Instrumentos II 2012

INSTRUMENTOS DE IMAN PERMANENTE

Y BOBINA MOVIL

LOGOMETRO(COCIENTIMETRO)

senIlBNsenFf 1111

cosIlBNcosFf 2222

IPBM: LogómetrosF F

f2

f 1

2 1

I2 I

1

f 1f2

B

F F

f2

f 1

2 1

I2 I

1

f 1f2

B cosIKafC 22m2

senIKafC 11m1

1

221 I

I = tg cosI = sen I

º90

Medición de Resistencia de AislaciónMedición de Resistencia de AislaciónNorma IRAM 2325Norma IRAM 2325

““Aislación Eléctrica Aislación Eléctrica Guía para la Evaluación de su Estado por Guía para la Evaluación de su Estado por

Mediciones de su Resistencia”Mediciones de su Resistencia”

Norma IRAM 2325Norma IRAM 2325

Estado de Aislación en función de RAD e IPEstado de Aislación en función de RAD e IP

Tabla II

Resistencia aislación máquinas eléctricas

Cuando utilizar el borne GUARD?



G L E


RAB: Resistencia de aislación entre primario y secundarioRAT: Resistencia de aislación entre primario y carcasaRBT: Resistencia de aislación entre secundario y carcasa

A B

RAB

RAT RBT


RAB

RAT

RBT

3000 M187,5 M

Medición de RA en un Transformador

tI

abI

btI atIAI

Medición de RA en un transformador

Simulación con Pspice

IT

Earth

Line

GuardIG

Im


A B

RAB

RAT RBT






Errores SistemáticosErrores SistemáticosInstrumentos de IPBMInstrumentos de IPBM

I.P.B.M.: ERRORES SISTEMÁTICOSI.P.B.M.: ERRORES SISTEMÁTICOSI.P.B.M.: ERRORES SISTEMÁTICOSI.P.B.M.: ERRORES SISTEMÁTICOS

• Variación de la temperatura Modificación de la constante motora

-0,02%/ºC Modificación de la constante elástica +0,04%/ºC

Variación de la resistencia de la bobina -0.4%/ºC

C%

C%

C%

C% 38,04,004,002,0 oooo

CºG

rK

aR

•Estabilidad del imán•Influencia de los campos magnéticos externos•Aparición de efectos termoeléctricos

CCu 310.4

CMn 610.6

IPBM: Errores Sistemáticos

I I s

R s

Ra

aI

Cu

Mn

Ra y Rs distintos por t ºC

R R ra

)1()1( trtRR MnCua

tRRRR Cua .

tCurRR

RR

a

a


aRr 9

tt CuCuRRR

RR

aa

a 1,09

C%

C%

C%

C% 38,04,002,004,0 oooo

Kr G Ra

0.04 -0,02


INSTRUMENTOSINSTRUMENTOSDE HIERRO DE HIERRO

MOVILMOVIL

Hierro móvil: tipo atracción

Hierro móvil:principio de funcionamientoHierro móvil: tipo atracción

NSN S

A B C

Hierro móvil: tipo atracción

Hierro Móvil: Tipo Repulsión

Hierro móvil: tipo repulsión

- +

- +

+

+

+

+

+

+

++++++++

Hierro móvil: tipo repulsión

M

i1 i2

11 1 1 1

diE i R L

dt dti1

21 1

1

2W L I

Hierro móvil: Ley de deflexión

d

dWCm

W L i 12

2.

C imdWd

dLd

12

2 .

C Cdm

12

2K

dLdr

i .

12

2K ef

dLdr

I .

c.c.

c.a.


i I t 0 . sen .

12 0

2 2dLd I t. sen .

12 0

2 12 1 2dL

d I t[ ( cos . )]

12 0

2 12

12 0

2 12 2dL

ddLdI I tcos .

12 0

2 12

12

2dLd

dLd efI I

0

2. 2

0

f ( ), .2 5

f ( ), . 4

f ( ), .70 7

f ( ), 5

1

20

A


N.I= 200 a 300 Av.

