Tecnologa elctrica

Tecnologa elctrica. Grado Superior Mecatronica

Aparatos de

Medicin de

Magnitudes

elctricas

ANALOGICO DIGITAL

CONEXIONES

JONATAN GONZLEZ MARIINDICE

1st Introduccin

Errores de medida

Clases de aparatos de medida en funcin de su precisin

2nd Clasificacin de los aparatos de medida.

Analgicos.

Elementos constructivos internos

Elementos constructivos

Medida

Digitales

Elementos constructivos

Medida.

Identificacin de los aparatos de medida

Categoras de medicin (conforme a IEC/EN 61010-031)

3rd Aparatos de medida en funcin de la magnitud a medir

Ampermetro

Voltmetro.

Vatimetro.

Varmetro

Frecuencimetro

Ohmetro.

Megaohmetro.

Medida de la rigidez dielctrica.

Telurmetro Fasimetro.

Contadores de energa

Otros aparatos de utilidad en el mantenimiento elctrico

Sincronoscopio

Comprobador de fase (busca polos)

4th Transformadores de medida

Transformador de tensin

Transformador de intensidad

5th Aparatos de medida digitales

Polmetro o multimetro.

Pinza ampermetrica (multimetro)

Comprobador de aislamiento.

Comprobador de instalaciones elctricas

Analizador de redes trifsicas.

Detectores de campo magntico giratorio de sistemas trifsicos.

Indicador de rotacin de fases.

Medidor de intensidad de campos magnticos.

INTRODUCCIN:

En electricidad es de vital importancia el conocimiento y manejo de los aparatos de medida, ya que se utilizan constantemente en multitud de comprobaciones, toma de datos, verificacin de circuitos, diseo, clculos posteriores y, en general, en todos aquellos casos en que sea necesario conocer alguna de las magnitudes elctricas de cualquier circuito o instalacin. Para medir correctamente con cualquier aparato de medida es necesario conocer su funcionamiento, forma de conexin y e interpretar los smbolos impresos en el cuadrante del mismo. En general, todo aparato de medida ha de cumplir la condicin de que al colocarse en el circuito que se desea medir, no altere las condiciones de funcionamiento del mismo. Errores de medida

Las fuentes de error se suelen dividir en:

1.- Error humano, se deben a despistes, desconocimiento de cmo realizar la medida, etc.. Se corrigen siendo cuidadoso. Este tipo de error suelen ser graves. 2.- Errores sistemticos, tienen su fuente en los aparatos de medida debido a una mala calibracin de stos o por operar fuera de sus lmites normales de funcionamiento (por ejemplo intentar medir la amplitud de una seal con una frecuencia de 60 MHz con un osciloscopio con un ancho de banda de 50 MHz). Se corrigen empleando instrumentacin adecuada. 3.- Errores de resolucin. Son debidos al mnimo cambio en la magnitud que es capaz de medir el instrumento. No podemos nunca medir con menor error que la precisin del instrumento de medida. La resolucin de un instrumento deber ser mayor o igual que su exactitud. Clases de aparatos de medida en funcin de su precisin

Clasificacin de los aparatos de medida.

Analgicos.

Elementos constructivos internos

La magnitud medida se traduce en unaseal analgica. Tienen un sistema que traduce la medida (traductor) y un sistema que nos indica la medida (indicador). Dependiendo del sistema que se utilice como indicador, existen diferentes tipos de aparatos:

a. Magnetoelctricos:constan de una bobina y un imn que producen dos campos magnticos, uno mvil y otro fijo. Segn sean los campos magnticos se denominan: De imn mvil:el imn permanente es el elemento mvil. De cuadro mvil:la bobina produce el campo magntico mvil. Son los que se usan actualmente. La aguja indicadora va acoplada a la bobina que gira libremente entre los polos del imn permanente. La corriente que se va a medir se hace llegar a la bobina, donde crea un campo magntico contrario al del imn, que hace girar la bobina, y por tanto, la aguja, hasta un punto en la escala del aparato proporcional a la intensidad que recorre la bobina. Slo se emplean para corriente continua. Tienen gran precisin y sensibilidad. Son: ampermetros, voltmetros, hmetros, etc.

