generación de energía eléctrica · 16/10/2010 3 tipos de frenos los instrumentos de medición...

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FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

Generación de energía eléctrica

Mediciones EléctricasIng. Roberto Solís Farfán

CIP 84663

11 DISPOSITIVO ANTAGONISTADISPOSITIVO ANTAGONISTA

MEDICIONES ELECTRICASMEDICIONES ELECTRICAS

3.3.-- INSTRUMENTO DINSTRUMENTO D´́ARSONVALARSONVAL

2.2.-- DISPOSITIVO AMORTIGUADORDISPOSITIVO AMORTIGUADOR

1.1.-- DISPOSITIVO ANTAGONISTADISPOSITIVO ANTAGONISTA

4.4.-- RESISTENCIAS SHUNTRESISTENCIAS SHUNT

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En los instrumentos en las cuales la parte móvil gira sobre pivotes, el momento antagonista (Mo), es proporcionado por uno o dos espirales.

DISPOSITIVO ANTAGONISTADISPOSITIVO ANTAGONISTA

Estos espirales son de bronce fosforoso u otra aleación de características similares.

En instrumentos magnetoeléctricos y electrodinámicos, los espirales tienen doble función, además de proporcionar el momento antagónico sirve como conductor de la corriente eléctrica a la bobina móvil por lo tanto laeléctrica a la bobina móvil por lo tanto la resistencia eléctrica del espiral tiene gran importancia

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TIPOS DE FRENOSLos instrumentos de medición eléctricas utilizan sistemas de amortiguación.Cuando se disminuye gradualmente el


Cuando se disminuye gradualmente el deslizamiento de la aguja, cuando esta llegue a la posición inicial (escala en cero), y así estará protegida de que se quiebre. Los amortiguadores son dispositivos que mediante su eficacia determina el tipo de movimiento de la parte móvil del instrumento y por lo tanto de la aguja indicadora. Estos dispositivos proporcionan el momento amortiguador Mam, cuya magnitud es proporcional a la

óvelocidad angular de la parte móvil del instrumento:

dt

dCMam

Para obtener este momento amortiguador seemplean los amortiguadores neumáticos yelectromagnéticos. Estos últimos se utilizan eninstrumentos en los cuales la existencia de unfuerte campo magnético constante del instrumento,


no influye en su momento motor.

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Todas las partes rotatorias de los medidores se hacen lo más ligeras posible y que giran sobre pivotes montados sobre cojinetes de que la fricción se mantenga al


cojinetes de que la fricción se mantenga al mínimo. El mantener la fricción al mínimo hace posible medir pequeñas corrientes pero da origen a un problema difícil cuando se desea hacer una lectura en el medidor.







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Cuando un medidor esta conectado a un circuito, la aguja debe moverse frente a la escala y pararse inmediatamente en la

DISPOSITIVO AMORTIGUADORDISPOSITIVO AMORTIGUADOR

y pararse inmediatamente en la lectura correcta, sin embargo debido a la menor fricción de las partes rotativas, la aguja no se detiene inmediatamente en el punto correcto, sino que lo rebasa por inercia y luego los resortes tiran de ella varias veces hasta, que se estabiliza, como consecuencia la aguja oscila o vibra antes de detenerse en el punto de lectura, cuando esta en reposo. Para resolver este inconveniente, el medidor debe ser amortiguado.

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El amortiguamiento se puede considerar como una acción de frenado de las partes rotatorias. Elimina casi completamente la vibración de la aguja, dando como resultado que la aguja de una indicación

DISPOSITIVO AMORTIGUADORDISPOSITIVO AMORTIGUADOR

como resultado que la aguja de una indicación rápida y correcta.

El amortiguamiento elimina también otro problema, cuando el medidor se desconecta de un circuito externo o cuando no lleva energía, la aguja regresa a cero debido a la fricción tan pequeña de las partes rotatoriaspequeña de las partes rotatorias,

el resorte lo retorna violentamente para llevarlas a cero, debido a esto la aguja podría doblarse al rebajar el tope

TIPOS DE AMORTIGUADORESTIPOS DE AMORTIGUADORES

El amortiguador neumático

consiste en una aleta fijadaal eje de la parte móvil, quese mueve dentro de lase mueve dentro de lacámara de compresión.Durante el movimiento de laparte móvil junto con laaleta de la aguja, el airecomprimido por la aletapasa de una parte de lacámara a la otra a través delespacio entre los bordes dela aleta y las paredes de lacámara. La eficacia deldispositivo depende de ladistancia entre los bordesde la aleta y las paredes dela cámara.

