instrumentos electricos

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PROFESOR: Ing. Felipe CubillasGRUPO HORARIO: 01LHORARIO: Lunes 5:00-6:40 pmTEMA: “Instrumentos Eléctricos”ALUMNOS:

Bellota Zevallos, Manuel Felipe León Valverde, Katherine. Sallago Espinoza, Roberth Tapia Callata, Filmer Beto Díaz Mormontoy, Marco Antonio

2013-B

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA-ENERGÍA

INFORME N°1

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LABORATORIO DE MAQUINAS ELÉCTRICAS

TEMA: “Instrumentos Eléctricos”

I. INTRODUCCIÓN Los Instrumentos eléctricos son de vital importancia para medir cualquier fenómeno que ocurra en la naturaleza.

II. MARCO TEÓRICOLas mediciones eléctricas son los métodos, dispositivos y cálculos usados para medir cantidades eléctricas. La medición de cantidades eléctricas puede hacerse al medir parámetros eléctricos de un sistema. Usando transductores, propiedades físicas como la temperatura, presión, flujo, fuerza, y muchas otras pueden convertirse en señales eléctricas, que pueden ser convenientemente registradas y medidas.

III. OBJETIVOS

Conocer los usos que se les da a cada instrumento de medición. Identificar los instrumentos. Saber la conexión de cada instrumento para no dañarlos y así evitar errores en

las mediciones.

IV. TIPOS DE INSTRUMENTOS

1. Voltímetro2. Amperímetro3. Vatímetro4. Frecuencímetro5. Telurómetro 6. Analizador de redes7. Cosfímetro8. Varmetro9. Pirómetro10. Megóhmetro o MEGGER11. Variador de velocidad1.

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1.- VOLTÍMETRO

Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico.

El voltímetro digital:

El voltímetro digital indica la tensión en forma numérica en una pantalla de cristal líquido (LCD). Además pueden tener prestaciones adicionales como la memoria, la detección de valor de pico, el verdadero valor eficaz (RMS), y el autorrango entre otras .Como todo instrumento de medida no es perfecto, ya que cuando trabaja toma una pequeña parte de la corriente perturbando el resultado obtenido en un cierto grado .La precisión del instrumento viene dada por el fondo de escala, que da el porcentaje de error del voltímetro digital tiene normalmente un fondo de escala de 1%.

Para no falsear la medida, el instrumento de medida debe tener una resistencia eléctrica interna muy grande, de esta forma por la rama donde está el voltímetro la intensidad de corriente será muy reducida .Por lo general tienen una resistencia de entrada constante de 10 megohmios independientemente del rango de medición ajustado

La lectura del voltímetro se puede alterar por factores como la temperatura y la variaciones de tensión de alimentación .para estar seguros de que el resultado obtenido se encuentra dentro de las tolerancias especificadas por el fabricante, deben ser calibrados periódicamente contra un voltaje estándar tales como Weston celular

Para obtener la medida en la pantalla emplea un conversor analógico-digital (CAD o ADC), que es un dispositivo electrónico capaz de convertir una entrada analógica de tensión en un valor binario .la señal analógica, que varía de forma continua en el tiempo, se conecta en una entrada del dispositivo y se somete a muestreo a una velocidad fija, obteniéndose así una señal digital a la salida del mismo.

Voltímetro analógico:

Dispositivo que mide y presenta el valor medio del voltaje, mediante una aguja que se ubica en el número o la fracción del valor presentado en un panel de indicación.

Para diseñar un voltímetro analógico lo primero que debe conseguirse es un galvanómetro, ya que éste es el medio por el que se representarán los valores de voltaje que se están midiendo.

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El galvanómetro, es un dispositivo formado a partir de un inductor, el cual genera un campo magnético cuando una cierta magnitud de corriente circula a través de él. El inductor o bobina se encuentra instalado dentro de un imán fijo y al combinarse los campos magnéticos de ambos, es cuando se produce el movimiento de una carcasa metálica, que a su vez lleva sobre sí la aguja indicadora que de acuerdo a su movimiento, es el valor de voltaje al que estará apuntando. La combinación de los campos magnéticos tiene que vencer la fuerza de un resorte. El resorte es el encargado de reposicionar a la aguja a su punto de inicio o también llamado de referencia. El resorte actúa cuando ninguna corriente circula por la bobina del galvanómetro, sucediendo esto último cuando el voltaje que se mide es igual a 0 V.

