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Instrumentos de Hierro Móvil
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MEDICIONES ELÉCTRICAS IDepartamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
Tipos de instrumentos de Hierro Móvil
Hierro
móvil
De atracción
De repulsión
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Hierro móvil:principio de funcionamientoTipo atracción
NS N S
A B C
Bobina fija
Hierro móvil
Eje de giro
No importa como circule la corriente el hierro móvil gira en el mismo sentido
I I
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Hierro móvil: tipo atracción
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I
I
f
FIGURA 1FIGURA 1
Hierro móvil: tipo atracción
Bobina fija
Hierro móvil
Cilindro
exterior
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Hierro móvil:principio de funcionamientoTipo Repulsión
Bobina fija
Campo H
Hierro móvil
Hierro fijo
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+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Hierro móvil: tipo repulsión
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Hierro Móvil: Tipo Repulsión
Bobina fija
Hierro fijo
Hierro móvil
Ley de deflexión:
i1
A1
Al cerrar A1 la i1 variará de 0 hasta su valor final (I1)
dt
diLRiE 1
1111
Abierto-cerrado
Mutiplicando E1 por i1: 𝐸1𝑖1= 𝑖12𝑅1 + 𝐿1𝑖1
𝑑𝑖1
𝑑𝑡
11 1 1 1
diE i R L
dt
Potencia total
suministradaPotencia disipada en R1
Potencia almacenada
en la bobina L1 (p1)
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Se obtiene a partir de la energía almacenada en la bobina
Circuito equivalente:
Ley de deflexión: Energía almacenada en la bobina
En esta situación la potencia “p1” almacenada en la bobina L1 será: dt
diiLp 1111
2
110
11110
11
011
2
1)(
111
ILdiiLdtidt
diLdtpW
Itt
2
111 IL2
1W
Y la energía “W1” es:
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i1
A1
E1
dt
diLRiE 1
1111
Abierto-cerrado
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W L i 12
2.
C imdWd
dLd
12
2.
C Cdm
12
2
KdLdr
i .
Hierro móvil: Ley de deflexión
12
2
KdLdr
i .
Ley de deflexión
del instrumento
En corriente continua:
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i I t 0 . sen .
tsenIddL
kr.. 22
021
)].2cos1([212
021 tI
ddL
kr
tIIddL
kddL
k rr.2cos
212
021
212
021
2
21
212
021
efddL
kddL
kII
rr
0
2. 2
0
f ( ),l .2 5
f ( ),l . 4
f ( ),l .70 7
f ( ),l 5
1
20 l
A
Hierro móvil: Ley de deflexiónEn corriente alterna:
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Cupla motora en CA tiene dos términos:
- Un término proporcional corriente eficaz cuadrado
- Un término de frecuencia doble a la frecuencia aplicada
- El hierro no puede seguir las oscilaciones y responde al valor medio
- Cupla media en corriente alterna es proporcional a la corriente eficaz de exitación al cuadrado y un término que depende de las características intrínsecas del instrumento: escala cuadrática (dL/dθ)
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• La deflexión depende de la frecuencia y forma de onda
Frecuencia: Aumentos frecuencia
Corrientes inducidas en partes conductoras desmagnetizantes
A mayor frec. ,mayor error
Forma de onda:
Ondas deformadas: Igual Valor eficaz, distinto valor máximo
B depende del Imáx y no del Ief Saturación- Zona III
Aplicaciones en CA
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N.I= 200 a 300 Av.
1 A 300 vueltas
100 mA 3000 vueltas
A
mA
• Amperímetros
• Voltímetros
Límite inferior: 100 mA
Hierro móvil: Aplicaciones
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Amperímetros
• Son esencialmente amperímetros
• Normalmente se los construye de un solo alcance
• Para alcances bajos la limitación es el valor de resistencia de la bobina con consecuente error de inserción
• Alcances menores de 100 mA no se construyen
• En ca y grandes corrientes se usan TI, se pueden medir corrientes de 10.000A
• No se usan shunt alto consumo proporcional al poder multiplicador del shunt
• Alcances que se fabrican: de 100mA hasta 100A
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voltímetros
• Se usan resistencias en serie para ampliar el alcance
• Resistencia en serie no inductiva de manganina
• Resistencia debe ser de aprox. 10 veces el valor de R bob.
Aplicaciones
• Mayor consumo IPBM: 1,5 Watt y el Hierro Móvil: 7 Watt
• Simplicidad constructiva
• Solidez
• Gran capacidad de sobrecarga: hasta 100 veces la corriente nominal durante fracciones de segundos
• El sistema no se daña por sobrecargas
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Temperatura
• Variación de la resistencia de la bobina: en amperímetros no es importante si en voltímetros
• Variación de los elementos mecánicos fijación del sistema móvil y fijo. Aumento de temp. afecta fricción de los pivotes con cojinetes, altera eje rotación, precisión
• Deflexión: NI fijada, si aumenta R bob. , disminuye la I excitación, afecta la deflexión
• Alteración constante elástica del resorte
Hierro móvil: Errores
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Campos magnéticos externos
• Son importantes en todo instrumento con bajo campo excitador
• Son difíciles de calcular para su corrección
• Error depende de: Magnitud del campo exterior, su dirección relativa con el campo del instrumento y de la forma y la posición del instrumento
• Se realizan blindajes con aleaciones de alta permeabilidad
Hierro móvil: Errores
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Errores debido a la variación de la frecuencia
• Variación de la impedancia de la bobina
• Efectos desmagnetizantes, corrientes de Foucolt: se devana la bobina sobre elementos no conductores de plástico
Error por forma de onda
• Mide valores eficaces de ondas deformadas
• Se usan aleaciones de alta permeabilidad y trabaje en zona lineal curva de magnetización
• Corrientes máximas muy elevadas pueden saturar el hierro y medir de menos
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Por histéresis
Para la misma corriente la deflexión del sistema móvil es mayor para corrientes decrecientes
Se corrige.
• Dimensiones pequeñas del hierro
• Materiales de alta permeabilidad
Hierro móvil: Errores