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El Amortiguador Electromagnéticos (o por corrientes Foucault). Trabajan en función de las corrientes inducidas en un elemento metálico debido a su movimiento en el campo de un imán permanente

TIPOS DE AMORTIGUADORESTIPOS DE AMORTIGUADORES

movimiento en el campo de un imán permanente. Cuando se desplaza una masa metálica en un campo magnético, por ejemplo, invariable, por la ley de Lenz, resulta que la acción del campo sobre las corrientes inducidas de Foucault, produce fuerzas opuestas al desplazamiento. La masa metálica queda frenada, y el frenado es mayor cuanto mas elevada sea su velocidad del desplazamiento. Las fuerzas electromotrices que la provocan son por lo general q p p grelativamente bajas, las corrientes de Foucault puede tomar intensidades considerables, debido a que la masa metálica, si esta constituida por un buen conductor, opone poca resistencia, por lo tanto resulta puede ser muy eficaz y la energía absorbida se transforma en calor por el efecto Joule de las corrientes inducidas

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Para amortiguar el cuadro de un galvanómetromagnetoeléctrico se utiliza una armadura dealuminio en la cual se bobina el cuadro. En otrosaparatos, se fija en el eje del equipo un disco decobre o de aluminio que pasa entre los polos deun imán de herradura.







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INSTRUMENTO DINSTRUMENTO D´́ARSONVALARSONVAL

El instrumento de medida más sencillo y el primero de los utilizados históricamente es el llamado galvómetro, que significa medidor (metro) de fenómenos galvánicos (galvano), esto es de corriente eléctrica Su principio deesto es, de corriente eléctrica. Su principio de funcionamiento se basa en la interacción producida entre una corriente eléctrica y un campo magnético.

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Supongamos montar una bobina con varias espiras, de manera que pueda girar libremente alrededor de un eje que pasa por ella. Dicha bobina se halla en el

dseno de un campo magnético, que puede ser creado por los polos de un imán. Cuando por el arrollamiento no circula ninguna corriente, no existe

interacción alguna y la bobina es libre de situarse en c alq ier posición C ando por la bobina seen cualquier posición. Cuando por la bobina se hace circular una corriente eléctrica, se comprueba experimentalmente que la misma se mueve alrededor de su eje hasta quedar orientada de forma que su plano sea perpendicular a las líneas de campo magnético.

La bobina puede ser sacada de esta posición de equilibrio aplicando una pequeña fuerza (con un dedo, por ejemplo), aunque vuelva a la posición anterior cuando cese el empuje. Puede comprobarse que la fuerza que debe hacerse para sacar a la bobina del equilibrio espara sacar a la bobina del equilibrio, es directamente proporcional a la corriente que circula por ella.Si solidaria con la bobina se fija una aguja que con el giro de aquélla se desplace por delante de una escala, ésta podrá graduarse de forma que cada una de sus divisiones se corresponda con un cierto valor de intensidad de corriente. Así se habrá construido un galvanómetro de bobina móvil, también llamado corrientemente de cuadro móvil, pues la bobina suele arrollarse sobre una forma rectangular o cuadrada.

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PARTES DE UN GALVANOMETRO PARTES DE UN GALVANOMETRO DD´́ARSONVALARSONVAL

GALVANOMETRO DE ESPEJO:

Escala Larga muy delicada Esencialmente instrumento de

laboratorio Elemento recuperador de suspensión,

filamento de cinta metálica. L t di ó ti Lectura por medio óptico.

GALVANOMETRO PORTATIL

Bobina móvil sostenido por dos cojinetes de zafiro de muy pequeña fricción.

La corriente llega por los muelles recuperadoresp

La rotación se indica directamente sobre la escala.

Su elemento recuperador es el muelle de espiral.

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Cualquier amperímetro necesita como complemento un dispositivo llamado shuntpalabra inglesa que significa

RESISTENCIAS SHUNTRESISTENCIAS SHUNT

derivación. Que permite solamente el paso de una pequeña proporción definitiva de la corriente del circuito, a través de la bobina de medición.

El shunt consiste en un alambre unido en sus extremos a los puntos de entrada y salida, o terminales de la bobina. Como la bobina presenta una más alta resistencia al paso de la corriente eléctrica que el shunt, la mayor parte de la corriente se desviará por éste y únicamente pasará por la bobina una mínima parte.

Este elemento es imprescindible ya que las bobinas de medición tienen limitada la corriente que puede circular por ellas y corrientes mayores a la toleradas las destruirían o deformarán de


a la toleradas las destruirían, o deformarán de modo permanente los resortes en que se apoya su funcionamiento dejando inservible el amperímetro, las características del shunt dependen del rango de medida que se necesite y que viene determinado en la escala del amperímetro, por tanto, para cambiar la escala de medida de un amperímetro calibrado inicialmente de 0 a 10 amperios en otro de 0 a 100, bastaría p ,con cambiar el shunt, ya que la bobina sería la misma.

