Fundamentos Teóricos

Vatimetro

Es un instrumento para le medida de la energía eléctrica, o índice de la energía eléctrica a cualquier circuito. El término se aplica generalmente para describir una forma particular de electrodinamómetro, consistiendo en una bobina fija del alambre y de un abrazo o de una bobina vecina del alambre suspendida para ser movible. En la construcción general el instrumento se asemeja a un electrodinamómetro, la bobina fija se llama la bobina actual, y la bobina movible se llama la bobina potencial, y cada uno de éstos arrolla hace sus extremos traer para separar los terminales en la base del instrumento.

El principio en el cual el instrumento funciona es como sigue: Suponga cualquier circuito, tal como un motor eléctrico, una lámpara o un transformador, está recibiendo la corriente eléctrica; entonces la energía dada a ese circuito contado en vatios es medida por el producto de la corriente que atraviesa el circuito en amperios y la diferencia potencial de los extremos de ese circuito en voltios, multiplicados por cierto factor llamado el factor de la energía en esos casos en los cuales el circuito sea inductivo y el alternarse actual.

Tome primero el caso más simple de un circuito que absorbe energía. Si un electrodinamómetro, hecho como esta descrito arriba, tiene su circuito fijo conectado en serie con el circuito que absorbe energía y su bobina móvil (herida con el alambre fino) conectada a través de los terminales del circuito, después una corriente atravesará la bobina fija, y una corriente atravesará la bobina alta de la resistencia del vatímetro proporcional a la diferencia potencial en los terminales del circuito. La bobina movible del vatímetro se suspende normalmente de modo que su eje sea perpendicular al de la bobina fija y sea obligado por la torsión de un resorte espiral.

Cuando las corrientes atraviesan las dos bobinas, las fuerzas se atraen en la acción que obliga a las bobinas que fijen sus hachas en la misma dirección, y estas fuerzas se pueden oponer por otro esfuerzo de torsión debido al control de un resorte espiral regulado moviendo una cabeza de la torsión en el instrumento.

El esfuerzo de torsión requerido para sostener las bobinas en su posición normal es proporcional al valor medio del producto de las corrientes que atraviesan dos bobinas respectivamente, o al valor medio del producto de la corriente en el circuito que absorbe energía y la diferencia potencial en sus extremos, es decir, a la energía tomada por el circuito.

Por lo tanto esta energía se puede medir por la torsión que se debe aplicar al trabajo movible del vatímetro para sostenerlo en la posición normal contra la acción de las fuerzas que tienden para desplazarla.

El vatímetro se puede por lo tanto calibrar para dar las lecturas directas de la energía contada en los vatios, tomados en el circuito; por lo tanto su nombre, vatímetro. En esos casos en los cuales el circuito absorbente de energía sea inductivo, la bobina del vatímetro conectado a través de los terminales del circuito “powerabsorving” debe tener una inductancia excesivamente pequeña, una corrección considerable puede llegar a ser necesaria.

Por lo tanto un vatímetro electrodinámico, aplicado para medir la corriente eléctrica tomada en un circuito al emplear corrientes alternas da lecturas absolutamente correctas solamente en el caso cuando el circuito potencial del vatímetro y el circuito tienen inductancias insignificantes, y cuando los mismos dos circuitos tienen constantes de tiempo iguales. Si estas condiciones no se satisfacen, se asume que el vatímetro puede haber sido calibrado con las corrientes continuas, pueden ser demasiado altas o demasiado bajas cuando se están utilizando las corrientes alternas.

Para que un vatímetro sea conveniente para la medida de la energía tomada en un circuito inductivo es necesario que ciertas condiciones de la construcción deben ser satisfechas. El marco y el caso del instrumento deben ser corrientes de Foucault totalmente no-metálicas, otras corrientes inducidas harán fuerzas que no permiten actuar sobre la bobina movible. Otra vez el circuito de la desviación debe tener inductancia cero y la bobina de serie o actual se debe herir o construir con el alambre de cobre trenzado, cada filamento debe ser de seda cubierta, para prevenir la producción de las corrientes de Foucault en la masa del conductor.