CONEXIÓN DE UN VOLTÍMETRO EN UN CIRCUITO:

Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltímetro ha de colocarse en paralelo; esto es, en derivación sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el voltímetro debe poseer una resistencia interna lo más alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medida errónea de la tensión. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a través del aparato se consigue el momento necesario para el desplazamiento de la aguja indicadora.

2.-AMPERÍMETRO

Un amperímetro es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico

Amperímetros analógicos:

Miden y presentan el valor de la corriente por medio de una aguja que se ubica en el número o la fracción del valor presentado en un panel de indicación.

Amperímetros digitales:

Los adelantos tecnológicos han impuesto en el mercado los instrumentos de medición digital, de gran versatilidad y desempeño. Con los instrumentos digitales se eliminan los errores de lectura, ya que las mediciones se visualizan en una pantalla a través de un número y como las partes mecánicas móviles se han sustituido por circuitos electrónicos,

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también se minimiza el desgaste. La calidad de un instrumento digital estará sujeta, por tanto, a la calidad de los circuitos empleados.

En el caso de los amperímetros digitales, se obtienen mediciones exactas de la intensidad tanto para corriente continua como alterna con escalas seleccionables según el modelo.

CONEXIÓN DE UN AMPERÍMETRO EN UN CIRCUITO:

Para efectuar la medida de la intensidad de la corriente circulante el amperímetro ha de colocarse en serie, para que sea atravesado por dicha corriente. Esto nos lleva a que el amperímetro debe poseer una resistencia interna lo más pequeña posible, a fin de que no produzca una caída de tensión apreciable. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán dotados de bobinas de hilo grueso y con pocas espiras.

En algunos casos, para permitir la medida de intensidades superiores a las que podrían soportar los devanados y órganos mecánicos del aparato sin destruirse, se les dota de un resistor de muy pequeño valor colocado en paralelo con el devanado, de forma que solo pase por este una fracción de la corriente principal. A este resistor adicional se le denomina shunt. Para que un galvanómetro funcione como amperímetro hay que tener en cuenta que por el fino hilo de la bobina de un galvanómetro sólo puede circular una intensidad de corriente pequeña. Si hay que medir intensidades mayores, se acopla una derivación de baja resistencia, denominada shunt, a los terminales del medidor. La mayor parte de la corriente pasa por la resistencia de la derivación, pero la pequeña cantidad que fluye por el medidor sigue siendo proporcional a la intensidad total. Al utilizar esta proporcionalidad, el galvanómetro se puede emplear para medir intensidades de varios cientos de amperios.

3.-VATÍMETRO

DEFINICIÓN

El vatímetro es un dispositivo de medida de tipo electrodinámico y su constitución y funcionamiento es similar al del amperímetro o voltímetro.

Internamente está formado por dos bobinas, un par de bobinas fijas, llamadas “bobinas de corriente”, y una bobina móvil llamada “bobina de potencial”, las bobinas fijas están elaboradas de un hilo grueso y se conectan en serie con el circuito, mientras la móvil está fabricada de un hilo fino y 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

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con ella. La bobina móvil tiene, por regla general, una resistencia grande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella.

Haciendo que la bobina fija sea atravesada por la corriente del circuito a medir y que la corriente de la bobina móvil sea proporcional a la tensión de dicho circuito, el ángulo de giro de la bobina será proporcional al producto de ambas y por lo tanto a la potencia consumida por el circuito.

Imagen 1: Esquema interno de un vatímetro Imagen 2: Vatímetro Analógico

USOS

En Corriente Continua: Debido a que el desplazamiento de la aguja es proporcional al voltaje y a la corriente que circula por el circuito, es decir P=EI, su uso en c.c es para medir la potencia de la carga.

En Corriente Alterna: En este tipo de circuitos el desplazamiento de la aguja es proporcional al producto medio del voltaje y la corriente, por lo tanto su uso es solo para medir la potencia real del circuito, más no la potencia aparente.

ESQUEMA DE CONEXIÓN

Haciendo que la bobina fija sea atravesada por la corriente del circuito a medir y que la corriente de la bobina móvil sea proporcional a la tensión de dicho circuito, el ángulo de giro de la bobina será proporcional al producto de ambas y por lo tanto a la potencia consumida por el circuito.

Considerando un circuito simple formado por un voltaje V y una resistencia R, el esquema de conexión es el siguiente.

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Imagen 4: Esquema de conexión de un Vatímetro en un circuito simple (Izquierda).

4.-El FRECUENCÍMETRO

DEFINICIÓN

Un frecuencímetro es un instrumento que sirve para medir la frecuencia, contando el número de repeticiones de una onda en la misma posición en un intervalo de tiempo mediante el uso de un contador que acumula el número de periodos.

