Vatímetro

Fundamentos Teóricos
Vatimetro
Es un instrumento para le medida de la energía eléctrica, o índice de la energía eléctrica a cualquier circuito.
El término se aplica generalmente para describir una forma particular de electrodinamómetro, consistiendo en
una bobina fija del alambre y de un abrazo o de una bobina vecina del alambre suspendida para ser movible.
En la construcción general el instrumento se asemeja a un electrodinamómetro, la bobina fija se llama la
bobina actual, y la bobina movible se llama la bobina potencial, y cada uno de éstos arrolla hace sus extremos
traer para separar los terminales en la base del instrumento.
El principio en el cual el instrumento funciona es como sigue: Suponga cualquier circuito, tal como un motor
eléctrico, una lámpara o un transformador, está recibiendo la corriente eléctrica; entonces la energía dada a ese
circuito contado en vatios es medida por el producto de la corriente que atraviesa el circuito en amperios y la
diferencia potencial de los extremos de ese circuito en voltios, multiplicados por cierto factor llamado el
factor de la energía en esos casos en los cuales el circuito sea inductivo y el alternarse actual.
Tome primero el caso más simple de un circuito que absorbe energía. Si un electrodinamómetro, hecho como
esta descrito arriba, tiene su circuito fijo conectado en serie con el circuito que absorbe energía y su bobina
móvil (herida con el alambre fino) conectada a través de los terminales del circuito, después una corriente
atravesará la bobina fija, y una corriente atravesará la bobina alta de la resistencia del vatímetro proporcional a
la diferencia potencial en los terminales del circuito. La bobina movible del vatímetro se suspende
normalmente de modo que su eje sea perpendicular al de la bobina fija y sea obligado por la torsión de un
resorte espiral.
Cuando las corrientes atraviesan las dos bobinas, las fuerzas se atraen en la acción que obliga a las bobinas
que fijen sus hachas en la misma dirección, y estas fuerzas se pueden oponer por otro esfuerzo de torsión
debido al control de un resorte espiral regulado moviendo una cabeza de la torsión en el instrumento.
El esfuerzo de torsión requerido para sostener las bobinas en su posición normal es proporcional al valor
medio del producto de las corrientes que atraviesan dos bobinas respectivamente, o al valor medio del
producto de la corriente en el circuito que absorbe energía y la diferencia potencial en sus extremos, es decir,
a la energía tomada por el circuito.
Por lo tanto esta energía se puede medir por la torsión que se debe aplicar al trabajo movible del vatímetro
para sostenerlo en la posición normal contra la acción de las fuerzas que tienden para desplazarla.
El vatímetro se puede por lo tanto calibrar para dar las lecturas directas de la energía contada en los vatios,
tomados en el circuito; por lo tanto su nombre, vatímetro. En esos casos en los cuales el circuito absorbente de
energía sea inductivo, la bobina del vatímetro conectado a través de los terminales del circuito
powerabsorving debe tener una inductancia excesivamente pequeña, una corrección considerable puede llegar
a ser necesaria.
Por lo tanto un vatímetro electrodinámico, aplicado para medir la corriente eléctrica tomada en un circuito al
emplear corrientes alternas da lecturas absolutamente correctas solamente en el caso cuando el circuito
potencial del vatímetro y el circuito tienen inductancias insignificantes, y cuando los mismos dos circuitos
tienen constantes de tiempo iguales. Si estas condiciones no se satisfacen, se asume que el vatímetro puede
haber sido calibrado con las corrientes continuas, pueden ser demasiado altas o demasiado bajas cuando se
están utilizando las corrientes alternas.
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Para que un vatímetro sea conveniente para la medida de la energía tomada en un circuito inductivo es
necesario que ciertas condiciones de la construcción deben ser satisfechas. El marco y el caso del instrumento
deben ser corrientes de Foucault totalmente no−metálicas, otras corrientes inducidas harán fuerzas que no
permiten actuar sobre la bobina movible. Otra vez el circuito de la desviación debe tener inductancia cero y la
bobina de serie o actual se debe herir o construir con el alambre de cobre trenzado, cada filamento debe ser de
seda cubierta, para prevenir la producción de las corrientes de Foucault en la masa del conductor.
Los Vatímetros de esta clase fueron ideados por J. A. Fleming, Kelvin y W. Duddell y Mather. W. E.
Sumpner, sin embargo, se han ideado formas de vatímetros del dinamómetro, y ha definido las condiciones
bajo las cuales estos instrumentos están disponibles para las medidas exactas.