. Electromagnticos (o de hierro mvil):formados por una bobina con un interior constituido por dos ncleos de material ferromagntico, uno fijo y otro mvil, este ltimo conectado a la aguja indicadora. Funcionan porque al circular corriente (la que se quiere medir) por la bobina se origina una campo magntico que imanta los dos ncleos con la misma polaridad, originndose una repulsin que hace girar el ncleo mvil. El campo magntico es proporcional a la corriente que atraviesa la bobina. Se usa para ampermetros y voltmetros tanto de corriente continua como alterna.a. Electrodinmicos:formados por dos bobinas, una fija y otra mvil, concntricas, que son atravesadas por la corriente que se quiere medir, crendose en ambas bobinas campos magnticos que hacen que la bobina mvil gire moviendo la aguja indicadora. Se usan para ampermetros, vatmetros y voltmetros tanto de corriente continua como alterna.b. De induccin:estn formados por un electroimn atravesado por una corriente alterna que da lugar a un campo magntico variable. En el entrehierro del imn tienen un disco de aluminio que va acoplado a la aguja indicadora y que es mvil. En dicho disco se originancorrientes de Foucaultque dan lugar a un campo magntico opuesto al del imn, detenindose la aguja en una determinada posicin de la escala. Se usan para ampermetros y voltmetros de corriente alterna.. Electrotrmicos:se basan en elefecto Joule. Actualmente, los ms usados tienen una lmina bimetlica formada por dos metales con distinto coeficiente de dilatacin unidas longitudinalmente. Cuando esta lmina es atravesada por la corriente elctrica, el metal con mayor coeficiente de dilatacin se alarga, curvando la lmina, este movimiento se transmite a la aguja indicadora que se mover por la escala. Se usa para ampermetros y voltmetros tanto de corriente continua como alterna. Categoras de medicin conforme a IEC/EN 61010-031 A fin de simplificar la clasificacin del accesorio de medicin que se usa en cada caso, la norma IEC/EN 61010-031 ha establecido varias categoras que fijan en qu lugar del suministro de red puede trabajarse y define los correspondientes requisitos para la categora respectiva. Anteriormente (hasta 2002), las categoras de medicin definidas actualmente en la norma IEC/EN 61010-031 eran calificadas como categoras de sobretensin. Esto se debe a que la clasificacin se orientaba, ante todo, a las sobretensiones que pueden presentarse en una red. En la norma IEC/EN 61010-031 hay cuatro categoras diferentes de medicin, abreviadas como CAT. En los productos encontrar la especificacin CAT y a continuacin el nmero para la tensin nominal. Como regla general, se aplica lo siguiente: Cuanto mayor es la CAT, mayores son los requisitos de seguridad del producto. CAT I CAT II CAT III CAT IV

CAT I Vlida para objetos de medicin no conectados al suministro de red. Aqu o bien no aparece ninguna sobretensin o bien aparecen sobretensiones muy especficas que, sin embargo, no han sido establecidas en la coordinacin de aislamientos. Para establecer los requerimientos para esta CAT se necesita saber tambin qu sobretensiones pueden aparecer. En el futuro entrarn en CAT I todos los objetos de medicin que no pueden clasificarse entre CAT II y CAT IV. CAT II Es vlida para mediciones en equipos conectados a la red o que reciben suministro de red pero que no son parte de la instalacin. CAT III Es vlida para mediciones dentro de instalaciones domiciliarias o de edificios. CAT IV Vale para mediciones en la fuente de la instalacin (etapa de alimentacin). dentro de equipos elctricos tales como electrodomsticos (establecimientos de reparacin). Ejemplo: Mediciones en cajas de fusibles y armarios de mando media tensin, contadores elctricos, conexin a cables areos (operarios de empresas de suministro elctrico). Aparatos de medida en funcin de la magnitud a medir

Ampermetro

Unampermetroes un instrumento que se utiliza para medir laintensidad de corrienteque est circulando por uncircuitoelctrico.En trminos generales, el ampermetro es un simplegalvanmetro(instrumento para detectar pequeas cantidades de corriente), con una resistencia en paralelo, llamada "resistencia shunt". Disponiendo de una gama de resistenciasshunt, se puede disponer de un ampermetro con varios rangos o intervalos de medicin. Los ampermetros tienen una resistencia interna muy pequea, por debajo de 1ohmio, con la finalidad de que su presencia no disminuya la corriente a medir cuando se conecta a uncircuito elctrico.UtilizacinPara efectuar la medida es necesario que la intensidad de la corriente circule por el ampermetro, por lo que ste debe colocarseen serie, para que sea atravesado por dicha corriente. El ampermetro debe poseer una resistenciainterna lo ms pequea posible con la finalidad de evitar una cada de tensin apreciable (al ser muy pequea permitir un mayor paso de electrones para su correcta medida)

Voltmetro.

