Instrumentos eléctricos de imán permanente y Bobina Móvil
44
INSTRUMENTOS ANALÓGICOS
description
Apunte sobre instrumentos eléctricos
Transcript of Instrumentos eléctricos de imán permanente y Bobina Móvil
INSTRUMENTOS ANALÓGICOS
Ley de DeflexiónCm=Cd
AplicacionesAnálisis de los errores sistemáticos
Estudio de un instrumento
IPBMIPBM
N S
F
F
Imán permanente bobina móvil
Escala Uniforme
Escala Logaritmica
CUPLA ANTAGÓNICA O DIRECTRIZ
C Kd = θ
CUPLA ANTAGÓNICA O DIRECTRIZ
CUPLA DE AMORTIGUAMIENTOCUPLA DE AMORTIGUAMIENTO
C D ddta =θ
CUPLA DE INERCIACUPLA DE INERCIA
iC J J ddt
J ddt
= = =λω θ2
2
N S
Imán permanente bobina móvil
F1
F2
IPBMIPBM
SN
f B l i= . .
C f d B l i dm = =. . . .
C Cm d=
C Kd r= θ
C B l i d Km r= =. . . .θ
θ = B l N dKr
i. . .i
fB
θ = = ′GKr
i K i.
IPBM: Ley de Deflexión
mV
a b
i mAmax = ⋅ ⋅15 20Ra
RsIs
Ia
I
RsR
na= −1
U I Rs≅ .
45 ...60..75.. 100...150...300 mV45 ...60..75.. 100...150...300 mV
IPBM: Amperímetros
1nR
saR −= 1n
Rs
aR −=
mV
a b
A50Ia μ=
I=100 mA
200010.501.0
IIn 6a
=== −
Ω=−
=−
= 5013,212000
50001n
RR ashunt
Datos:
Ra = 5000 Ω
Ia = 50 μA
I = 100 mA
IPBM: Amperímetros
RI a
rC
R s
I
a
I
45 60 75 100 150 300 mV
IPBM: Amperímetros
IPBMIPBM
M
IPBMIPBM
)1m(RR am −=
aUUm =
mV
U
Rm
Ua Ra
R R Rv m a= +
RU
vCaracterística ohm/volt
IPBM: Voltímetros
ama IRUU +=
a
m
a RR1
UU
+=
mV
U
Rm
Ua Ra
u U to= senω
i I to= senω
dttsenIIt
00T
1med ω= ∫
ImedI= 0π
efmed V.45,0V =
IPBM c/Rectificador (voltímetros)
Pspice
dtvT1V
T
0tmedio ∫=
[ ]π
=ω−π
=ωωπ
= ππ
∫ 000
00medio
VtcosV1)t(dtsenV21V
00
medio V318.0VV =π
=
V18,3Vmedio =
+
-
dtvT1V
T
0tmedio ∫=
[ ]ππ
ω−π
=ωωπ
= ∫ 000
0medio tcosV1)t(dtsenV1V
00
medio V637.0V2V =π
=
V5.31Vmedio =
dtvT1V
T
0tmedio ∫=
V5.31Vmedio = *1.11=35 V
dtvT1V
T
0
2teficaz ∫=
2VV 0
eficaz =
V35Veficaz =
µA
U
Rm
RaR 1
0.2 0.4
14K
35K
i
u
1
IPBM c/Rectificador
La resistencia R1 se utiliza para que el diodo trabaje en la zona lineal
-Uz
-Iz
IPBM Lupa de Tensión
Pspice
EE
R
R R R1 2R0i
X EE
R
R R R1 2R0i
X
IPBM óhmetro serie
X
mA R1
R2
IxE
R Xo= +
X=0I Ix max=Imax
ERo
=
IPBM óhmetro serie
X
mA R1
R2
F II
x
o XRo
= = =+ +1
11
1 β
IPBM óhmetro serie
F
β1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
E
R
X
riRa
ρ∞ ++=== 1
XpR
x
11
11
IIF
ρ
IPBM óhmetro paralelo
F
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
X
mA R1
R2
E
R
X
riRa
IPBM óhmetros
Problemas
INSTRUMENTOS ANALOGICOS
IPBMIPBM
La bobina móvil de un IPBM tiene una resistencia interna de 100 ohms, y necesita de 1 mA de c.c. para deflexionar a fondo de escala. Se coloca una resistencia derivadora Rsh, con un valor de 100 ohms, en paralelo con la bobina.
Los diodos D1 y D2 tienen una resistencia directa de 400 ohms y se supone una resistencia inversa infinita. Para una escala de 10 V calcular:
a) El valor de Rmb) La S [ohm/Volt] en c.a.c) La S [ohm/volt] en c.c.