1 A 300 vueltas

100 mA 3000 vueltas

A

mA

• Amperímetros• Voltímetros

Límite inferior: 100 mA

Hierro móvil: Aplicaciones

• TemperaturaVariación de la resistencia de la bobina

Variación de los elementos mecánicos

• Campos magnéticos externos

• Errores debido a la variación de la frecuenciaVariación de la impedancia de la bobina

Efectos desmagnetizantes

• Error por forma de onda

Hierro móvil: Errores

INSTRUMENTOSELECTRODINAMICOS

3 x 380 V2 x 100/5 A

INSTRUMENTO ELECTRODINAMICO

i1

Energía almacenada en dos bobinas acopladas

Electrodinámico: Ley de deflexión

L1L2

Con la LL2 abierta i2=0, al cerrar L1, la i1 variará de 0 a I1

e1

e2

dt

diLRie 1

1111

dt

diiLiep 111111

211

I

0 1111

t

0

11

t

0 111 IL2

1diiLdti)

dt

diL(dtieW

111

2111 IL

2

1W

abiertoAbierto-cerrado

0i2

M

i1 i2

dt

diM

dt

diM

dt

diLe 221

11 2 1 22 2 2

di di die = L + M L

dt dt dt

212222 IIMIL

2

1W

Energía almacenada en dos bobinas acopladas

Electrodinámico: Ley de deflexión

cerrado Abierto-cerrado

1Ie1

e2

22

212

22112 idt

diLI

dt

diMieIep

21222

21121 IMIIL

2

1IL

2

1WWW

L1 L2

mfmmff iiMiLiLW ..2212

21

Ley de Deflexión

C Cm d

CmdWd C i im

dMd f m .

1K

dMd f mr

i i.

1K

dMd f mr

I I. . cos

c.c.

c.a.

1K

dMd f mr

i i.

i I tm mmax sen

C I I t tmdMd f mmaxmax

sen . sen( )

C I I tmdMd f mmaxmax

1

22cos cos( )

cosII2

1C maxmfd

dMm max

Ley de Deflexión

1K

dMd f mr

I I. .cosd

dM

?

c

BB.F.

c max mN sen

max

90o

c max mN cos( )90o


senMM maxisenN

i f

mmax

f

c

1

60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60

1

0.5

0

0.5

1

M

ddM

K U Ic. . .cos

IKI.I

1K '2`


cteddM

I

1ddM

senMM max

Aplicaciones

Miliamperímetros

mA

1 2K

dMdr

i

Aplicación: voltímetros

V

i URtotal

K U. 2

Aplicación: Vatímetros, Varímetros,

Cofímetros y Frecuencímetros

Aplicación: vatímetros

WU

K U Ic. . .cos

If

Im I cZc

A

C

If

Im I cZc

A

C

mI

fI

Aplicación: vatímetros

* *

Corriente Bobina Móvil: 15 a 20 mA

Corriente Bobina Fija=20 A (máx)

Tensión Máxima= 450 V.

U

P U Im . .cos( )

P U I . .cosPP

P PP

U I U IU I

m . .cos( ) . .cos. .cos

PP cos .cos sen .sen cos

cos

1sen.tgcosPP

cos 1

sen PP .tg

fI

mI

Vatímetros:error de fase

PP .tg

Vatímetros: error de fase

Fórmula válida para en radianesSi lo expresamos en minutos:

0003.0000297.060º.360

2'1

tgPP '.0003.0

% 0.03 '.PP tg

%PP

VARIACIÓN DEL ERROR PORCENTUAL EN FUNCIÓN DE PARA

UN ANGULO DE ERROR =5’-20’- 30’ - 40’ -50’

f 5 x( )

f 20 x( )

f 30 x( )

f 40 x( )

f 50 x( )

10 20 30 40 50 60 70 800

2

4

6

8

10

5’

50’