Unvoltmetroes un instrumento que sirve para medir ladiferencia de potencialentre dos puntos de uncircuito elctrico.Clasificacin de los voltmetrosPodemos clasificar los voltmetros por los principios en los que se basa su funcionamiento:

Voltmetros electromecnicosEstos voltmetros, en esencia, estn constituidos por ungalvanmetrocuya escala ha sido graduada envoltios. Existen modelos paracorriente continuay paracorriente alterna.

Voltmetros vectorialesSe utilizan con seales demicroondas. Adems del mdulo de la tensin dan una indicacin de su fase. Se usa tanto por los especialistas y reparadores de aparatos elctricos, como por aficionados en el hogar para diversos fines; la tecnologa actual ha permitido poner en el mercado versiones econmicas y al mismo tiempo precisas para el uso general. Son dispositivos presentes en cualquier casa de ventas dedicada a laelectrnica.

Voltmetros digitalesDan una indicacinnumricade la tensin, normalmente en unapantallatipoLCD. Suelen tener prestaciones adicionales como memoria, deteccin de valor de pico, verdadero valor eficaz y otras funcionalidades.

El sistema de medida emplea tcnicas de conversin analgico-digital (que suele ser empleando un integrador de doble rampa) para obtener el valor numrico mostrado en una pantalla numrica LCD.

UsoPara efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltmetro ha de colocarseen paralelo; esto es, en derivacin sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el voltmetro debe poseer unaresistenciainterna lo ms alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que dara lugar a una medida errnea de la tensin. VatimetroElvatmetroes un instrumentopara medir lapotencia elctrica. El dispositivo consiste en un par debobinasfijas, llamadas bobinas de corriente oamperimtrica, y una bobina mvil llamada bobina de potencial ovoltimtrica.

Las bobinas fijas se conectan enseriecon el circuito (amperios ), mientras la mvil se conecta enparalelo (voltios). Adems, en los vatmetrosanalgicosla bobina mvil tiene una aguja que se mueve sobre una escala para indicar la potencia medida.

Por tanto, un vatmetro no slo se clasifica envatios, sino tambin envoltiosy amperios.

VarmetroElvarmetroes uninstrumentopara medir laenerga elctricareactiva en una seccin de una lnea de alimentacin.

En los circuitos elctricos de corriente alterna y directa, la potencia total est dada por la combinacin de dos contribuciones separadas:

1. la potencia activa, medida envatios, responsables de la gran mayora de los fenmenos visible (calor, elevacin, etc.).

2. la potencia reactiva, (fuera de fase de 90 ) con respecto a la potencia activa, medida envoltios amperios reactivoso VAR (dimensionalmente igual a los vatios), responsable de los campos electromagnticos que varan.ejemplo en el funcionamiento de los motores elctricos y otros fenmenos secundarios.

FrecuencimetroUnfrecuencmetroes un instrumento que sirve para medir lafrecuencia, contando el nmero de repeticiones de una onda en la misma posicin en un intervalo de tiempo mediante el uso de un contador que acumula el nmero de periodos.Segn elsistema internacionalel resultado se mide enHertzios(Hz).Para efectuar la medida de la frecuencia existente en un circuito, el frecuencmetro ha de colocarse enparalelo, en derivacin sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el frecuencmetro debe poseer unaresistenciainterna alta, para que no produzca un consumo apreciable, lo que dara lugar a una medida errnea. Ohmetro.Unhmetroes un instrumento para medir laresistencia elctrica.

El diseo de un hmetro se compone de una pequeabaterapara aplicar unvoltajea la resistencia bajo medida, para luego, mediante ungalvanmetro, medir lacorrienteque circula a travs de la resistencia

Megaohmetro.