Los Vatímetros de esta clase fueron ideados por J. A. Fleming, Kelvin y W. Duddell y Mather. W. E. Sumpner, sin embargo, se han ideado formas de vatímetros del dinamómetro, y ha definido las condiciones bajo las cuales estos instrumentos están disponibles para las medidas exactas.

Hay métodos de medir corriente eléctrica por medio de los voltímetros electrostáticos, o de electrómetros del cuadrante adaptados para el propósito, que cuando está empleado también se puede usar los vatímetros electrostáticos. Si los cuadrantes de un electrómetro están conectadas con los extremos de un circuito no inductor en serie con el circuito que absorbe energía, y si la aguja está conectada con el extremo de este último circuito opuesto a el en las cuales la resistencia inducción esté conectada, después la desviación del electrómetro será proporcional a la energía tomada en el circuito, puesto que es proporcional al valor medio (AB) de IC3/4 (A+B)~, donde están los potenciales A y B de los cuadrantes y C es la de la aguja. Esta expresión, sin embargo, mide la energía tomada en el circuito que absorbe energía. En el caso del método del voltímetro de medir energía ideado por W. E. Ayrton y W. E. Stimpner en 1891, fue un voltímetro electrostático empleado para medir la caída del potencial VI de cualquier circuito inductivo en el cual se desee.

La potencia consumida por cualquiera de las partes de un circuito se mide con un vatímetro, un instrumento parecido al electrodinamómetro. El vatímetro tiene su bobina fija dispuesta de forma que toda la corriente del circuito la atraviese, mientras que la bobina móvil se conecta en serie con una resistencia grande y sólo deja pasar una parte proporcional del voltaje de la fuente. La inclinación resultante de la bobina móvil depende tanto de la corriente como del voltaje y puede calibrarse directamente en vatios, ya que la potencia es el producto del voltaje y la corriente.

A-A´: bobina de intensidad o amperimétrica.

M-N : bobina de tensión o voltimétrica.

VATÍMETRO

(Definición II)

Es un instrumento que realiza solo las funciones combinadas del amperímetro y voltímetro y señala directamente la potencia.

Se compone de una bobina con una aguja indicadora, unida a ella, que gira alrededor de un eje, de tal modo que puede oscilar en el campo magnético de la segunda bobina, y esta sometida a un resorte cuyo momento recuperador es proporcional al ángulo girado. El par que tiende a hacer girar la bobina es proporcional al mismo tiempo, a la intensidad de corriente que la recorre y al campo magnético proporcional a la intensidad de corriente en la bobina fija.

Por consiguiente si la bobina fija se conecta como el amperímetro, la intensidad que pasa por ella es proporcional a la intensidad total y su campo magnético es proporcional a esta intensidad. Si la bobina móvil se conecta como el voltímetro, la intensidad de la corriente que la recorre es proporcional a la diferencia de potencial entre los bornes de x.

El vatímetro esta provisto de cuatro bornes, dos correspondientes al amperímetro y dos al voltímetro.

El Vatímetro esta compuesto internamente por un
Voltímetro y un Amperímetro

El Amperímetro: Es el instrumento que mide la intensidad de la Corriente Eléctrica. Su unidad de medida es el Amperio y sus Submúltiplos, el miliamperio y el micro-amperio. Los usos dependen del tipo de corriente, ósea, que cuando midamos Corriente Continua, se usara el amperímetro de bobina móvil y cuando usemos Corriente Alterna, usaremos el electromagnético.

