corriente en el circuito en otras palabras el valor RMS.

Por otro lado:

lo cual hace que sea un problema para utilizarlo como voltímetro ya que la sensibilidad común de un electrodinamómetro esta alrededor de 30 ohm/V comparado con los 20 kohm/V de un galvanometro de D’arsonval.ahora aun se puede usar como amperímetro directamente pero es difícil crear un electrodinamómetro que pueda medir poco más de 100mA, ya que los cable de la bobina móvil deberían ser más gruesos y con esto se perdería la flexibilidad que se necesita en la bobina móvil.

Amperímetros electrodinámicos. Voltímetros electrodinámicos.

la construcción de estos instrumentos se realiza exactamente igual que los estudiados con galvanometro solo que el galvanometro es sustituido por un electrodinamómetro y en lugar de diseñarlos para su máxima deflexión se realiza para su media deflexión tomando ese punto como el lugar donde hay menos error en la escala.

4.1. Principio de funcionamiento del vatímetro. Es un instrumento que realiza la medición de la energía eléctrica, o índice de la energía eléctrica a cualquier circuito, o la potencia consumida por el mismo (velocidad con que se consume la energía).  conforme a la ecuación W=VA o P=EI.

Un vatímetro siempre entregará la potencia real consumida, o la potencia consumida por los componentes resistivos, en otras palabras la componente P del triángulo de potencia, mientas que el producto de la medición de un voltímetro con un amperímetro produce como resultado S.

Factor de potencia:Se define factor de potencia, f.d.p., de un circuito de corriente alterna, como la relación entre la potencia activa, P, y la potencia aparente, S,1

Figura 9.3 Triángulo de potenciaSi las corrientes y tensiones son señales perfectamente sinusoidales,2 el factor de potencia será igual a cos ϕ o como el coseno del ángulo que forman los fasores de la intensidad y el voltaje, designándose en este caso como cosφ, siendo φ el valor de dicho ángulo. De acuerdo con el triángulo de potencias de la figura 1:

(Si las corrientes y tensiones son señales perfectamente sinusoidales)se puede concretar que :|V|*|I|=|S| ;|W|=|P|= |V|*|I|*cos(fi) y que S= P+j*Q = V*Î (con su componentes complejas)= |I|^2*Z.

4.2. Instrumentos electrodinámicos como vatímetro. Vatimetro ó wattimetroEl término se aplica generalmente para describir una forma particular de electrodinamómetro, consistiendo en una bobina fija del alambre y de un abrazo o de una bobina vecina del alambre suspendida para ser movible. En la construcción general el instrumento se asemeja a un electrodinamómetro, la bobina fija se llama la bobina actual, y la bobina movible se llama la bobina potencial, y cada uno de

éstos arrolla hace sus extremos traer para separar los terminales en la base del instrumento.

Figura 9.4 esquema electrico de un electrodinamómetroEl vatímetro es un instrumento electrodinámico para medir la potencia eléctrica o la tasa de suministro de energía eléctrica de un circuito eléctrico dado. El dispositivo consiste en un par de bobinas fijas, llamadas «bobinas de corriente», y una bobina móvil llamada «bobina de potencial».Las bobinas fijas se conectan en serie con el circuito, mientras la móvil se conecta en paralelo. Además, en los vatímetros analógicos la bobina móvil tiene una aguja que se mueve sobre una escala para indicar la potencia medida. Una corriente que circule por las bobinas fijas genera un campo electromagnético cuya potencia es proporcional a la corriente y está en fase con ella. La bobina móvil tiene, por regla general, una resistencia grande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella.

Figura 9.5 Diagrama esquemático de un wattimetro electrodinamómetro conectado para medir potencia monofásica en configuración VBM

Nota: en el caso de utilizar un wattimetro analógico y se presente una deflexión negativa, lo que se debe hacer es invertir la bobina de corriente, no la de voltaje.

4.3. Especificación del vatímetro. El resultado de esta disposición es que en un circuito de corriente continua, la deflexión de la aguja es proporcional conforme a la ecuación W=VA o P=EI. tanto a la corriente como al voltaje, En un circuito de corriente alterna la deflexión es proporcional al producto instantáneo medio del voltaje y la corriente, midiendo pues la potencia real y posiblemente (dependiendo de las características de cargo) mostrando una lectura diferente a la obtenida multiplicando simplemente las lecturas arrojadas por un voltímetro y un amperímetro independientes en el mismo circuito.Es un instrumento que realiza solo las funciones combinadas del amperímetro y voltímetro y señala directamente la potencia real (resistiva).El vatímetro esta provisto de cuatro bornes, dos correspondientes al amperímetro y dos al voltímetro.Se debe destacar que un wattimetro siempre medirá potencia real, potencia consumida por la carga.

Figura 9.6 y 9.7 Vatimetro digital y analogico respectivamente

Características de un vatimetro comercial (EJEMPLO):El vatímetro digital posee la siguientes características y hace posible estas mediciones de aplicaciones habituales:- Interfaz RS-232 C de infrarrojos- Determinación del consumo energético de aparatos e instalaciones eléctricas- Medición del requerimiento de corriente máximo y mínimo- Análisis de armónicos del factor potencial de condensadores de mando, motores y mecanismos con velocidad cambiante y circuitos de conmutación de luz e iluminación - Medición de la eficiencia (grado de efectividad)- Medición de la intensidad de conexión- Determinación del factor potencial y en caso de que fuera necesario de las correcciones que se deban efectuar - Seguridad: IEC-1010-1

otra forma de ver las especificaciones seria entrar al siguiente link:http://metersandinstruments.yokogawa-usa.com/Asset/DIN_reformat_b.pdf

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