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Los shunts se fabrican con aleaciones que

presentan poca variación de su resistencia

eléctrica con la temperatura, como la


manganina (aleación de cobre, manganeso y

níquel). con el fin de evitar que la resistencia

de los cables influya en la medida, están

provistos de dos pares de bornes, siendo un

par, bornes de mayor tamaño, para la

conexión al circuito principal y el otro para,

borne de menor tamaño para conectar al

aparto de medida.

USO DEL GALVANOMETRO COMO USO DEL GALVANOMETRO COMO AMPERIMETROAMPERIMETRO

RaRsh

Donde:

1

nRsh

Ia

Isn

n = Factor de Ampliación

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La resistencia Shunt amplia la escala de medición. Esta es conectada en paralelo al amperímetro. Por ejemplo:

AMPLIACION DE ESCALA DE UN AMPERIMETROAMPLIACION DE ESCALA DE UN AMPERIMETRO

Se tiene un amperímetro con escala hasta 100 mA y Resistencia Interna de 1000 Ohm ¿Qué Shunt necesita para ampliar la escala hasta 2 amperes?Tenemos:Primero hallamos el factor de ampliación n = 2/0.1= 20FinalmenteFinalmente Rsh = 1000/(20-1) = 52.63 ohmios

USO DEL GALVANOMETRO COMO USO DEL GALVANOMETRO COMO VOLTIMETROVOLTIMETRO

RvnRsh )1(

Vv

Vsn

n = Factor de Ampliación

Donde:

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El procedimiento de variar la escala de medición de dicho instrumento es colocándole o cambiándole el valor de la resistencia por otro de mayor Ohmeaje en

AMPLIACION DE ESCALA DE UN VOLTIMETROAMPLIACION DE ESCALA DE UN VOLTIMETRO

resistencia por otro de mayor Ohmeaje, en este caso. Podemos dar como ejemplo: a) Se tiene un voltímetro con escala hasta 100 Volt, con 96 KOhm de resistencia interna. Se quiere calcular el valor de la resistencia para aumentar la escala hasta 300 Volt:Hallando el factor de ampliaciónn = 300/100 = 3FinalmenteFinalmente Rsh = (3-1) 96000 = 192000 ohmios

¿Cuál es el Principal Problema de ¿Cuál es el Principal Problema de Ampliar el Rango de un Amperímetro?Ampliar el Rango de un Amperímetro?

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• El problema radica en el valor quese debe conseguir para valores decorriente en caso de amperímetro

¿Cuál es el Principal Problema de ¿Cuál es el Principal Problema de Ampliar el Rango de un Amperímetro?Ampliar el Rango de un Amperímetro?

corriente, en caso de amperímetrodemasiado grandes, pues mientrasse eleva la corriente que debe pasarpor la resistencia de shunt, laresistencia debe disminuir, paraobtener escalas adecuadas, peroesto trae como inconvenientes,debido a que el material shunts,ti i t i i ttiene una resistencia interna que nopodemos rebasa por eso en loslaboratorios se utilizan escalascomo son 5 A y 6A como máximo.

¿Y en el caso de ¿Y en el caso de los Voltímetros ?los Voltímetros ?

Para el caso del shunts de un voltímetro la resistencia no es el problema por ser de muy alto valor,

flo que afecta es el diseño, vale decir el tamaño que deberá tener el instrumento de medición, por eso en los laboratorios se observa como rango máximo de medición es 600V.

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DERIVACION AYRTONDERIVACION AYRTON

La escala de corriente del amperímetro CD se puede extender mediante varias resistencias de derivaciones, seleccionadas por un interruptor de rango. Tal medidor se llama amperímetro multirango. g p gEl circuito tiene tres derivaciones, que se pueden colocar en paralelo con el movimiento para dar cuatro escalas de corrientes diferentes. El interruptor S es de multiposición, del tipo que hace conexión antes-de-desconectar, de manera que el movimiento no se vea afectado cuando el circuito se queda sin protección, sin derivación, al cambio de rango.La derivación universal de Ayrton elimina las

ibilid d d t l did i iposibilidades de tener el medidor sin ninguna derivación en el circuito. Esta ventaja se obtiene a expensas de llegar a tener una resistencia total del medidor ligeramente mayor. La derivación de Ayrton da una excelente oportunidad para aplicar la teoría de los circuitos básicos a circuito práctico.

DERIVACION AYRTONDERIVACION AYRTON

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GRACIASGRACIAS

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