En si, este instrumento sirve para determinar si hay fugas presentes en determinados circuitos elctricos, se basa en aplicar tensiones de acuerdo a la tensin nominal del equipo, para no daar el aislamiento, pero la intensidad de corriente es muy baja, de esta manera el equipo, realiza una sencilla ecuacin para obtener la resistencia total medida si es que el circuito cierra (R=V/I).La idea es hacer una prueba, pero que sta no sea destructiva.Se mide entre un borne del equipo y la carcasa que debe ser metlica, la cual se conecta a tierra. Medida de la rigidez dielctrica. La medida de la rigidez dielctrica sirve principalmente para indicar la presencia de contaminantes como agua o partculas. Un valor bajo de rigidez dielctrica puede indicar que uno o ms de estos contaminantes estn presentes. Sin embargo, un valor elevado de rigidez dielctrica no indica necesariamente la ausencia de todo contaminante. TelurmetroEn el tema de laseguridadelctrica unsistemade puesta atierraes de vital importancia para brindar seguridad a las personas en primer lugar y para la proteccin de equipos sensibles a las sobretensiones. El telurmetro es un aparato que nos permite realizar lamedicinde una puesta a tierra en parmetros de voltaje y resistencia para comprobar su correcto funcionamiento.Tipos de telurmetro TELUROMERO ANALGICOLa forma yprocedimientopara medir la resistencia de la puesta a tierra es la misma la nica diferencia es que elvalorobtenido lo marcar la aguja y este depender de laescalaque se este utilizando

TELURMETRO DIGITALSon lo que actualmente son mayormente utilizados y su utilizacin es mas precisa al arrojarnos un nico valor en el display eliminndose as los errores de medicin por paralelaje

Para que nos sirve averiguar conocer la resistencia de la puesta a tierra?Para mantener la seguridad de las personas que trabajen o estn en contacto con las instalaciones, se hace necesario un sistema de puesta a tierra as como mantener en condiciones ptimas de operacin los distintos equipos de laredelctrica.

Las distintas medidas que se hacen de la puesta a tierra y de la resistividad del terreno tienen por objeto garantizar sta seguridad, no slo en condiciones normales de funcionamiento, sino tambin ante cualquier circunstancia que anule el aislamiento de las lneas

Existen dos parmetros importantes a la hora de disear o efectuar elmantenimientode un sistema de puesta a tierra: la resistencia de puesta a tierra (medida en ohmios) y la resistividad del terreno (medida en ohmios metro).

Fasimetro.El Fasmetro es un instrumento para medir la diferencia de fase en circuitos de corriente alterna(factor de potencia). Este basicamente mide el desfase entre el Voltaje y la corriente, permitiendo asi calcular el Factor de potencia del circuito.Se definefactor de potencia, f.d.p., de uncircuitode corriente alterna, como la relacin entre la potencia activa, P, y la potencia aparente, S. Si las corrientes y tensiones son seales perfectamente sinusoidales.

INCLUDEPICTURE "../../../DOCUME~1/ADMINI~1/CONFIG~1/Temp/moz-screenshot-1.png" \* MERGEFORMAT Tiene en su interior unabobinade tensin y una de corriente dispuestas de tal forma que si no existe defasaje, la aguja est en cero (al centro de la escala).El fasmetro puede ser inductivo o capacitivo, dependiendo del tipo de receptor, segn predominen las bobinas o los condensadores.

Principio de funcionamiento del fasmetro:Este sistema medidor contiene dos bobinas de intensidad conectadas en serie y recorridas por la corriente de una fase. El sistema voltimtrico se encuentra instalado sobre el rotor y consta de tres bobinas conectadas en estrella y alimentadas por la tensin de la fuente trifsica. Solidario al eje del motor se halla montado la aguja que indicar sobre la escala el factor de potencia. Este sistema medidor no requiere momento antagonista y por lo tanto la lectura es independiente de las variaciones de carga o de tensin. El funcionamiento responde al hecho de que el campo magntico giratorio del circuito voltimtrico generado en el rotor se orienta respecto del campo magntico amperimtrico, generado por las bobinas de intensidad. Al variar el desfasaje vara el instante en el cual la resultante del campo magntico giratorio se orienta en el mximo del circuito de intensidad. Esto produce una modificacin en la posicin relativa de ambos campos magnticos. Esto se refleja en la posicin de la aguja que indica el cos en la escala del fasmetro. Debemos vigilar la polaridad relativa, ya que si se cambia, nos dara desfases contrarios, es decir, capacitivoscuando fuesen inductivos e inductivos cuando fuesencapacitivos.