Sensibilidad del IPBM en c.c. y en c.a. - Problema
En la Fig. se muestra parte de un multímetro en el cual la R3 se ha quemado.Si el instrumento tiene una Ri=2kΩ averiguar el valor de R3 para poder reemplazarla.
Pspice
50uA
2975
Problema 1 Responda a las siguientes preguntas: 1) Determinar el valor de la resistencia necesaria para construir un voltímetro de 0-1V, si se
tiene un medidor de 0-1 mA con una resistencia interna de 125Ω. Exprese la sensibilidad en ohm/Volt del instrumento.
2) ¿Cuál es el valor de la resistencia de derivación requerida para que un galvanómetro de 50
μA con una resistencia interna de 250Ω, pueda medir de 0-500 mA? 3) ¿Qué resistencia en serie se requiere para ampliar la escala de 0-200V de un medidor con
20000Ω/V, a 0-2000 V?
IPBMIPBM
Problema 2 Se estudiará un multímetro cuyos datos se encuentran en las figuras 1 a 4. 1) Identificar el circuito de medida de corriente continua y redibujarlo de forma esquemática.
Explicar el funcionamiento del amperímetro al variar la escala de medida. 2) La resistencia R12 del circuito se ha quemado. Determinar el valor de la misma
explicando las operaciones realizadas. 3) Se utilizará el amperímetro para medir la corriente de entrada a un equipo. El equipo tiene
una resistencia interna de aproximadamente 50 KΩ y se alimenta con una fuente de tensión continua ideal de valor VL. a) ¿Qué error de medida se comete si VL = 2V ? Explique los resultados obtenidos b) ¿Qué error de medida se comete si VL = 35V ?
4) Se desea poder medir corriente alterna con el multímetro. Para ello se diseñará un
accesorio a conectar a la entrada del mismo. El accesorio consiste en un rectificador de onda completa y un resistor (Rx) en paralelo con la salida del rectificador. Para medir corrientes alternas de hasta 500mA (RMS) se utilizará el selector de rangos del multímetro en la posición 250mA DCA. Determinar el valor de Rx explicando las operaciones realizadas.
eabK K B i
dh= 1 . . .
APLICACIONES:MEDICION DE ALTAS CORRIENTESMEDICION DE ALTAS TENSIONESMEDICION DE POTENCIA
IPBM efecto Hall
eabK K B i
dh= 1 . . .
IPBM efecto Hall:Medición de corriente
eabK K B i
dh= 1 . . .
IPBM efecto Hall:Medición de tensión
B R2
1R
IPBM efecto Hall:Medición de potencia
INSTRUMENTOS DE IMANPERMANENTE
Y BOBINA MOVILCOCIENTIMETRO - LOGOMETRO
90º -θ θ
F F
f 2f 1
2 1
I2 I
1
f 1f 2
B
θ
90º -θ θ
F F
f 2f 1
2 1
I2 I
1
f 1f 2
B
θ
1
221 I
I = tg cosI = sen I θ∴θθ
ϑ=ϑ= senIlBNsenFf 11
ϑ=ϑ= cosIlBNcosFf 22
ϑ== senIKafC 11m1
ϑ== cosIKafC 22m2
IPBM: Logómetros
I1 I2
ϑ=⇒=θ tgKRR
RII = tg x
x
1
2
IPBM: Logómetros
U
R Rx
N S
0 20 40 60 800
2
4
6Rx
θ
R Rx
N S
IPBM: Logómetros
Megger
I.P.B.M.: ERRORES SISTEMÁTICOSI.P.B.M.: ERRORES SISTEMI.P.B.M.: ERRORES SISTEMÁÁTICOSTICOS
• Variación de la temperaturaModificación de la constante motora-0,02%/ºCModificación de la constante elástica+0,04%/ºC
Variación de la resistencia de la bobina-0.4%/ºC
• Estabilidad del imán• Influencia de los campos magnéticos
externos• Aparición de efectos termoeléctricos
R R ra= +
)1()1( trtRR MnCua Δ++Δ+=′ αα
CCu oΩ−= 310.4α
CMn oΩ−= 610.6α
tRRRR Cua Δ=−′=Δ α.
tCurRR
RR
a
a Δ= +Δ α
I I
I a
s I
r
R
R a
s
IPBM: Errores Sistemáticos
+ − − = −0 04 0 02 0 4 0 38, , , ,% % % %o o o oC C C C
Kr G Ra
0.04 -0,02
IPBM: Errores Sistemáticos
