GUÍA Nº 2

INSTRUMENTOS DE HIERRO MÓVIL

¿Cuál su simbología normalizada?

Explicar los dos principios de funcionamiento, dibujar cómo están constituidos.

¿Cuáles son los métodos de frenado que utilizan estos instrumentos? Explicar cada uno y dibujarlos.

¿Qué característica tiene la escala de estos instrumentos? ¿Por qué?

Los instrumentos de hierro móvil ¿son más o menos precisos que los IPBM? ¿Por qué?

¿Hasta qué valores de corriente y tensiones se construyen este tipo de instrumentos? ¿Qué se debería utilizar si supera los valores de corriente máximo que utilizan estos instrumentos?

¿Por qué estos instrumentos pueden medir tanto AC como DC sin que la aguja oscile?

¿Por qué el ciclo de histéresis puede afectar a estos instrumentos? ¿En qué los perjudicaría?

Los dos principios de funcionamiento son:

De atracción:

Consiste en una pieza de hierro dulce, liviana, que está montada excéntricamente sobre un eje que gira sobre pivotes y colocada en el campo de la bobina estacionaria. Cuando circula corriente por la bobina, la pieza de hierro es atraída hacia el interior de la bobina. La aguja indicadora está unida al eje y corre sobre una escala, y un espiral proporciona la cupla antagónica necesaria.

Este instrumento presenta algunas desventajas constructivas.

De repulsión:

Consiste en dos láminas de hierro dulce (una fija y la otra gira sobre un eje), que en ausencia de corriente están muy próximas entre sí, y son imantadas simultáneamente por la acción de una bobina que las rodea y que conduce la corriente a medir. Como son de tamaño semejante, y por su proximidad, queda igualmente imantadas, por lo tanto se rechazan mutuamente y la lámina móvil se aleja de la fija. La aguja indicadora está unida al eje donde se monta la lámina móvil, y se desplaza sobre una escala. También posee un espiral para la cupla antagónica y un amortiguador de aire o magnético.

Los métodos de frenado que utilizan estos instrumentos son el amortiguamiento magnético y el de aire.

En el magnético hay un disco de aluminio ligero que, montado sobre el eje giratorio, puede girar dentro del entrehierro de un imán. Los movimientos del disco producen corrientes inducidas dentro del mismo, y la interacción de estas corrientes con el imán, frena el movimiento en proporción directa con la velocidad.

En el amortiguador de aire, una paleta de aluminio delgada está unida al eje por medio de un brazo y corre ocupando casi toda la sección de un tubo curvado que la rodea muy estrechamente. La viscosidad del aire produce rozamiento cuando la paleta se mueve, y esta resistencia dinámica amortigua bien el movimiento sin hacerlo muy lento.

En uno de los instrumentos de corriente alterna o universal, las graduaciones o divisiones de la primera zona de la escala estarían comprimido de una forma que resulta ilegible.

Por esta razón la primer parte no suele dibujarse.

No se utilizan porque tiene que vencer la inercia.

Por ejemplo en un amperímetro de 0-10 A. solo será a partir de 1,25 A. a 2 A. hasta 10 A.

Estos instrumentos son menos precisos en el principio y más exactos en la última graduación de la escala porque el hierro móvil necesita mayor intensidad para imantar las láminas de aluminio. Necesita mayor consumo.

Valores de corriente: 20 a 50 A.

Valores de voltaje: 300 V.

Se debería utilizar un transformador de intensidad.

El instrumento de hierro móvil trabaja solamente con el valor eficaz, por lo tanto es siempre positivo al utilizarse una frecuencia de valor eficaz no le da tanto tiempo a la aguja para oscilar. También la cupla amortiguadora tiene una función de que la acción sea tanto mas enérgica cuanto mayor la velocidad del movimiento, porque se anula cuando el instrumento se encuentra en reposo.

El ciclo de histéresis afecta ya que el núcleo al imantarse y desimantarse e satura, es decir, no vuelve al valor cero, sino que a otro y esto es el causal de error.

TRANSFORMADORES DE INTENSIDAD (AMPLIACIÓN DEL ALCANCE DEL AMPERÍMETRO)

Cuando se desea ampliar el alcance de amperímetros en corriente alterna es más sencillo recurrir al empleo de transformadores de intensidad. Una de las características principales de estos dispositivos es que solamente funcionan en AC. De esta manera se restringe el empleo del Shunt para ampliar el alcance de amperímetros en DC y en amperímetros de pequeñas corrientes en AC.

En la figura se ha conectado un transformador de intensidad en la línea con el objeto de medir la corriente elevada que fluye por la misma.

El transformador de intensidad consta de dos circuitos: el primario, que se conecta en serie con la línea, y el secundario, que se conecta en los extremo de los amperímetros.

El T.I. consigue que por el circuito secundario, donde se conecta el amperímetro, circule una corriente más reducida y siempre proporcional a la que fluye por el primario. De esta forma se consigue reducir considerablemente la corriente por el amperímetro. Por supuesto será necesario conocer la proporción en la reducción de la corriente, para poder posteriormente interpretar la medida en el amperímetro. Para ello los fabricantes de transformadores nos proporcionan una característica conocida como relación de transformación, que nos indica la relación entre la corriente por el primario I1 y el secundario I2.

m = I1/I2 = relación de transformación

En la placa de características de los transformadores de intensidad aparecen los valores de la intensidad nominal del primario y secundario. Así, por ejemplo, la relación 100/5 nos indica que cuando por el primario fluya una intensidad de 100 A, por el secundario, conectado al amperímetro, fluirán solo 5 A. La intensidad por el secundario de los T.I. suele ser de 5 A para la mayoría de las aplicaciones. Por otro lado se fabrican transformadores de las siguientes intensidades primarias: 5 A, 10 A, 15 A, 20 A, 25 A, 30 A, 40 A, 50 A, 60 A, 75 A, 100 A, 125 A, 150 A, 200 A, 250 A, 300 A, 400 A , 500 A, 600 A, 750 A, 800 A, 1000 A, 1200 A, 1500 A, 2000 A, 2500 A, 3000 A, 4000 A y 5000 A.

RESISTENCIAS SHUNT

VARIACIÓN DEL ALCANCE DE UN VOLTÍMETRO

La capacidad de los instrumentos puede cambiarse usando imanes de distinto poder o variando el número de vueltas de la bobina, puesto que cualquiera de estos cambios alterará la cantidad de corriente necesaria para obtener una desviación completa. Si embargo el alambre de la bobina tiene que ser de suficiente sección como para transportar el máximo de corriente en la capacidad para la cual el instrumento ha sido construido.

Para que el tamaño de la bobina sea pequeño, los dispositivos móviles del instrumento generalmente están limitados a una intensidad de 1 mA o menos, por tal motivo se utilizan instrumentos de poca capacidad, como un SHUNT que consiste en un conductor (resistencia) con muy baja resistencia, conectado en paralelo con los terminales del instrumento, para que transporte la mayor parte de la corriente por el mismo. Este SHUNT solo deja pasar por la bobina del instrumento una pequeña parte de la corriente.

RESISTENCIA MULTIPLICADORA

El voltaje se mide con el voltímetro, instrumento que determina la intensidad de corriente que pasa por un material especial denominada resistencia multiplicadora conectado en serie con la bobina del mismo.

Esta resistencia determina la amplitud de la escala del voltímetro, la misma ya está incluida en el interior de la mayoría de los voltímetros.