Instrumentos de hierro móvil De: MEDICIONES ELÉCTRICAS Ing

Instrumentos de hierro móvil
De: MEDICIONES ELÉCTRICAS Ing. Julio Álvarez 12/09
En este tipo de instrumentos, la corriente a medir circula por una bobina fija, motivo por el cual la sección de los
conductores que la conforman pueden tener mayor sección, que en el caso del instrumento de imán permanente.
El sistema móvil está conformado por un eje, sobre el cual se monta la aguja indicadora y el sistema de resortes
antagónicos, tal lo visto en el instrumento anterior y además lleva una chapa de hierro dulce, que es la que provoca el
movimiento de giro ante la presencia de un campo
magnético producido por la corriente que circula por
la bobina, al producir una imantación en la misma. En
la figura 5.6, se muestra un esquema de
funcionamiento de este tipo de instrumento.
Cuando el sistema comprende una bobina y una sola
chapa de hiero dulce, el movimiento que se produce
al imantarse la chapa es de atracción, en cambio en
aquellos sistemas que tienen dos chapas, una fija a la
bobina y otra móvil, la imantación de las dos chapas
provoca un movimiento de repulsión.
Las fuerzas que se producen son proporcionales al cuadrado de la intensidad que circula por la bobina., en consecuencia,
para cualquiera de los dos sentidos que pueda tener la circulación de la corriente, el esfuerzo experimentado por la
lámina móvil es del mismo sentido, lo cual hace que este instrumento sea apto para corriente continua o alterna.
Instrumento utilizado como amperímetro: Este instrumento se puede utilizar como amperímetro para corrientes de 20 a
50 A, para valores superiores se utilizan con un transformador de medida auxiliar.
Instrumento utilizado como voltímetro: Se lo utiliza con el agregado de resistencia en serie al igual que el instrumento
de imán permanente.
Fundamentos
Para entender cabalmente el
funcionamiento de los dispositivos de hierro móvil
es necesario entender que las leyes del
electromagnetismo exponen que cuando una
corriente atraviesa un material conductor se
genera un campo electromagnético alrededor del
mismo, de tal manera si se entorcha un alambre
de forma regular, se generara un campo
magnético
similar al de un
imán, con un
polo norte y polo sur bien definidos.
Usando el modelo electromagnético de un imán pero ahora en la forma de una
bobina, definimos:
1. La magnitud del campo magnético es proporcional a la intensidad de la corriente
que atraviesa el alambre
2. La magnitud del campo magnético es proporcional a cantidad de espiras que estén entorchadas alrededor de el
núcleo
3. La magnitud del campo magnético es inversamente proporcional al radio de la espira
4. La magnitud del campo magnético es proporcional al material del núcleo de la espira. Un núcleo de hierro dulce
mantiene constante y estable el campo magnético.
Dispositivos de Hierro Móvil
De esta manera podemos establecer que si bobinamos un hilo de cobre alrededor de un núcleo de hierro dulce, con un
radio y cantidad de espiras constantes entonces la única variable que dominara la magnitud del campo magnético será
la corriente.
En el diagrama a continuación se muestra como funciona un dispositivo de medición de hierro móvil:
Al hacer pasar una corriente a través de la bobina o solenoide se genera un campo magnético que impulsa la armadura
de hierro móvil hacia abajo (corriente positiva) o hacia arriba (corriente negativa) con respecto a una pieza fija, un cable
metálico suficientemente resistente sujeta la masa a un resorte cuya única función es devolver la masa a la posición
inicial, por rodadura el hilo da torsión a un índice calibrado. Con corrientes nulas (I=0) la bobina debe volver a su
posición inicial, en ese instante la aguja marcara la referencia 0 (cero), después se podrá calcular a que intensidad de
corriente la aguja marcara los extremos que permita el resorte
Aun cuando los dispositivos siempre sigan el mismo principio, se presentan variaciones en las organizaciones de los
elementos y se agregan nuevas variables.
DIFERENCIA ENTRE UN AMPERIMETRO Y UN VOLTÍMETRO:
Hemos estudiado el principio de funcionamiento de un instrumento, pero cuando se trata de medir voltaje o amperaje,
cual es el instrumento indicado, como funciona?
Es exactamente el mismo mecanismo que se acaba de estudiar el que se aplica a la medición de amperaje y voltaje, en
otras palabras el funcionamiento es exactamente el mismo en ambos instrumentos, en lo que se diferencian es la
resistencia interna de cada instrumento.
EL AMPERÍMETRO: La bobina que se emplea para este instrumento es de baja resistencia, en otras palabras, el alambre
es grueso y con un número de vueltas reducido, lo cual permite que la corriente fluya sin mayores obstáculos
(resistencia).
EL VOLTÍMETRO: En este instrumento la bobina que se utiliza es, si es de poco alcance, o sea, que tiene una escala
reducida para medir voltajes, utiliza un gran número de vueltas de alambre muy fino y por lo mismo, su resistencia
interna es bastante alta al paso de la corriente. Para medir voltajes mayores, en los voltímetros se hace uso de resistores
extras, mismos que van en serie con la bobina del instrumento.
Otra diferencia entre estos dos instrumentos, es la forma en que se conecta al circuito bajo prueba. El amperímetro se
debe de conectar en serie con el circuito, en tanto que el voltímetro se conecta en paralelo.