La mayoría de los contadores de frecuencia funciona simplemente mediante el uso de un contador que acumula el número de eventos. Después de un periodo predeterminado (por ejemplo, 1 segundo) el valor contado es transferido a un display numérico y el contador es puesto a cero, comenzando a acumular el siguiente periodo de muestra, el periodo de muestreo se denomina base de tiempo y debe ser calibrado con mucha precisión.

USOS

Para efectuar la medida de la frecuencia existente en un circuito, el frecuencímetro ha de colocarse en paralelo, en derivación sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el frecuencímetro debe poseer una resistencia interna alta, para que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medida errónea. Por ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a través del aparato se consigue la fuerza necesaria para el desplazamiento de la aguja indicadora.

ESQUEMA DE CONEXIÓN

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Para una lectura adecuada de la frecuencia en un circuito de C.A es necesario e indispensable que el frecuencímetro se conecte en paralelo en derivación sobre los puntos donde queremos tomar la lectura (en la imagen viene a ser en paralelo con la fuente).

Imagen 2: Conexión de un Frecuencímetro digital en un circuito simple de A.C

5.-TELURÓMETRO

Definición:El telurómetro es un aparato que nos permite realizar la medición de un SPAT (Sistema de puesta a tierra) para comprobar su correcto funcionamiento siendo así el principal indicador del estado del mismo.

Tipos de telurómetro

TELURÓMETRO ANALÓGICO

Marca: TAE KWANGModelo: TKE-1030

TELURÓMETRO DIGITAL

Uso del Telurómetro:

Para mantener la seguridad de las personas que trabajen o estén en contacto con las instalaciones, se hace necesario un sistema de puesta a tierra así como mantener en condiciones óptimas de operación los distintos equipos de la red eléctrica.

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Las distintas medidas que se hacen de la puesta a tierra y de la resistividad del terreno tienen por objeto garantizar ésta seguridad, no sólo en condiciones normales de funcionamiento, sino también ante cualquier circunstancia que anule el aislamiento de las líneasExisten dos parámetros importantes a la hora de diseñar o efectuar el mantenimiento de un sistema de puesta a tierra: la resistencia de puesta a tierra (medida en ohmios) y la resistividad del terreno (medida en ohmios metro).Los telurómetros MRU-100/MRU-101. Estos telurómetros son portátiles y miden la resistencia de puesta a tierra y la resistividad por el método de Wenner.El método de Wenner consiste en medir la resistividad del suelo, para esto se insertarán 4 electrodos en el suelo. Los cuatro electrodos se colocan en línea recta y a una misma profundidad de penetración, las mediciones de resistividad dependerán de la distancia entre electrodos y de la resistividad del terreno.

6.-ANALIZADOR DE REDES:

Definición

Estos equipos son analizadores de elevadas prestaciones. Diseñados para ser instalados de forma muy sencilla en cualquier instalación y para que su uso sea totalmente adaptable a cualquier tipo de medida requerida. Disponen de una memoria interna donde se guardan todos los parámetros deseados, totalmente programables.Además, un mismo analizador puede contener varios software, cuyas aplicaciones vayan destinadas a distintos tipos de análisis. Existe una gran variedad de analizadores los cuales exportan o muestran los parámetros eléctricos directa o indirectamente a través de display y transmiten por comunicaciones todas las magnitudes eléctricas medidas y/o calculadas.Algunos analizadores son expandibles o modulares, pudiendo dotarlos de funciones adicionales asociables a cualquier parámetro eléctrico medido o calculado.

Ventajas del uso de un analizador de redes: Ahorrar Detectar y prevenir el exceso de consumo (kW ·h) Analizar curvas de carga para ver dónde se produce la máxima demanda de

energía. Detectar la necesidad de instalación de una batería de condensadores, así

como su potencia. Detectar fraude en los contadores de energía.

PrevenirSon ideales para realizar mantenimientos periódicos del estado de la red eléctrica, tanto en baja como en media tensión, ver curvas de arranque de motores, detectar

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posibles saturaciones del transformador de potencia, cortes de alimentación, deficiente calidad de suministro eléctrico, etc.

SolventarPoder analizar dónde tenemos un problema en la red eléctrica, para poder solucionar problemas de disparos intempestivos, fugas diferenciales, calentamiento de cables, resonancias, armónicos, perturbaciones, flicker, desequilibrios de fases, etc. Al mismo tiempo, nos permite diseñar los tamaños adecuados para los filtros activos o pasivos de armónicos y filtros para variadores de velocidad, etc.

