5- INSTRUMENTOS Y MEDICIONES 5-1 PARAMETROS DE UN INSTRUMENTO APRECIACION: Es la mínima lectura que puede discurrirse en un instrumento. Si un instrumento tiene 100 divisiones y puede leerse con facilidad media división, su precisión es ½ división. Si se tratase de un voltímetro de 100V de alcance, su precisión sería de 0,5 voltios.EXACTITUD: Es la virtud de que su indicación corresponda exactamente al patrón de medida. Para que esto ocurra es necesario contrastar periódicamente el instrumento con otro considerado patrón.CLASE: Es el límite de tolerancia o error absoluto máximo en por ciento del valor de plena escala que garantiza el fabricante. Existen 7 clases de instrumentos: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5 y 5. Es decir que un instrumento de 250 V, clase 0,5 tendrá una tolerancia en la lectura 250x 0,5 de = ±1,25V a todo lo largo de la escala. Por lo tanto se observa que el error 100 relativo de la lectura será menor cuanto mayor sea la misma.SENSIBILIDAD: Da idea de cuánto afecta la presencia del instrumento la magnitud a medir. Se mide en mm/A, °/A ó Ω/V. Un voltímetro de 20.000 Ω/V presentará una resistencia interna de 2MΩ en una escala de 100 V.Define la resistencia interna del instrumento.-

5-2 MOMENTO MOTOR Es el momento que produce la desviación del índice. De su principio de funcionamiento se obtienen los distintos tipos de instrumentos. Dos más importantes son: Bobina móvil, Hierro móvil y electrodinámicos.-

5-2-1 BOBINA MOVIL En una bobina inserta en un campo magnético radial y homogéneo por la que circula una corriente I se producirá un momento.-

e

B

N

I

M=F.d=B.l.I.N.d ≈ kI La desviación es directamente proporcional a la corriente por lo que su escala es lineal. Este Instrumento sirve para medir corriente continua. Si se cambia el sentido de la corriente el momento sería en sentido contrario.-

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5-2-2 HIERRO MOVIL Dos chapitas de hierro silicio son dispuestas dentro de una bobina por donde circula la corriente a medir. Las mismas son imantadas con igual polaridad de tal suerte que se repelen. La desviación resulta igual al cuadrado de la corriente:

M ≈ k I2 Sirve para medir continua y alterna. El momento no depende del sentido de la corriente.-

5-2-3 ELECTRODINÁMICO Consta esencialmente de dos circuitos independientes. El par producido en este instrumento procede delas fuerzas magnéticas entre bobinas que conducen corrientes, una de las cuales es giratoria o excepcionalmente las dos bobinas son móviles.Estos instrumentos se usan en numerosas aplicaciones tales como amperímetros, vatímetros, voltímetros y multímetros.Si se usa como amperimetro se conectan en serie ambas bobinas y el momento resulta

≈ k I2 ef. La deflexión es proporcional al cuadrado del valor eficaz de la corriente cualquiera sea su forma de onda.Para ser usado como voltímetro debe intercalarse una resistencia en serie grande en comparación con la impedancia total de las bobinas conectadas en serie, pues la reactancia es función de la frecuencia.Uno de los usos más frecuentes de este instrumento es el vatímetro para medir potencia en continua y alterna para cualquier forma de onda de intensidad y tensión.La corriente i que pasa por la impedancia cuya carga se quiere medir se hace pasar también por la bobina fija y la corriente que atraviesa la bobina móvil se hace proporcional a la tensión en la carga.La deflexión media es proporcional a la potencia media en la carga para cualquier forma de onda.-

5-3 ,MEDICIONES Las magnitudes que presentan mayor interés para ser medidas son tensión, corriente y potencia.En todos los casos las conexiones deberán ser tales que el instrumental no altere las condiciones del circuito a estudiar. A tales efecto una corriente podrá ser medida por medio de un amperímetro que deberá conectarse en serie con la carga y cuya impedancia interna sea despreciable frente a la del circuito.Por otra parte al medir tensión sobre una carga el instrumento deberá conectarse en paralelo con la misma y su impedancia deberá ser prácticamente infinita frente a la del circuito.-

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i A

u

CARGA

i

u

V

CARGA

Al querer medir potencia monofásica se conectarán los circuitos de tensión y corriente del vatímetro (instrumento electrodinámico) respetando las consideraciones efectuadas para voltímetros y amperímetros respectivamente.-

u

i u

W

i

i´

CARGA

u´

Los bornes i - i´ se denominan bornes de corriente o circuito de corriente, mientras que u - u´ son los de tensión.-

Para obtener la lectura de un vatímetro en watts, debe calcularse la constante del instrumento:

k=

Alcance de u. Alcance de I  w   div  N ° de divisiones

Por ejemplo si un vatímetro tiene:

Alcance de tensión = 200 V Alcance de corriente = 5 A

⇒k=

200x5 = 10 w div 100

N° de divisiones = 100

Es decir que si la deflección corresponde a 60 divisiones estaremos midiendo P = 600 w.

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5-4 MEDICIÓN DE POTENCIA TRIFÁSICA El método más usual para medir potencia trifásica es el conocido como Método de los 2 vatímetros.La conexión es como se indica en la figura:

A

WA

B

WB

C

CARGA TRIFÁSICA

WC

Si al conectar las dos vatímetros en forma idéntica se observa que ambos instrumentos WA Y WC deflectan en el mismo sentido, la potencia trifásica en la carga será la suma de las . Si algún potencias WA + WC instrumento deflectara en sentido negativo, deberá invertirse la conexión del circuito de corriente del vatímetro con defleción negativa y la potencia trifásica en la carga resultará:

N PT =

W −W A C

El método de los 2 vatímetros es particularmente apropiado para usarse cuando no se dispone de conductor de neutro.Si se dispone de neutro puede medirse la potencia trifásica con 3 vatímetros según el siguiente conexionado.-

A

PT = W A + W B + W C

WA

CARGA

B C

TRIFÁSICA WC

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