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Generación de energía eléctrica Mediciones Eléctricas Ing. Roberto Solís Farfán CIP 84663 FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA UNIVERSIDAD NACIONAL.

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1 Generación de energía eléctrica Mediciones Eléctricas Ing. Roberto Solís Farfán CIP FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

2 4.- RESISTENCIAS SHUNT 3.- INSTRUMENTO D´ARSONVAL 2.- DISPOSITIVO AMORTIGUADOR 1.- DISPOSITIVO ANTAGONISTA MEDICIONES ELECTRICAS

3 4.- RESISTENCIAS SHUNT 3.- INSTRUMENTO D´ARSONVAL 2.- DISPOSITIVO AMORTIGUADOR 1.- DISPOSITIVO ANTAGONISTA

4 En los instrumentos en las cuales la parte móvil gira sobre pivotes, el momento antagonista (Mo), es proporcionado por uno o dos espirales. 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 la resistencia eléctrica del espiral tiene gran importancia DISPOSITIVO ANTAGONISTA

5 TIPOS DE FRENOS Los instrumentos de medición eléctricas utilizan sistemas de amortiguación. 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 velocidad angular de la parte móvil del instrumento: DISPOSITIVO ANTAGONISTA

6 Para obtener este momento amortiguador se emplean los amortiguadores neumáticos y electromagnéticos. Estos últimos se utilizan en instrumentos en los cuales la existencia de un fuerte campo magnético constante del instrumento, no influye en su momento motor. DISPOSITIVO ANTAGONISTA

7 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 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. DISPOSITIVO ANTAGONISTA

8 4.- RESISTENCIAS SHUNT 3.- INSTRUMENTO D´ARSONVAL 2.- DISPOSITIVO AMORTIGUADOR 1.- DISPOSITIVO ANTAGONISTA MEDICIONES ELECTRICAS

9 4.- RESISTENCIAS SHUNT 3.- INSTRUMENTO D´ARSONVAL 2.- DISPOSITIVO AMORTIGUADOR 1.- DISPOSITIVO ANTAGONISTA

10 Cuando un medidor esta conectado a un circuito, la aguja debe moverse frente a la escala 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. DISPOSITIVO AMORTIGUADOR

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

12 TIPOS DE AMORTIGUADORES El amortiguador neumático consiste en una aleta fijada al eje de la parte móvil, que se mueve dentro de la cámara de compresión. Durante el movimiento de la parte móvil junto con la aleta de la aguja, el aire comprimido por la aleta pasa de una parte de la cámara a la otra a través del espacio entre los bordes de la aleta y las paredes de la cámara. La eficacia del dispositivo depende de la distancia entre los bordes de la aleta y las paredes de la cámara.

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14 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. 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 relativamente 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 TIPOS DE AMORTIGUADORES

15 Para amortiguar el cuadro de un galvanómetro magnetoeléctrico se utiliza una armadura de aluminio en la cual se bobina el cuadro. En otros aparatos, se fija en el eje del equipo un disco de cobre o de aluminio que pasa entre los polos de un imán de herradura.

16 4.- RESISTENCIAS SHUNT 3.- INSTRUMENTO D´ARSONVAL 2.- DISPOSITIVO AMORTIGUADOR 1.- DISPOSITIVO ANTAGONISTA MEDICIONES ELECTRICAS

17 4.- RESISTENCIAS SHUNT 3.- INSTRUMENTO D´ARSONVAL 2.- DISPOSITIVO AMORTIGUADOR 1.- DISPOSITIVO ANTAGONISTA

18 INSTRUMENTO D´ARSONVAL 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 de funcionamiento se basa en la interacción producida entre una corriente eléctrica y un campo magnético.

19 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 seno 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 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.

20 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, 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.

21 PARTES DE UN GALVANOMETRO D´ARSONVAL D´ARSONVAL PARTES DE UN GALVANOMETRO D´ARSONVAL D´ARSONVAL

22 GALVANOMETRO DE ESPEJO: Escala Larga muy delicada Esencialmente instrumento de laboratorio Elemento recuperador de suspensión, filamento de cinta metálica. Lectura por medio óptico. GALVANOMETRO PORTATIL Bobina móvil sostenido por dos cojinetes de zafiro de muy pequeña fricción. La corriente llega por los muelles recuperadores La rotación se indica directamente sobre la escala. Su elemento recuperador es el muelle de espiral.

23 4.- RESISTENCIAS SHUNT 3.- INSTRUMENTO D´ARSONVAL 2.- DISPOSITIVO AMORTIGUADOR 1.- DISPOSITIVO ANTAGONISTA MEDICIONES ELECTRICAS

24 4.- RESISTENCIAS SHUNT 3.- INSTRUMENTO D´ARSONVAL 2.- DISPOSITIVO AMORTIGUADOR 1.- DISPOSITIVO ANTAGONISTA

25 Cualquier amperímetro necesita como complemento un dispositivo llamado shunt palabra inglesa que significa derivación. Que permite solamente el paso de una pequeña proporción definitiva de la corriente del circuito, a través de la bobina de medición. RESISTENCIAS SHUNT 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.

26 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 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 con cambiar el shunt, ya que la bobina sería la misma. RESISTENCIAS SHUNT

27 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. RESISTENCIAS SHUNT

28 USO DEL GALVANOMETRO COMO AMPERIMETRO AMPERIMETRO Donde: n = Factor de Ampliación

29 La resistencia Shunt amplia la escala de medición. Esta es conectada en paralelo al amperímetro. Por ejemplo: 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= 20 Finalmente Rsh = 1000/(20-1) = ohmios AMPLIACION DE ESCALA DE UN AMPERIMETRO

30 n = Factor de Ampliación Donde: USO DEL GALVANOMETRO COMO VOLTIMETRO VOLTIMETRO

31 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 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 ampliación n = 300/100 = 3 Finalmente Rsh = (3-1) = ohmios AMPLIACION DE ESCALA DE UN VOLTIMETRO

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

33 El problema radica en el valor que se debe conseguir para valores de corriente, en caso de amperímetro demasiado grandes, pues mientras se eleva la corriente que debe pasar por la resistencia de shunt, la resistencia debe disminuir, para obtener escalas adecuadas, pero esto trae como inconvenientes, debido a que el material shunts, tiene una resistencia interna que no podemos rebasa por eso en los laboratorios se utilizan escalas como son 5 A y 6A como máximo. ¿Cuál es el Principal Problema de Ampliar el Rango de un Amperímetro? ¿Cuál es el Principal Problema de Ampliar el Rango de un Amperímetro?

34 Para el caso del shunts de un voltímetro la resistencia no es el problema por ser de muy alto valor, lo 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. ¿Y en el caso de los Voltímetros ?

35 DERIVACION 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. El 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 posibilidades 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.

36 DERIVACION AYRTON

37 GRACIASGRACIAS


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