El Amperímetro de C.C. puede medir C.A. rectificando previamente la corriente, esta función se puede destacar en un Multimetro. Si hablamos en términos básicos, el Amperímetro es un simple galvanómetro (instrumento para detectar pequeñas cantidades de corriente) con una resistencia paralela llamada Shunt. Los amperímetros tienen resistencias por debajo de 1 Ohmnio, debido a que no se disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito energizado.

Uso del Amperímetro

Utilidad del Amperímetro

Su principal, conocer la cantidad de corriente que circula por un conductor en todo momento, y ayuda al buen funcionamiento de los equipos, detectando alzas y bajas repentinas durante el funcionamiento. Además, muchos Laboratorios lo usan al reparar y averiguar subidas de corriente para evitar el malfuncionamiento de un equipo

Se usa además con un Voltímetro para obtener los valores de resistencias aplicando la Ley de Ohm. A esta técnica se le denomina el “Método del Voltímetro - Amperímetro”

El Voltímetro: Es el instrumento que mide el valor de la tensión. Su unidad básica de medición es el Voltio (V) con sus múltiplos: el Megavoltio (MV) y el Kilovoltio (KV) y sub.-múltiplos como el milivoltio (mV) y el micro voltio. Existen Voltímetros que miden tensiones continuas llamados voltímetros de bobina móvil y de tensiones alternas, los electromagnéticos.

Sus características son también parecidas a las del galvanómetro, pero con una resistencia en serie. Dicha resistencia debe tener un valor elevado para limitar la corriente hacia el voltímetro cuando circule la intensidad a través de ella y además porque el valor de la misma es equivalente a la conexión paralela aproximadamente igual a la resistencia interna; y por esto la diferencia del potencial que se mide (I2 x R) no varía.

Uso del Voltímetro

Vatímetro

INTRODUCCION

Es un instrumento para le medida de la energía eléctrica, o índice de la energía eléctrica a cualquier circuito. El término se aplica generalmente para describir una forma particular de electro-dinamómetro, consistiendo en una bobina fija del alambre y de un abrazo o de una bobina vecina del alambre suspendida para ser movible. En la construcción general el instrumento se asemeja a un electro-dinamómetro, la bobina fija se llama la bobina actual, y la bobina movible se llama la bobina potencial, y cada uno de éstos arrolla hace sus extremos traer para separar los terminales en la base del instrumento.

La potencia consumida por cualquiera de las partes de un circuito se mide con un vatímetro.

En el desarrollo de este trabajo analizaremos la constitución y funcionamiento del vatímetro.

CONCLUSIÓN

Luego de analizar la constitución y el funcionamiento del vatímetro, podemos decir que gracias a este instrumento capaz de combinar un voltímetro con un amperímetro, es posible obtener una lectura rápida de la potencia de la energía eléctrica presente en un circuito. De no existir este tendríamos que conectar un voltímetro y un amperímetro al circuito para luego a través de la ecuación P = V * I. determinar el valor de dicha potencia.

Su principal utilidad es conocer la cantidad de corriente que circula por un conductor en todo momento, y ayuda al buen funcionamiento de los equipos, detectando alzas y bajas repentinas durante el funcionamiento. Además, muchos Laboratorios lo usan al reparar y averiguar subidas de corriente para evitar el malfuncionamiento de un equipo

Se usa además con un Voltímetro para obtener los valores de resistencias aplicando la Ley de Ohm. A esta técnica se le denomina el “Método del Voltímetro - Amperímetro”

CONSIDERACIONES SEGUNDAS

La energía eléctrica se mide por medio de un vatímetro. Este instrumento es del tipo electro-dinámico. Consiste en un par de bobinas fijas, de una bobina fija y una bobina movible conocida como la bobina potencial. Las bobinas fijas se componen de algunas vueltas de un conductor comparativamente grande. La bobina potencial consiste en muchas vueltas del alambre fino. Se monta en un eje, llevado adentro jeweled los cojinetes, de modo que pueda dar vuelta dentro de las bobinas inmóviles. La bobina movible lleva una aguja que se mueve sobre una escala convenientemente marcada. Los muelles en espiral sostienen la aguja a una posición cero.