Tipos de Analizador de Redes:

Analizadores fijos con montaje en panelLos analizadores fijos son aquellos equipos cuya característica es que son instalados en la parte frontal de los gabinetes o tableros eléctricos, permitiendo una visibilidad directaAnalizador de redes eléctricas trifásicas (equilibradas y desequilibradas) para montaje en panel, con profundidad mínima, que mide 4 cuadrantes

AplicacionesAplicación de control en cuadros de distribución y acometidas de baja y media tensión. Control de alarma, totalmente programable la variable a controlar, el valor máximo, el valor mínimo y el retardo.Control de la energía activa o reactiva mediante salida de impulsos parámetros eléctricos medidos

Analizadores fijos con montaje carril DINEstos analizadores son aquellos equipos cuya característica es que son instalados internamente de los gabinetes o tableros eléctricos, a través de riel Din; por ello el

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nombre.

Analizador de redes eléctricas trifásicas (equilibradas y desequilibradas) para montaje en carril DIN, de muy reducido tamaño, que mide en 4 cuadrantes.AplicaciónAplicación de control en cuadros de distribución y acometidas de baja y media tensión. Donde sea necesario poner un analizador en el carril DIN por problemas de espacioControl de valores instantáneos, máximos y mínimos de los parámetros eléctricos medidos

Analizadores portátiles TrifásicosMide todos los principales parámetros eléctricos de una red eléctrica en verdadero valor eficaz con 4 canales de tensión y 4 de corriente con Autotrigger configurable según las magnitudes que se deseen.

Aplicaciones:

Cálculo del diámetro del cable necesario para soportar las pérdidas debidas a los armónicos

Estudio para aplicaciones de filtrado de armónicos Comparación de las medidas realizadas según norma IEC Estudio energético y de tarifas Estudio de consumos de la instalación Análisis de la potencia reactiva a compensar

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7.-EL COSFIMETRODefinición:

Un cosfímetro, cosenofímetro, cofímetro o fasímetro es un aparato para medir el factor de potencia (cosφ).

Usos:

Poseen un órgano móvil constituido por dos bobinas móviles solidarias entre si y dispuestas en ángulo recto que pueden girar libremente en el campo magnético generado por un bobina fija doble. La bobina fija se ubica en serie en el circuito cuyo factor de potencia quiere determinarse, resultando por tanto, recorrida por su corriente, las bobinas móviles están dispuestas en derivación con el circuito, de modo que reciben de el toda la tensión. En serie con cada una de estas bobinas se disponen, respectivamente, una resistencia de valor elevado y una inductancia de tal forma que las corrientes que la recorren pueden considerarse respectivamente en fase y en cuadratura con la tensión del circuito.

El fasímetro trifásico sustituye ventajosamente al empleo de tres fasímetros monofásicos. El fasímetro para sistemas desequilibrados dispone de dos bobinas en serie con dos fases, y dos bobinas móviles (voltimétricas) entre esas mismas fases y la tercera fase, proporcionando un cosφ único en el circuito.

Esquema:

Esquema de un cosfimetro trifásico

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8.-EL VARMETRO

Definición:

Es un aparato utilizado para medir la potencia reactiva, formado por una bobina amperimetrica y un circuito voltimetrico. En el circuito voltimetrico debe procurarse un desfase de 90º entre tensión y corriente voltimetrico, a diferencia del vatimetro, donde están en fase. El desfase se consigue disponiendo de bobinas, resistencias o condensadores en serie o paralelo con la bobina voltimetrica.

Uso:

El indicador de velocidad vertical, mas conocido como "variometro", es el intrumento que permite saber la razon de ascenso o descenso del avion con respecto al plano de referencia. Esta graduado en pies por minutos y trabaja en base a los cambios de presiones.

Esquema:

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9.-PIRÓMETRO:

DEFINICIÓN:

Un pirómetro es un dispositivo capaz de medir la temperatura de una sustancia sin necesidad de estar en contacto con ella. El término se suele aplicar a aquellos instrumentos capaces de medir temperaturas superiores a los 600 grados Celsius. El rango de temperatura de un pirómetro se encuentra entre -50 grados Celsius hasta +4000 grados Celsius. Una aplicación típica es la medida de la temperatura de metales incandescentes en molinos de acero o fundiciones.

USOS:

El pirómetro de radiación se puede recomendar en lugar del termoeléctrico en los casos siguientes:

Para la medida de temperaturas de superficies Para medir temperaturas de objetos que se muevan Para medir temperaturas superiores a la amplitud de los pares termoeléctricos

formados por metales comunes Donde las condiciones mecánicas, tales como vibraciones o choques acorten la

vida de un par termoeléctrico caliente Cuando se requiere gran velocidad de respuesta a los cambios de temperatura.

