Resumen Unidd 4 Electronica

RESUMEN

Instrumentos indicadores electromecánicos

4.1 Galvanómetro de suspensión

Anterior mente Los primeros medidores de corriente directa requerían un galvanómetro de corriente de suspensión. Este fue el precursor del instrumento de bobina móvil, básica para la mayoría de los indicadores de ed. usados

Una bobina de alambre fino es suspendida en un campo magnético que produce un imán permanente. De acuerdo con las leyes fundamentales de fuerzas electromagnéticas, la bobina gira en el campo magnético cuando en ella circule una corriente eléctrica. El filamento fino de suspensión de la bobina alimenta de corriente a la bobina, y la elasticidad del filamento ejerce un par moderado en sentido opuesto a la rotación de la bobina, un espejo sujetó a la bobina deflecta un rayo de luz, que emite un punto luminoso amplificado que se mueve en una escala a cierta distancia del instrumento. El efecto óptico es similar al de una aguja longitud y masa cero.

4-2 PAR Y DEFLEXION DE UN GALVANOMETRO

4-2.1 Deflexión en estado estable

Aun cuando el galvanómetro de suspensión no es un instrumento practico ni portátil, los principios que rigen su operación se aplican a equipos de versiones más modernas , tal como el mecanismo de bobina-móvil e imán- permanente.

Se tiene de nuevo una bobina, suspendida en un campo magnético de un imán permanente, esta vez con forma de herradura. La bobina es suspendida de tal manera que puede girar libremente en el campo magnético. Cuando la corriente Fluye por la bobina, se desarrolla un par electromagnético (EM) y la bobina gira. El par EM es contrarrestado por el mecánico de los resortes de control sujetos a la bobina móvil. Cuando los pares se equilibran, la posición angular de la bobina móvil es indicada por una aguja con respecto a una referencia fija, llamada escala.

La ecuación del par desarrollado que se deriva de las leyes básicas para el par electromagnético es:

T = B X A X I X N

Donde T= par [newton-metro (N-m)]

B= densidad de flujo en el entre hierro [webers/metro cuadrado]

A= área efectiva de la bobina (m2)

I= corriente en la bobina móvil [ampere (A)]

N= número de vueltas de alambre en la bobina

4-2.2 Comportamiento dinámico

El comportamiento dinámico de un galvanómetro se puede observar mediante interrupciones repentinas de la corriente aplicada, de manera que la bobina regresara de su posición deflectada a su posición cero. Esto se reconoce como resultado de la inercia del sistema móvil, la aguja pasara por la marea cero en dirección opuesta, y después oscilara alrededor de cero. Estas oscilaciones se reducen de manera gradual debido al amortiguamiento del elemento móvil y finalmente llega a su estado de repeso en cero.

Tres cantidades caracterizan el movimiento de la bobina móvil en el campo magnético

a) El momento de inercia (J) de la bobina móvil sobre el eje de rotación

b) El par opuesto (S) desarrollado por la suspensión de la bobina.

c) La contante de amortiguamiento (D).

La ecuación diferencial que relaciona estos tres factores tiene tres posibles soluciones y cada una describe el comportamiento dinámico de la bobina en función del ángulo deflexión 0

4-2.3 Mecanismos de amortiguamiento

El amortiguamiento de galvanómetro se logra por dos medios: mecánico y electromagnético. El amortiguamiento mecánico es producido principalmente por el movimiento mecánico por el movimiento de la bobina a través del aire que la rodea lo que es independiente de la corriente eléctrica que circule por la bobina.

El amortiguamiento electromagnético es causado por los efectos inducidos en la bobina móvil conforme gira en el campo magnético, dado que la bobina forma parte del circuito eléctrico cerrado. Por lo general PMMC se fabrican para producir el menor amortiguamiento viscoso posible, y se aumenta el grado el grado de amortiguamiento conforme sea necesario, una aleta de aluminio unida al eje de la bobina móvil, se compone de uno de los mecanismos de amortiguamiento más simples. Cuando la bobina gira, la aleta se mueve en una cámara de aire. El espacio entre las parad de la cámara y la aleta, controlan efectivamente el grado de amortiguamiento.

Un galvanómetro también puede ser amortiguado conectando una resistencia a través de la bobina.

4-3 MECANISMOS DE BOBINA- MOVIL E IMAN-PERMANENTE

4-3.1 EL MOVIMIENTO DE D’ ARSONVALE

El movimiento del PMMC básico se conoce como el movimiento D’ Arsonval, en honor a su inventor. Este diseño ofrece el imán más grande en un espacio dado y se utiliza cuando se requiere flujo en el entrehierro. Es un instrumento con muy bajo consumo de potencia y requiere de baja corriente para la deflexión a plena escala (fsd).