10

0

g x( )

890 x0 10 20 30 40 50 60 70 80

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Vatímetros: error de fase

% 0.03 '.PP tg

%PP

'40

VARIACIÓN DEL ERROR PORCENTUAL EN FUNCIÓN DEL PARA UN ANGULO DE ERROR =40’

Compensación del Error de Fase

I f

Im

IC

C

ZC

1

22m

R

LC

R

Lm

Im

IC

C

Lm

Compensación del Error de Fase

2

2

m2v )RC(1

CRLj

)RC(1

RkRZ

Cj1

R

1

Cj

1RX//R c

2

2

22 )RC(1

CRj

)RC(1

R

1)RC(

RCj1(R

1)RC( 2

CRLjRkRZ 2mv

)1k(RZv

2m

R

LC

cmv X//RLjkRZ

kR

R

U

Ix

Im

I v

UBC

UAB

Im

Compensación del error de fase

If

Im

Iv

I X

I cZc

A

B

C

If

Im

Iv

I X

I cZc

A

B

C

W

U

I U

Vatímetros: Verificar consumo propio

vcp R

UP

2

L

I I If m c

H NI NIm c

Vatímetro compensado:

H NI NI NI NIm c m c

Compensación consumo propio

PRECAUCIONES EN EL USO DEL

VATÍMETRO

Vatímetros: precauciones

b) Respetar polaridad!

W

U

I U

a) Verificar alcances Un e In


U

Un=250 V

In=5 A

P U Imax n n diseñ o . cos

250 V

max

maxw

PC

Bobina amperométrica abierta!Vatímetro quemado!!

A 48 A

1200 . .cos 250.48.cos cos 0.1c c c cP W U I

250 V


A 4 A

1200 . .cos 250.4.cosc c cP W U I

250 V


a) Alcance de Corriente= In

b) Alcance de Tensión = Un

c) cos diseñ o Un=250 V In=5 A cos diseñ o 1


P Wmax 1250


W

U

I U

Verificar!!

VATÍMETROS DE BAJO FACTOR DE

POTENCIA

Transformador Monofásico a

ensayar

WAVariac

I10 P10

Tablero220 V-50 Hz

L1

Medición de Potencia Activa en cargas Medición de Potencia Activa en cargas con Bajo Factor de Potenciacon Bajo Factor de Potencia

Un =250 VIn = 1 A

1cos d div125

Pn=250 W

Vatímetros de Bajo Factor de Potencia

Pm=12 W

U=250 V I=1 A

1.0cos ddiv125 Pm=12 W

div6med

divW

2Cw

Pn=25 W

divW

2.0Cw div60med

cos =1cos =0.1

Vatímetros bajo factor de potencia


Un=250 V

In=1 A

max div125

a)

b)

a)

b)

P Wmax 250

P Wmax 25

divW

2Cw

divW

2.0Cw

VARÍMETROS ELECTRODINAMICOS

Aplicación: varímetros

90 1

KdMd f mr

i i. .senI

U

Im

• La tensión compuesta es igual : 3.U f

• El desfasaje entre una tensión compuesta y una simple ambas concurrentes en un mismo vértice es de 30º

•La tensión simple que determina un conductor de línea está en cuadratura con la tensión compuesta determinada por los otros dos conductores .

Propiedades Sistema Trfiásico

1

23 • Las tensiones simples están defasadas entre sí 120º.

