El vatimetro

1. Definir y explicar cada uno de los siguientes términos:

1. El vatímetro

El vatímetro es el dispositivo que permite realizar la medición de los vatios que hay en una corriente de electricidad. Vatio, también conocido como watt, es la unidad de medida que equivale a un julio por segundo y que se emplea para medir la potencia.

Los vatímetros están compuestos por una bobina móvil (la bobina voltimétrica) y dos bobinas fijas (las bobinas amperométricas). La bobina voltimétrica está conectada al circuito eléctrico en paralelo, mientras que las bobinas amperométricas tienen una conexión en serie.

1. Medidor de energía tipo Inducción

El medidor de energía monofásico de inducción también se conoce popularmente como medidor de vatios-hora. Se le da este nombre. Es un aparato destinado a medir la energía eléctrica integrada en un intervalo de tiempo, a potencia variable. El medidor de energía de tipo inducción consiste esencialmente en los siguientes componentes:

Se compone de dos electroimanes, llamados Imán de "derivación" e Imán "serie", de construcción laminada. Una bobina que tiene un gran número de vueltas de alambre fino se enrolla en la extremidad media del imán de derivación.

Esta bobina se conoce como "presión o voltaje” Bobina y está conectada a través de la red de alimentación. Esta bobina de voltaje tiene muchas vueltas y está dispuesta para ser lo más inductiva posible. En otras palabras, la bobina de voltaje produce una alta relación de inductancia a resistencia.

Esto hace que la corriente y, por lo tanto, el flujo, retrasen la tensión de alimentación en casi 90 grados.

[pic 1]

Se proporciona un anillos de sombra de cobre ajustable en la extremidad central del imán en derivación para realizar el desplazamiento del ángulo de fase entre el campo magnético establecido por el imán en derivación y la tensión de alimentación es de aproximadamente 90 grado.

Las bandas de sombreado de cobre también se denominan “compensador del factor de potencia” o “bucle de compensación”. La serie de electroimanes está energizada por una bobina, conocida como Bobina "actual" que está conectado en serie con la carga para que lleve la corriente de carga. El flujo producido por este imán es proporcional y en fase con la corriente de carga.

1. Errores en el medidor de energía.

Los diversos tipos de errores en un medidor de energía son causados por el sistema de conducción y el sistema de frenado.

Errores causados por el sistema de conducción:

• Errores debidos a la magnitud incorrecta de los flujos. Estos se deben principalmente a variaciones en la tensión de alimentación o en la corriente de carga.

• El flujo producido por el imán de derivación varía con las variaciones en la frecuencia de suministro o la resistencia de la bobina.

• Ángulos de fase incorrectos entre varios parámetros como FEM inducida, corriente y flujo. Estos se deben principalmente a variaciones en la frecuencia de suministro, ajustes de retardo incorrectos, cambios en la resistencia de las bobinas con respecto la temperatura, etc.

• Falta de simetría en el circuito magnético. Debido a esto, el par de accionamiento se produce en el disco incluso sin que fluya corriente a través de la bobina de corriente y, por lo tanto, el medidor se desliza.

Errores causados por el sistema de frenos:

• Cambio en la fuerza del imán de freno debido a variaciones de temperatura.

• Efecto autofrenante del flujo magnético en serie debido a sobrecorriente (o cargas).

• Variaciones en la resistencia del disco con la temperatura. Errores de fricción con cargas ligeras.

1. Mecanismo registrador en medidores analógicos

El funcionamiento de los contadores de energía es el siguiente en la siguiente imagen se muestra un disco con sus dos imanes correspondientes, permite a su vez ajustado a un eje que se realice un movimiento y pueda así calcular una cantidad de espiras y llegar a una medición de energía eléctrica.

[pic 2]

 Además se muestra un vatímetro podrás identificar en esta vista que tenemos una bobina de corriente que se encuentra en serie con la línea con la fase que viene de la compañía eléctrica y también tenemos una bobina que mide el voltaje que mide tensión que se encuentra conectada entre las dos líneas o la línea con el neutro dependiendo si es monofásico o si es trifásico también se tiene una pequeña bobina que va conectada hacia la carga que en nuestro caso sería la casa y toda la parte mecánica que estás viendo hace parte de un núcleo magnético que usualmente está partido en una serie de pequeñas porciones para evitar así corrientes de fuga o corrientes de fuga que sería una pérdidas interna de los núcleos magnéticos ambas bobinas son demandadas en un marco metálico de diseño especial con lo que se llega a tener dos circuitos magnéticos como lo podrías ver en esta imagen

