mediciones x 1

7/25/2019 Mediciones x 1

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Escuela de IngenierEscuela de Ingenieras Elas Elctrica, Electrctrica, Electrnica y de Telecomunicacionesnica y de Telecomunicaciones

Profesor: Gabriel Ordez Plata

Mediciones elctricas X


Sistema

Elctrico

Principios de operaciPrincipios de operacin de los instrumentosn de los instrumentos

de medida analde medida analgicosgicos

Vltmetro

Amprmet ro


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C.C / C.A

C.C / C.A

Analgico

Digital

Procesamiento de

seales

Electrnico

C.AInduccin magnticaInduccin

C.C / C.A

C.C / C.A

Acc in directa

Acc in indirecta

Efecto trmico de la

corriente

Trmico

C.C / C.AInteraccin

electroesttica

Electroesttico

C.C / C.AInteraccin entre

corrientes

Electrodinmico

C.C

C.C

C.C / C.A

Imn mvil

Bobina mvil

Hierro mvil

Interaccin entre

corrientes y campos

magnticos

Electromagntico

Campo deaplicacin

SubclasePrincipio de operacinClase




GalvanGalvanmetrometro DDArsonvalArsonval (IPBM)(IPBM)



Referencia: Instrumentos y Mediciones.Adrin E. Ronconi, Universidad Nacional de Quilmes


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puntero

escala

Fuerza

restauradora

Fuerza

deflectora

bobina

Resorte








Referencia: Measurement, Instrumentation, and Sensors Handbook CRCnetBase, 1999


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NBlIF=

IkNBldIFdT ii ===

ri kIk =

Ik

krrr

i==

mRR

VI

+=

( )VRRkkrr

car

i

+==

VVltmetro electromagnltmetro electromagntico: basado entico: basado en GalvanGalvanmetrometro

DDArsonvalArsonval




Bajo consumo de potencia

La corrientes a plena escala son pequeas

El instrumento es relativamente inmune a losefectos de campos magnticos parsitos

La escala del instrumento es lineal

Como vltmetro tienen una sensibilidad alta

Constante de tiempo pequea que le permite unarpida respuesta a los cambios de la corriente

Bajo costo



CaracterCaractersticas del Galvansticas del Galvanmetrometro DDArsonvalArsonval (IPBM)(IPBM)


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Las aplicaciones ms comunes de esteinstrumento son:

Vltmetro CC

Ampermetro CC

Ohmetro

Vltmetro y Ampermetro de CA



Aplicaciones del GalvanAplicaciones del Galvanmetrometro DDArsonvalArsonval (IPBM)(IPBM)




VVltmetro de corriente continualtmetro de corriente continua

Vltmetro configuracin serie

Vltmetro configuracin paralelo


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Ampermetro de corriente continuaAmpermetro de corriente continua




OhmetroOhmetro

Ohmetro configuracin serie

Ohmetro configuracin paralelo


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MultMultmetrometro analanalgicogico

Referencia:http://www.labc.usb.ve/mgimenez/Lab_Circ_Electronicos_Guia_Teorica/Cap6.pdf


MediciMedicin de tensin de tensin y corriente en sistemas de corrienten y corriente en sistemas de corriente

alterna con el Galvanalterna con el Galvanmetrometro DDArsonvalArsonval



Referencia: HANDBOOK FOR ELECTRICITY METERING 10TH EDITION, 2002


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Principio de funcionamiento de las pinzas de corrientePrincipio de funcionamiento de las pinzas de corriente



Referencia: http://www.major-tech.com/products/popups/leakage.htm


Pinzas de mediciPinzas de medicin de tensin de tensin y corriente tensin y corriente tensin yn ycorriente con el Galvancorriente con el Galvanmetrometro DDArsonvalArsonval



Referencia: HANDBOOK FOR ELECTRICITY METERING 10TH EDITION, 2002


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MiiLiLi

e 212

2

21

2

1

22++=

Instrumentos electrodinmicos: Estos instrumentos

constan de dos bobinas una fija y otra mvil, por lascuales circula corrientes proporcionales a las

cantidades a medir. La energa almacenada en el campo

magntico de las bobinas es:

Siendo i y L las corrientes e inductancias asociadas con

cada bobina, y M la inductancia mutua entre ellas. El

torque entre las dos bobinas es igual a:

d

dMii

d

de21==




Instrumentos electrodinmicos

El torque restaurador no depende de las inductancias L1 y

L2, ya que el desplazamiento no depende de estas

inductancias.

En el ancho de banda permitido, la indicacin no es afectada

por la forma de onda.

Con los elementos apropiados (resistencias, shunts) estos

instrumentos pueden configurarse para medir valores

eficaces de tensiones, corrientes y la potencia media de un

sistema.Estos instrumentos pueden tener una clase entre 0,1 y 2. En

la actualidad son utilizados en la industria. El ancho de

banda puede llegar a ser de 2 KHz.