0

U12

U23

PotenciaPotencia Reactiva Monofásica: Medición con Vatímetro Reactiva Monofásica: Medición con Vatímetro

3

2

1

C

V10

V30

W

P1(23)

1

2

3

0

V23

90º -

Carga Inductiva

Ic

Ic

**

)º90cos(23 IVPm

3m

c

PQ

23mP V I sen

V10

V30

V23

90º -

Ic

V23

90º + W

P1(23)

1

2

3

0

Ic

**

*


)º90cos(23 IVPm

3m

c

PQ

Carga InductivaInvirtiendo bobina voltimétrica

V10

V30

V2390º -

Ic

90º -

W

P1(23)

1

2

3

0

Ic

**

*


)º90cos(23 IVPm

3m

c

PQ

Carga capacitiva

Im

I R

Iv

UAB

UBC

UAC

X.Iv

I R

LR .Iv

Aplicación: varímetros

If

Im

Iv

I R

I cZc

A

B

C

If

Im

Iv

I

I cZc

A

B

C

If

Im

Iv

I

I cZc

A

B

C

If

Im

Iv

I

I cZc

A

B

C

LOGOMETROS ELECTRODINAMICOS

Cofímetros

BB.F.

c max mN sen

max

90o

c max mN cos( )90o

LOGÓMETRO ELECTRODINÁMICO

B2

B1

senKddM2

cosKddM1

c

senMM max1

cosMM max2

Aplicación: fasímetros

c

I2

UR1

XL

ZC

I m

UIf

If

I1

I2

I1

coscos.I.I.KC 1f1m1

senKddM2

cosKddM1

sencos.I.I.KC 2f2m2


c

UIfI

2

I1

90

cos .sen sen .cos

tg tg

C Cm m1 2

coscos.I.I.KC 1f1m1

sencos.I.I.KC 2f2m2

cos .sen sen .cos

tg tg

C Cm m1 2


Cos

LOGOMETROS ELECTRODINAMICOS

Frecuencímetros

Aplicación: frecuencímetros

U

I1

I2

2

1

1

2oI

50

Hz

Io

IoI

1 I2

U

coscos.I.I.KC 101m1

sencos.I.I.KC 202m2

22

11

cosIcosItg


50

I

Io

1

I2

Hz

Io

IoI

1 I2

U

f = 50 Hz tg 12121 coscosII

f=50Hz

22

11

cosIcosItg

I

Hz

50

6545

45º

22

11

cosIcosItg


I

Io

1

I2

U

Frecuencímetros a lengüetasFrecuencímetros a lengüetas

INSTRUMENTOS ELECTRODINAMICOS

ERRORES SISTEMÁTICOS

Errores sistemáticos

Campos magnéticos externos.Variación de la temperatura.

a) Variación de la Cd.b) Amperímetros modifica distribución de Im e If.

Influencia de la variación de la frecuencia.

1) Temperatura:• En los voltímetros:

Variación de la res istencia de las bobinas, modificando la proporcionali-dad entre tensión y corriente. Resistencia multiplicadora se construye demanganina.

• En los amperímetros: Modificación de la d istribución de las corrientes en las ramas en paralelo(conexión paralelo entre Bm y Bf).

• En los resortes de la Bm: Modificación de la constante elástica de los mismos.


2) Frecuencia:

a) Acoplamiento con partes metálicas: Las piezas metálicas de los instrumentos actúan como elsecundario de un transformador (debido al campo magnéticoprincipal). Las corrientes inducidas en las partes metálicasproducen un campo de tipo desmagnetizante, y por lo tanto unadisminución de la indicación.

b) Variación en las reactancias:En la bobina voltimétrica: (Bm) y en los voltímetros, si aumentala frecuencia aumenta al impedancia y disminuye Im con lo queel instrumento indicará de menos. Si la frecuencia disminuye elinstrumento indicará de más.Para minimizar los errores sistemáticos en los voltímetros ywattímetros la resistencia multiplicadora Rd se hacen de a-rrollamientos antiinductivos..



Campos magnéticos externos:

a) Blindaje:Se coloca el sistema de medición en un dispositivo de forma cilíndri-ca. El cilindro se fabrica en chapas delgadas de alta permeabilidad, lami-nadas en forma que el espesor llegue a unos cinco milímetros. La laminación se efectúa para disminuir las corrientes parásitas deacoplamiento.

Instrumento astático

Hf1

Hf2

Hm

1

Hext

mH2

If I

m

Documents

Instrumentos II 2012