hierro móvil

18
hierro m ó vil

Upload: ana-gomezdelafuente

Post on 13-Nov-2015

41 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Hierro móvil. Clasificación. Funcionamiento. Voltimetro. Amperímetro. CC. CA

TRANSCRIPT

Diapositiva 1

hierro mvilIntroduccin

Los instrumentos de hierro mvil son instrumentos que funcionan indistintamente en C.C y C.A son muy resistentes a los golpes y vibraciones, lo mismo a que las sobrecargas debido a que casi no tienen partes mviles, es decir su equipo mvil tiene muy bajo momento de inercia. Poseen una bobina fija, son muy econmicos y pueden cambiarse el alcance con solo variar el nmero de espiras de la bobina fija y la seccin del alambre de la misma bobina. Prcticamente el 90% de los instrumentos que se usan como voltmetro o ampermetro en estaciones transformadoras y en la industria son de este tipoInstrumento de hierro mvilForman la categora ms difundida de ampermetros y voltmetros, especialmente como instrumentos de tablero.Se basan en la accin de una bobina fija y recorrida por corriente ejerce sobre un pequeo trozo de hierro dispuesto en su campo.

Podemos clasificarlos segn su forma constructivaInstrumentos de atraccinInstrumentos de repulsin de hierros rectosInstrumentos de repulsin de hierros curvos

Escala del instrumento de hierro mvil del tipo de repulsinEn este instrumento el recorte que se hace a uno de los hierro, tiene por objeto modificar la escala de modo que resulte muy dilatada la parte central y comprimida en ambos extremosEsta escala se usa cuando el instrumento est provisto para mediar un valor que generalmente es el mismo o constante con pequeas fluctuaciones. Por ejemplo la intensidad normal de un motor, de modo que este valor se trata de que este ubicado aproximadamente en el centro de la escala, donde a causa de la expansin la sensibilidad es mayor, dejando un margen bastante amplio hacia valores superiores para poder visualizar, aunque no sea con menor sensibilidad y menor exactitud aquellos valores anormales que pudieran producirse por fallas de funcionamiento o por sobre carga exageradas y por lo tanto peligrosas.Instrumentos de hierro mvil de repulsin de hierros cilndricos

Instrumento de hierro mvil de repulsin de hierros rectos o radiales

Instrumentos de atraccin

La figura 1, presenta un esquema en perspectiva, que permite ubicar a los distintos componentes, donde se destaca un bobinado fijo que genera un flujo magntico que al atravesar el hierro mvil en forma de una delgada capa de hierro magntico crea en sus bornes de entrada y salida polos magnticos que sern de polaridad sur donde el flujo entra y polaridad norte, donde sale. A su vez el propio bobinado

( figura 2) aparecen polos en sus extremos, que sern tambin sur donde el flujo entra y norte donde sale. De este modo el extremo donde se halla el hierro mvil, habr muy prximo un polo del hierro y un polo del bobinado de distinto signo, polaridad distinta, por lo que se atraern con la fuerza F.Que siendo proporcional al producto del flujo por la carga magntica inducida en el hierro (mh), resulta proporcional al flujo al cuadrado, por lo tanto la fuerza F es proporcional al cuadrado de la intensidad.

Si la intensidad cambia de sentido tambin el flujo cambia y todos sus polos norte pasan a ser sur y viceversa, de modo que la fuerza F conserva su sentido siempre hacia el interior del bobinado, por lo cual se deriva el nombre de estos instrumentos, ya que siempre hay atraccin cualquiera sea el sentido de la corrientePartes instrumentos de hierro mvil

Imn permanente o imn temporalBobina mvilAguja indicadoraEscala en unidades segn tipos de lecturasPivotesCojinetesResortesPernos de retencinTornillo de ajuste ceroMecanismo de amortiguamientoEl principio de funcionamiento es el siguiente: Un elemento o aspa de hierro o acero de alta permeabilidad forma el elemento mvil del instrumento y puede moverse en el interior del campo magntico de un electroimn fijo constituido por una bobina y una estructura de hierro, cuya excitacin proviene de la corriente o el voltaje a medir. Cuando circula corriente a travs de la bobina, el aspa se mueve de manera tal que tiende a incrementar el flujo magntico a travs de ella; de esa manera, la fuerza que acta sobre el elemento mvil produce un torque deflectante de direccin tal que siempre tiende a incrementar la inductancia de la bobina fija.