10.-MEGÓHMETRO O MEGGER:

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DEFINICIÓN:

Es un aparato o instrumento que permite establecer la resistencia de aislamiento existente en un conductor o sistema de tierras. Funciona en base a la generación temporal de una sobre corriente eléctrica la cual se aplica al sistema hasta que se rompe su aislamiento, al establecerse un arco eléctrico.

USOS:

Comprobación las masas en una batería con los óhmetros. Testeando la tensión a distancia, en un cable con los óhmetros. Comprobación del tiempo de respuesta del procesador del circuito con los

óhmetros. Comprobando la intensidad que consume en una batería con los óhmetros. Revisión de una placa interna de un aparato electrónico con los óhmetros. Testeando las masas eléctricas de un vehículo con los óhmetros.

11.-VARIADOR DE VELOCIDAD:

DEFINICIÓN:

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Velocímetro acústico Doppler, usado para obtener datos de velocidad precisos y no intrusivos a velocidades tan altas como 64 Hz. El instrumento integra una brújula así como sensores de actitud, temperatura y presión y puede ser utilizado en modo autónomo o en tiempo real.

Tanto oceanógrafos como ingenieros civiles e hidráulicos de todo el mundo, utilizan el Vector para una amplia gama de aplicaciones que requieren alta resolución.

USO:

Estudios de dinámica de la zona de rompientes. Estudios de turbulencia en ríos, estuarios y zonas costeras. Medidas conjuntas de corrientes y oleaje.

El Vector fue diseñado desde el inicio como un equipo de campo integrado lo cual le dota de algunas ventajas únicas:

Instrumento con un único cilindro con memoria y baterías internas. Pequeño y ligero. La sonda de titanio y el cilindro contenedor de material plástico dotan al

sistema de resistencia mecánica y evita la corrosión. Sensor de presión de alta resolución para medidas de oleaje PUV. Dos entradas analógicas permiten integrar fácilmente sensores externos como

OBS, sensor de conductividad u otros sensores analógicos.

CONCLUSIONES:

o En el caso del Pirómetro, este es un instrumento de medición muy útil y necesario para la industria ya que mide altas temperatura sin necesidad de que

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el instrumento este en contacto con la superficie caliente, esto se debe a que el calor emite una radiación térmica la cual es leída por el sensor.

o La calidad de la energía eléctrica de un tiempo a esta parte es un tema muy importante que debe ser analizada para prevenir deterioros en las instalaciones eléctricas y equipos. Existe una gran variedad de analizadores de redes, unos con más aplicaciones que otro pero en igual medida estos nos ayudan a cuidar nuestras instalaciones a través de sus lecturas y control de los parámetros eléctricos.

o Los armónicos son perjudiciales en el sistema eléctrico hasta pueden quemar motores, se deben los seguir procedimientos técnicos mencionados para solucionarlos es por ello que se recomienda utilizar los equipos necesarios para atenuarlos como por ejemplo filtros para armónicos, etc. ya q estos no se eliminan.

o No olvidar apagar el respectivo interruptor antes de desconectar la bobina de corriente del cosfímetro.

o Es recomendable saber detalladamente las conexiones del cosfímetro y del varmetro, y como trabajan sus bobinas de corriente y voltaje, para que los errores sean mínimos.

o La diferencia entre el vatímetro y el varimetro es que el vatímetro mide potencia activa y el varímetro mide potencia reactiva.

o Dentro del varmetro se produce un desfasaje de π/2 de la tensión (o la corriente) respecto de sus valores originales.

o Además por su construcción para realizar dicho desfasaje, el varmetro es diseñado para trabajar con una única frecuencia nominal.

RECOMENDACIONES:

o Leer el manual de uso de cada instrumento para evitar falacias en la obtención de resultados y además no malograrlos por un inadecuado uso.

o Guardar los equipos en un determinado lugar para hacerlos de fácil acceso y preservar su buen estado.

BIBLIOGRAFÍA:

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http : //www.slideshare.net/paco.bolinch/telurmetro http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//3000/3089/html/311_el_vatmetro.html . http://potenciaelectricaactiva.blogspot.com/2010/09/tipos-de-vatimetros-y-esquemas-de.htmlhttp://www.velasquez.com.co/paginas/frecuencimetro_digital.htmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Frecuenc%C3%ADmetro

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http://www.monografias.com/trabajos11/wind/wind2.shtml

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