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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

4

Hierro móvil: tipo atracción



5



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

7



+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

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

11



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


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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


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