Un circuito electro-dinámico simplificado del Vatimetro.

La bobina actual (bobina inmóvil) del vatímetro está conectada en serie con el circuito (carga), y la bobina potencial (bobina movible) está conectada a través de la línea. Cuando la corriente de la línea atraviesa la bobina actual del vatímetro, un campo se instala alrededor de la bobina. La fuerza de este campo es proporcional a la línea actual y en fase con ella. La bobina potencial tiene generalmente un resistor muy grande conectado en serie con ella. Esto es con el fin de fabricar al circuito tan puramente resistente como sea posible. Consecuentemente, actual en el circuito potencial es prácticamente en fase con voltaje de línea. Por lo tanto, cuando el voltaje se aplica al circuito potencial, la corriente es proporcional a la fase con el voltaje de línea.

La fuerza de actuación viene del campo de su bobina actual y del campo de su bobina potencial. La fuerza que actúa en la bobina movible en el instante (que tiende para darle vuelta) es proporcional a los valores instantáneos de la corriente y del voltaje de la línea.

El vatímetro consiste en dos circuitos, cualquiera de los cuales será dañado si la corriente se pasa a través de ellos. Este hecho debe ser acentuado especialmente en el caso de vatimetro, porque la lectura del instrumento no sirve para decir al usuario que se estén recalentando las bobinas. Si se sobrecarga un amperímetro o un voltímetro, el indicador indicará más allá del límite superior de su escala. En el vatímetro, los circuitos potenciales pueden llevar tal sobrecarga que su aislamiento se esté quemando, pero el indicador puede ser solamente marcar la parte encima de la escala. Esto es porque la posición del indicador depende del factor de la energía del circuito así como del voltaje y la corriente. Así, un circuito bajo de energía dará una lectura muy baja en el vatímetro incluso cuando los circuitos actuales y potenciales se cargan al límite seguro máximo. Este grado seguro se da generalmente en la cara del instrumento. Siempre se clasifica distintamente, no en vatios sino en voltios y amperios. El cuadro 1-45 demuestra la manera apropiada de conectar un vatímetro en varios circuitos.

Cuadro 1-45. - Un vatímetro conectado en varios circuitos. SISTEMA Bifásico

METRO Del Vatio-hora

El metro del vatio-hora es un instrumento que mide la energía, el metro del vatio-hora debe tomar en consideración algunos factores.

En principio, el metro del vatio-hora es un motor pequeño cuya velocidad instantánea es proporcional a la energía que pasa a través de él. Las revoluciones totales en un rato dado son proporcionales a la energía total, o a los vatios-hora, consumidos durante ese tiempo.

Las direcciones siguientes deben ser seguidas al leer los diales de un metro del vatio-hora. El metro, en este caso, es un tipo del cuatro-dial.

El indicador en el dial derecho de la figura coloca 1 kilovatio-hora, o 1.000 vatios-hora, para cada división del dial.

Una revolución completa de la mano en este dial moverá la mano de la segunda división del dial uno y colocará 10 kilovatios-hora, o 10.000 vatios-hora. Una revolución completa de la mano del segundo dial moverá la tercera división de la mano una y colocará 100 kilovatios-hora o 100.000 vatios-hora, etcétera.

Metro del vatio-hora.

Por consiguiente, usted debe leer las manos de izquierda a derecha, y agrega tres ceros a la lectura del dial más bajo para obtener la lectura del metro en vatios-hora.

Esquema Eléctrico interno de un Amperímetro

I: Corriente a medir

Ii: Corriente interna

Is: Corriente de Shunt

Ri: Resistencia interna del

Galvanómetro.

Rs: Resistencia Shunt

G: galvanómetro

Rs

Ri

Ii

Is

I

Esquema eléctrico de un voltímetro

RI

RM

Terminal

Terminal