La energa almacenada en la bobina es:

Y si el instrumento es tal que la inductancia L es independiente de la corriente i, la cupla motora ( variacin de energa dw es un desplazamiento de d) ser:

Que es equilibrada por la cupla elstica del resorte solidario al eje del hierro mvil:

Este tipo de instrumento mide el valor eficaz de la corriente. En efecto, si se aplica una corriente alterna:

Ser:

Y si la frecuencia excitadora es mucho mayor que la frecuencia natural del sistema mvil (w>>wo), el instrumento no responder a la excitacin del segundo trmino de Cm ( de frecuencia doble de la excitadora), y la cupla motora resultara:

O sea que el instrumento medir el valor eficaz i de la corriente alternada. Si la inductancia varia linealmente con la desviacin, se obtendr una escala cuadrtica. Esta escala, del tipo ampliado, limita el margen de la corriente en el que puede ser utilizado el instrumento, con un error de lectura muy grande para valores bajos. Por ellos es que se trata de compensar la des uniformidad de la escala mediante algn artificio. Si se quisiera una escala lineal el factor Dl/D deber ser proporcional a :

(x) se ve que si se invierte el sentido de la corriente, el sentido de la cupla no se altera, por lo que la conexin es indiferente(xx) por haber proporcionalidad entre y i al ser lineal la escala.

VOLTIMETRO Y AMPERIMETROLos instrumentos de hierro mvil son esencialmente ampermetros. Se los construye generalmente para un solo alcance, variando de acuerdo con el nmero de espiras en la bobina, de modo a obtener los amp.vta necesarios. Un instrumento tpico requiere unos 200 A a 300 A tendrn su bobina formada por una nica espira de cobre de gran seccin, mientras que ampermetros de 0,1 A de alcance necesitan de 2000 a 3000 espiras de conductor fino.

Pero para corrientes muy pequeas aparece una limitacin, la impedancia de la bobina se vuelve tan grande que al introducir este miliampermetro en el circuito lo modifica sustancialmente, lo que hace inadecuados para muchas aplicaciones.

As mientras un instrumento para 100 mA viene una impedancia de 50 a 500 ohm. Uno de 15 mA 2000 a 3000 ohm (50H).

Eso explica tambin la inconveniencia de usar shunts para cambiar el alcance, por el gran consumo.VoltmetrosLos voltmetros de hierro mvil consisten en un miliampermetro puesto en serie con una resistencia no inductiva de manganina La manganina es una aleacin de aproximadamente 82-86% de cobre, 12-15% de manganeso y 2-4% de nquel..

Su valor tiene que ser tal que la cada en la bobina sea una pequea parte de la cada total, de manera a poder minimizar los errores de temperatura (que vara la resistencia de la bobina) (x) y de frecuencia (por variacin de reactancia).

Por ejemplo, un voltmetro de 0-150 V puede tomar una corriente a plena escala de unos 50 mA, mientras que otro de 0-30V tomar unos 200mA (ya que el instrumento tiene ahora menos espiras en su bobina a fin de reducir la cada)Aplicaciones en CC y CALos instrumentos de hierro mvil pueden medir tanto corriente alterna como continua.

Pero la desviacin depender de la frecuencia y de la forma de orden aplicada.

En el instrumento de atraccin la fuerza actate sobre el hierro mvil ser proporcional al producto del campo H de la bobina por la induccin B en el hierro mvil.

Cmo B=0 (siendo la permeabilidad relativa del hierro mvil en las condiciones de saturacin en que se encuentra) y como H es proporcional a la corriente I, la cupla motora ser proporcional a I2 , siendo la funcin de H. (y por tanto de la corriente I)Aplicaciones del hierro mvilLos instrumentos de hierro mvil tienen un consumo mayor de potencia que los de bobina mvil o imn permanente ( ya que la afectividad en la produccin de la cupla motora es menor). Por ejemplo, un voltmetro tpico de tablero de bobina mvil de 150v para c.c tiene un consumo de 1,5w a plena escala, mientras que uno de hierro mvil de similares caractersticas requiere 7w, lo que indica una menor sensibilidad.A pesar de su mayor consumo, y muchos errores, solo ha llegado a obtener instrumentos de clase 0,5. Pero los errores son mayores para c. contina que para c.alterna : un instrumento de clase 0,5 en c.a pasara a ser de clase 1 con c.c.La gran difusin de este tipo de instrumento proviene de su simplicidad constructiva ( que se traduce en un menor costo),de su solidez y de su gran capacidad de sobrecarga( los resortes no son recorridos por la corriente, y por lo tanto no estn expuestos a recalentamiento o a una sobrecarga accidental) . la bobina tiene una constante de tiempo elevada y puede soportar, sin daarse, fuertes sobrecargas momentneas ( aun 100 veces el valor nominal, durante una fraccin de segundo).El sistema mvil no resulta daado por las sobrecargas, ya uqe no esta recorrido por la corriente, y sobre todo por la saturacin del hierro, que hace que las cuplas que se desarrollan en estos casos no alcancen valores muy elevados