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Instrumento

electrodinmico




Instrumento

electrodinmico




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Instrumento electrodinmico



Referencia: Instrumentos y Mediciones.Adrin E. Ronconi, Universidad Nacional de Quilmes


( )cos)()()()(1

00

mf

T

fm

T

fm ICIdttitiT

CdttitCi

TiT ===




MiiLtiLti

e mfmf ++=

2

)(

2

)(2

21

2

( )

d

dMtiti

d

det mfi )()(==

d

dMC=

)()()( titCiddet mfi ==


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( )cos)()()()(1

00

mf

T

fm

T

fm ICIdttitiT

CdttitCi

TiT ===

( ) cosmfs

IIk

Cr=




( ) ( ) ( )tr

ktkt sss ==

( ) ( ) ( )titik

Crt mfs

=

( ) ( )tt si =






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R

VII mf ==

2

2

2

Vk

R

V

k

Cr vs

==

Vltmetro electrodinmico






Wattmetro electrodinmico


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( )

d

dMtiti

d

det mfi )()(==

( )( )tvktititi

m

f

1)(

)(

=

=

PkdttitvT

k

dttvktCiTi w

T

w

T

T ===

00

1 )()()()(1

Pk

krs

w=



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Medida de potencia activa a la frecuencia del sistema

Sistema trifsico de cuatro hilos




Sistema trifsico de tres hilos



Medida de potencia activa a la frecuencia del sistema


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Instrumentos de induccin: El funcionamiento de este

instrumento se basa en la induccin de pares

electromagnticos debidos a la interaccin entre los

campos magnticos generados por una seal de tensin y

otra de corriente en un disco metlico (generalmente de

aluminio) y es el principio de medicin de energa

elctrica analgico




Medidor de energa de induccin

No deben estar en fase en el t iempo.

Deben estar aplicados en dos lugaresdiferentes del elemento mvil a lo largo dela direccin del movimiento propuesto.

Un contador de energa analgico funciona bajo elsiguiente principio: Para producir torque sobre unelemento mvil, sobre ste deben actuar dos flujosalternos que cumplan con las siguientes condiciones:




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La bobina de tensin es altamente inductiva, porlo tanto la corriente que circula por ella y porconsiguiente el flujo magntico se atrasa 90 conrespecto a la tensin.

La bobina de corriente tiene pocas espiras y estadevanada sobre material magntico, porconsiguiente es inductiva. El factor de potencia deesta bobina esta entre 0,5 y 0,7 es decir el ngulode atraso entre 60 y 45. El efecto de laimpedancia de esta bobina es despreciable conrelacin a la impedancia de la carga.

La tensin y la impedancia de la carga son las quedeterminan el ngulo de fase entre las corrientesque generan el flujo magntico









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( ) cos21 VIkk =



( ) =2

1

2

1

cos

t

t

t

t

dtkVIdt


kEN=


Conexin de medidores de energa elctrica en sistemastrifsicos

Los medidores de energa elctrica de sistemas trifsicos

se disean a partir del medidor monofsico ya seasumando las estimaciones obtenidas con dos o tres

medidores monofsicos o desarrollando un sistema de

medicin trifsico que al final corresponde a la

combinacin de sistemas monofsicos.




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Contador trifsico de dos elementos




Contador trifsico de tres elementos




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Instrumentos electroestticos: Estos instrumentosconstan de electrodos fijos y mviles (discos o placas)

que estn aislados entre si, formando un condensador.

La energa almacenada por el condensador es igual a:

( ) ( )[ ]2

2

1tvctw =




Instrumentos electroestticos

d

dw=

El torque debido a la atraccin entre electrodos es:

El torque de restauracin (suministrado por un

resorte), es proporcional al desplazamiento angular

. Si la constante de tiempo del sistema mecnico es

grande comparada con el perodo de aplicacin del

torque, la deflexin del indicador es funcin delvalor eficaz de la tensin:

d

dcVk

2

2

1=




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Donde V es la tensin eficaz y k una constante. Si dc/d es

constante, la deflexin del indicador ( ) depende del

cuadrado de V. Las escalas de los instrumentos son

graduadas para indicar V. En el ancho de banda

permitido, la indicacin no es afectada por la forma de

onda.

Combinado el vltmetro electrosttico con un shunt, puede

disearse un amprmetro. Tambin se pueden disear

medidores de potencia con este principio. Estos

instrumentos pueden tener una clase entre 0,25 y 1. Suaplicacin ms importante es en la medicin de tensiones

altas.

Instrumentos electroestticos






Vltmetro electroesttico


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Vltmetro electroesttico

2

21 cVW =

skds

dCV

ds

dWF r===

2

2

rkd

dCV

d

dW

T === 2

2




Rip 2=

Instrumentos trmicos: Estos instrumentos operan

midiendo el incremento de la temperatura de un

elemento con resistencia R que se calienta por la

circulacin de una corriente elctrica . La potencia

disipada por esta resistencia es:

Si la constante trmica es grande comparada con las

constantes de la seal elctrica y si adems la resistencia

es constante y la prdida de calor es proporcional al

incremento de temperatura se tiene que:2)( kItemp =




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Instrumentos trmicosDentro del ancho de banda permisible, el aumento de

temperatura del elemento calentador es funcin del valor

eficaz de la corriente sin importar su forma de onda. El

ancho de banda puede ir desde los 10 Hz hasta 50 MHz.

La temperatura se mide con una termocupla, que tiene su

punta caliente en contacto con el elemento calentador y la

punta fra al ambiente.

Con instrumentos que utilicen dispositivos monolticos

para las laminas de calentamiento, transistores para sensarla temperatura y amplificadores se pueden construir

vltmetros digitales para medidas con clase entre 0,01 y 0,1




Instrumentos trmicos




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Instrumentos trmicos para medir tensin o corriente

A B

CD

i Galvanometro

DArsonval




Wattmetro trmico

Las caractersticas de este wattmetro son las siguientes:

S


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Si iL = 0:

rR

viii p

+===

2221

021 == eee

0Li[ ]

[ ]Lp

Lp

p

LL

kiii

kiii

iii

kir

Siii

=

+=

=+

==

2

12

1

2

1

21

21

( ) [ ] [ ] +== 22

122

211

41

41 LpLp kiikiikiike

( ) ( ) PktitvkiikkeTTLp

=== 1



Wattmetro trmico




Wattmetro trmico

mediciones x 1

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