Un disco de aluminio ligero se suspende en el  hierro del campo de la bobina de corriente el cual produce corrientes que circulan en el disco la reacción de las corrientes inducidas y el campo de la bobina de voltaje crea un par o acción motor también podría llamarse el al bar en el disco haciendo que este disco pueda girar el par desarrollado es proporcional a la intensidad de campo de la bobina de voltaje y a las corrientes inducidas en el disco las cuales son funciones de la intensidad de campo de la bobina de corriente el número de vueltas del disco es proporcional a la energía consumida por la carga en un determinado periodo de tiempo y se mide en kilovatio hora o kilowatts hora lo que sería una multiplicación de potencia por tiempo y eso es la energía se define como la multiplicación de la potencia eléctrica por el tiempo el eje que ves por acá que soporta el disco se conecta a través de un sistema de engranajes a un mecanismo de relojería que se encuentra situado en la carátula del medidor que generalmente se ha podido ver en los medidores que se encuentran en la fachada nuestras casas y esto proporciona una lectura calibrada en forma decimal del número de kilovatios/hora dos pequeños imanes permanentes proporcionan el amortiguamiento del disco se localizan en forma opuesta en el borde del disco cuando el disco gira ambos imanes inducen una corriente estas corrientes inducidas por los campos de los pequeños imanes permanentes amortiguar el movimiento del disco por aquí te presento un vatímetro o un medidor de energía eléctrica monofásico bastante usual bastante común que probablemente sólo baste con que salgas a la calle y veas algunos pero depende en donde vivas si estás en una ciudad principal lo más probable que no veas a este sistema electromecánico sino que veas un medidor electrónico pero si te encuentras en zonas rurales es muy probable que puedas observar esos medidores de energía electromecánicos con su respectivo disco y su sistema de relojería en la carátula externa .

[pic 3]

1. Explique y detalle la evolución de la medición de energía eléctrica desde sus inicios hasta el tiempo actual con la medición digital.

Para  entender  la  creación  y  posterior  evolución  de  los  sistemas  de  distribución  y  medición  de  energía  es  necesario  revisar  los  hechos  históricos  más  importantes,  principalmente   los   ocurridos   en   el   siglo   XIX,   pues   destacados   personajes   relacionados con la electricidad han ejercido una influencia definitiva en la evolución de   su   conocimiento   y   aplicación,   evidenciando   la   importancia   del   desarrollo   tecnológico,  el  cual  ha  sido  una  virtud  del  progreso  de  la  ciencia.    Es  así  que  a  continuación se describe cronológicamente los acontecimientos.

 La  electricidad  como  tal  ya  se  conocía  para  finales  del  siglo  XIX  y  para  el  año  de  1870  se  contaba  con  inventos  revolucionarios  como  el  teléfono  y  el  telégrafo,  pero  aún no se disponía de aplicaciones de potencia.

En  el  año  de  1872  Samuel  Gardiner  lleva  a  cabo  la  primera  patente  conocida  de  un  medidor   eléctrico   de   corriente   continua,   que   consistía   de   un   medidor   DC   lámpara/hora que tenía incorporado un reloj con un electro-magneto, el cual iniciaba y detenía el mecanismo.

Para  el  año  de  1978  J.B.  Fuller  lleva  a  cabo  la  primera  patente  conocida  de  un  medidor   eléctrico   de   corriente   alterna,   que   consistía   de   un   medidor   AC      lámparas/hora  que  poseía  un  reloj  operado  por  una  armadura  que  vibraba  entre  dos  bobinas.

En el año de 1879 Thomas Edison desarrolló la bombilla eléctrica.  Él perfeccionó un invento  similar  del  pasado  mediante  un  filamento  de  carbono  alojado  en  vacío  y  atravesado  por  una  corriente  continua  DC  de  bajo  voltaje,  esta  bombilla  podía  generar  luz  a  partir  de  la  incandescencia  del  filamento  de  carbono,  pero  para  ese  entonces  no  existía  una  infraestructura  eléctrica  confiable  para  que  dicho  invento  pueda utilizarse masivamente a nivel doméstico.  En ese mismo año Edison creó un sistema de iluminación destinado únicamente para áreas exteriores siendo suficiente los sistemas de medición de lámpara/hora para registrar la energía utilizada.

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