Contadores de energaEs por todos conocida la definicin de potencia como la energa consumida o producida por unidad de tiempo.

Para el caso que nos ocupa, nos interesa medir el consumo de energa, por lo que la expresin anterior quedar:

Es decir, nos bastar con conocer la potencia que una instalacin consume en cada instante y durante cunto tiempo la consume. Puesto que la potencia activa la medimos en vatios y el tiempo en horas, tendremosWhcomo unidad de consumo de energa elctrica o en su defecto, si las cantidades son elevadas utilizaremos los mltiplos (1 kWh = 103Wh).

El aparato que utilizaremos para tal fin es elcontador de induccin, cuya constitucin puede verse en la imagen inferior.

Las partes ms destacadas son:

1. Bobina voltimtrica. De hilo fino y de muchas vueltas, conectada en paralelo con la carga.

2. Bobina amperimtrica. De hilo grueso, conectada en serie con la carga.

3. Estator. Confina y concentra el campo magntico.

4. Rotor. Disco de aluminio.

5. Freno magntico del rotor.

6. Eje con tornillo sinfn.

7. Relojes contadores.

El funcionamiento del contador es el siguiente:

Las bobinas de tensin e intensidad generan un flujo magntico debido al paso de la corriente que alimenta a la carga y ese flujo magntico genera en el disco unas corrientes de Foucault. Estas corrientes generan a su vez un flujo magntico en el disco, que por definicin es opuesto a la causa que lo origina, provocando el giro del disco.

Cuando el disco comienza a girar, y para evitar que se embale, se dispone de un freno magntico que estabiliza su velocidad de rotacin. Las vueltas que da el disco se transmiten al eje, y ste a su vez las transmite a un sistema de engranajes donde quedan registradas en un sistema contador totalizador.

As pues, las vueltas que da el disco son proporcionales al campo magntico que en l se induce, que a su vez depende de la intensidad y tensin que consume la carga.

Otros aparatos de utilidad en el mantenimiento elctrico

Sincronoscopio

Aparato que sirve para apreciar si dos mquinas elctricas tienen la mismafuerzaelectromotriz, la misma fase y la misma frecuencia para funcionar sincrnicamente.

Los sincronoscopios utilizan un sistema electromgnetico diferencial de aspa mvil. Slo cuando la aguja se detiene en la marca coinciden las frecuencias y las fases. Si se detiene en otro punto, existe un desfase entre las tensiones de ambos generadores, o alguno ests desconectado. La aguja gira en el sentido de la flecha + si la frecuencia del generador G2 es mayor que la de G1, o en el sentido de la fecha -, si es menor

El sincronoscopio es un dispostivo auxiliar, que se utiliza para conectar alternadores sincronos de c.a en paralelo, este funciona de acuerdo a los desfasamientos en ngulos elctricos, por el cual cuando los dos alternadores o cuando se quiere conectar un alternador al sistema estos debern estar sincronizados ( iguales ngulos) este determina que puedes accionar algn dispositivo automtico o un interruptor para que se conecten en paralelo y/o repartir la carga. Comprobador de fase (busca polos)

El detector de tensin, conocido popularmente como buscapolos o destornillador de electricista, es una herramienta de gran utilidad para averiguar si a un conducto le llega corriente elctrica, es decir, permite determinar el llamado "polo vivo" en una instalacin elctrica o en un circuito elctrico. Tambin permite averiguar si un cable conductor se halla o no bajo tensin elctrica.

Forma de empleo

Se debe coger de modo que uno de los dedos presione el borne o placa metlica que lleva situado en la cabeza o extremo del mango, para cerrar el circuito, y se aplica la punta sobre el terminal del conductor.- Si el conductor es de fase la resistencia o la bombilla se encender.

- Si el testigo no se ilumina es posible que el conductor al que se aplic sea neutro.