Se puede observar que el imán permanente es de forma de herradura, con piezas polares de hierro dulce unidad a él. Entre las piezas polares se encuentran un cilindro de hierro dulce, que sirve para proveer un campo magnético uniforme en el entrehierro, entre las piezas polares y el cilindro. La bobina esta devanada en un marco de metal ligero y montada de tal forma que puede girar libremente en el entre el hierro.

La aguja se encuentra unida a la bobina y se mueve en una escala graduada, que indica la deflexión angular de la bobina y , por lo tanto, la corriente que circula por esta. La Joya V casi siempre se utiliza en los asientos de los instrumentos. El pivote que se asienta en el hueco de la joya, puede tener un radio en la punta de 0.01 a 0-02 mm. Según el peso del mecanismo y la vibración del instrumento

4-3.2 Construcción del núcleo- magnético

En años recientes, con el desarrollo del alnico y otros materiales magnéticos mejorados, se han hecho posibles el diseño de sistemas magnéticos en donde el imán sirve como núcleo. Estos imanes tienen la ventaja obvia de ser relativamente inertes a campos magnéticos externos, eliminando los efectos de interferencia magnética en la construcción de paneles magnéticos, donde la operación simultánea y próxima de varios medidores afecta la lectura de uno u otro.

El auto blindaje vuelve al mecanismo del núcleo-imán particularmente en aplicaciones instrumentales en aeronáutica y aeroespacial, donde en gran cantidad de instrumentos se deben montar en estrecha proximidad.

4.3.3 Suspensión banda-tensada

El mecanismo del galvanómetro tipo suspensión se conoce dese hace muchos años pero hasta reciente solo se empleaba en laboratorios. Donde se requería alta sensibilidad y el par (torque) era demasiado bajo (debido alas pequeñas corrientes)

El galvanómetro de suspensión tenía que usarse en posición vertical, ya que una desviación en los ligamentos de bajo par causaba que el sistema móvil pudiera hacer contacto con los elementos estáticos del mecanismo en cualquier otra posición .En incremento en la fricción producía errores.

El instrumento banda-tensada tiene la ventaja de eliminar la fricción de la suspensión joya-pivote. La bobina móvil se suspende por medio de dos cintas de torsión.

4-3.4 Compensación de temperatura

El movimiento básico del PMMC no es per se insensible a la temperatura, pero se puede compensar por temperatura con el uso apropiado de resistencias en serie y paralelo de cobre y manganina. Tanto como intensidad del campo magnético como la tensión del resorte decrecen con el incremento de temperatura. La resistencia de la bobina se incrementa con un aumento de la temperatura. Estos cambios que tienden a hacer que la lectura de la aguja sea baja para una corriente determinada con respecto a la intensidad del campo magnético y al a resistencia de la bobina.

Los efectos no son idénticos, por lo tanto, un medidor sin compensación tiende a dar lecturas bajas aproximadamente en 0.2 por ciento para cada incremento de °C de temperatura, EL movimiento se considera que esta compensado cuando el cambio en la exactitud debido a un cambio de 10°c en temperatura, no es mayor de un 25% del error total permitido. Una cancelación más completa de los efectos de temperatura se logra con el arreglo aquí la resistencia total del circuito se incrementa ligeramente con un aumento de temperatura, por la presencia de bobina de cobre y el resistor de cobre en paralelo. La resistencia del resistor en paralelo se incrementa más que la combinación en serie de la bobina y el resistor de manganina; por lo tanto, una fracción más grande de la corriente total circula a través del circuito de la bobina.

4-4 AMPERIMETROS DE CD

4-4.1 Resistor de derivación

El movimiento básico de un amperímetro cd es un galvanómetro PMMC. Puesto que el devanado de la bobina del movimiento básico es pequeño y ligero, solo puede conducir corrientes muy pequeñas. Cuando se miden corrientes elevadas es necesario desviar la mayor parte de la corriente por un resistencia, llamada de derivación (shunt).

La resistencia de derivación se calcula aplicando un análisis convencional de circuitos

Rm = Resistencia interna del movimiento (la bobina

Rx= Resistencia de derivación

Im= corriente de deflexión a plena escala del movimiento

Ix= corriente de derivación

I= corriente a plena escala del amperímetro incluyendo la de la derivación

Ya que la resistencia de derivación esta en paralelo con el movimiento del medidor, el voltaje a través de

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