4 transformadores de medida

Untransformadores una mquina esttica decorriente alterno, que permite variar alguna funcin de la corriente comoel voltaje o la intensidad, manteniendo la frecuencia y la potencia, en el caso de un transformador ideal.

Para lograrlo, transforma la electricidad que le llega al devanado de entrada enmagnetismopara volver a transformarla en electricidad, en las condiciones deseadas, en el devanado secundario.

La importancia de los transformadores, se debe a que, gracias a ellos, ha sido posible el desarrollo de la industria elctrica. Su utilizacin hizo posible la realizacin prctica y econmica deltransporte de energa elctricaa grandes distancias.

De tensin

INDUCTIVOS

Los transformadores de tensin inductivos estn diseados para reducir las tensiones a valores manejables y proporcionales a las primarias originales, separando del circuito de alta tensin los instrumentos de medida, contadores, rels, etc.

CAPACTIVITOS

Los transformadores de tensin capacitivos separan del circuito de alta tensin los instrumentos de medida, contadores, rels, protecciones, etc. y reducen las tensiones a valores manejables y proporcionales a las primarias originales. Adicionalmente ofrecen la posibilidad de transmitir seales de alta frecuencia a travs de las lneas de alta tensin. Los condensadores de acoplamiento sirven nicamente como acoplamiento de seales de comunicacin de alta frecuencia y corresponden a la parte capacitiva de un transformador de tensin capacitivo.

DE INTENSIDAD

El transformador de corriente ha sido diseado en cambio para transformar altas corrientes ( varios KAmp.) a valores bastante mas bajos, accesibles para entrar en equipos de medicin control. Tambien se les llama transformadores de intensidad. Se conectan siempre en serie con el circuito a medir.

5. Aparatos de medida digitales

Polmetro

Unmultmetro, tambin denominadopolmetro,otester, es un instrumento elctrico porttil para medir directamente magnitudes elctricas activas tensiones (dfp) o pasivas comoresistencias, capacidades y otras.

Se conectara en serie para medir la intensidad del circuito o en paralelo para la diferencia de potencial (tensin).

Pinza ampermetrica

Lapinza ampermetricaes un tipo especial deampermetroque permite obviar el inconveniente de tener que abrir el circuito en el que se quiere medir la corriente para colocar un ampermetro clsico.

El funcionamiento de la pinza se basa en la medida indirecta de la corriente circulante por un conductor a partir delcampo magnticoo de los campos que dicha circulacin de corriente genera. Recibe el nombre de pinza porque consta de un sensor, en forma de pinza, que se abre y abraza el cable cuya corriente queremos medir.

Comprobador de aislamiento

El medidor de aislamiento sirve para medir instalaciones elctricas, especialmente para comprobar el aislamiento de suelos y paredes. El valor de medicin se muestra directamente en el medidor de aislamiento. El campo de la pantalla LCD se compone de una matriz de punto iluminada en la que se presentan los mens, las posibilidades de ajuste, los resultados de la medicin y los textos de ayuda. Dependiendo del pas donde se utiliza el aparato aparecer el men de manejo del mismo en el idioma del pas deseado.

Comprobador de instalaciones elctricas

Este grupo de instrumentos permite comprobar, evaluar y certificar los parmetros de las instalaciones fotovoltaicas as como medir potencias, y parmetros de eficiencia en los lados AC y DC del inversor. Analizador de redes trifsicasLosanalizadores trifsicos sirven para mostrar la potencia en vatios o para a Detectores de campo magntico giratorio de sistemas trifsicosSon aparatos de medida de sentido del campo giratorio disponen de una luz que se iluminar indicando el sentido de de rotacin en la direccin de las agujas del reloj o en direccin contraria a las agujas del reloj para mostrar el tipo de direccin del campo magntico giratorio presente. Indicador de rotacin de fases

Instrumento para la deteccin del sentido cclico de las fases en un sistema trifsico. Medidor de intensidad de campos magneticos

Este instrumento digital se utiliza para la medida de campos electromagnticos de muy baja frecuencia, entre 30 y300 Hz.

Es capaz de medir con precisin la intensidad deradiacin de los campos electromagnticos que generan losequipos de transmisin elctrica, lineas de potencia (tendidoelctrico) y muchos otros que trabajan eneste rango de bajas frecuencias.