Hay métodos de medir corriente eléctrica por medio de los voltímetros electrostáticos, o de electrómetros del
cuadrante adaptados para el propósito, que cuando está empleado también se puede usar los vatímetros
electrostáticos. Si los cuadrantes de un electrómetro están conectadas con los extremos de un circuito no
inductor en serie con el circuito que absorbe energía, y si la aguja está conectada con el extremo de este
último circuito opuesto a el en las cuales la resistencia inducción esté conectada, después la desviación del
electrómetro será proporcional a la energía tomada en el circuito, puesto que es proporcional al valor medio
(AB) de IC3/4 (A+B)~, donde están los potenciales A y B de los cuadrantes y C es la de la aguja. Esta
expresión, sin embargo, mide la energía tomada en el circuito que absorbe energía. En el caso del método del
voltímetro de medir energía ideado por W. E. Ayrton y W. E. Stimpner en 1891, fue un voltímetro
electrostático empleado para medir la caída del potencial VI de cualquier circuito inductivo en el cual se
desee.
La potencia consumida por cualquiera de las partes de un circuito se mide con un vatímetro, un instrumento
parecido al electrodinamómetro. El vatímetro tiene su bobina fija dispuesta de forma que toda la corriente del
circuito la atraviese, mientras que la bobina móvil se conecta en serie con una resistencia grande y sólo deja
pasar una parte proporcional del voltaje de la fuente. La inclinación resultante de la bobina móvil depende
tanto de la corriente como del voltaje y puede calibrarse directamente en vatios, ya que la potencia es el
producto del voltaje y la corriente.
A−A´: bobina de intensidad o amperimétrica.
M−N : bobina de tensión o voltimétrica.
VATÍMETRO
(Definición II)
Es un instrumento que realiza solo las funciones combinadas del amperímetro y voltímetro y señala
directamente la potencia.
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Se compone de una bobina con una aguja indicadora, unida a ella, que gira alrededor de un eje, de tal modo
que puede oscilar en el campo magnético de la segunda bobina, y esta sometida a un resorte cuyo momento
recuperador es proporcional al ángulo girado. El par que tiende a hacer girar la bobina es proporcional al
mismo tiempo, a la intensidad de corriente que la recorre y al campo magnético proporcional a la intensidad
de corriente en la bobina fija.
Por consiguiente si la bobina fija se conecta como el amperímetro, la intensidad que pasa por ella es
proporcional a la intensidad total y su campo magnético es proporcional a esta intensidad. Si la bobina móvil
se conecta como el voltímetro, la intensidad de la corriente que la recorre es proporcional a la diferencia de
potencial entre los bornes de x.
El vatímetro esta provisto de cuatro bornes, dos correspondientes al amperímetro y dos al voltímetro.
El Vatímetro esta compuesto internamente por un
Voltímetro y un Amperímetro
El Amperímetro: Es el instrumento que mide la intensidad de la Corriente Eléctrica. Su unidad de medida es
el Amperio y sus Submúltiplos, el miliamperio y el micro−amperio. Los usos dependen del tipo de corriente,
ósea, que cuando midamos Corriente Continua, se usara el amperímetro de bobina móvil y cuando usemos
Corriente Alterna, usaremos el electromagnético.
El Amperímetro de C.C. puede medir C.A. rectificando previamente la corriente, esta función se puede
destacar en un Multimetro. Si hablamos en términos básicos, el Amperímetro es un simple galvanómetro
(instrumento para detectar pequeñas cantidades de corriente) con una resistencia paralela llamada Shunt. Los
amperímetros tienen resistencias por debajo de 1 Ohmnio, debido a que no se disminuya la corriente a medir
cuando se conecta a un circuito energizado.
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Uso del Amperímetro
• Es necesario conectarlo en serie con el circuito.
• Se debe tener un aproximado de corriente a medir ya que si es mayor de la escala del amperímetro, lo puede
dañar. Por lo tanto, la corriente debe ser menor de la escala del amperímetro.
• Cada instrumento tiene marcado la posición en que se debe utilizar: horizontal, vertical o inclinada. Si no se
siguen estas reglas, las medidas no serían del todo confiable y se puede dañar el eje que soporta la aguja.
• Todo instrumento debe ser inicialmente ajustado en cero.
• Las lecturas tienden a ser más exactas cuando las medidas que se toman están intermedias a al escala del
instrumento.
• Nunca se debe conectar un amperímetro con un circuito que este energizado.
Utilidad del Amperímetro
Su principal, conocer la cantidad de corriente que circula por un conductor en todo momento, y ayuda al buen
funcionamiento de los equipos, detectando alzas y bajas repentinas durante el funcionamiento. Además,
muchos Laboratorios lo usan al reparar y averiguar subidas de corriente para evitar el malfuncionamiento de
un equipo
Se usa además con un Voltímetro para obtener los valores de resistencias aplicando la Ley de Ohm. A esta
técnica se le denomina el Método del Voltímetro − Amperímetro
El Voltímetro: Es el instrumento que mide el valor de la tensión. Su unidad básica de medición es el Voltio
(V) con sus múltiplos: el Megavoltio (MV) y el Kilovoltio (KV) y sub.−múltiplos como el milivoltio (mV) y
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el micro voltio. Existen Voltímetros que miden tensiones continuas llamados voltímetros de bobina móvil y
de tensiones alternas, los electromagnéticos.
Sus características son también parecidas a las del galvanómetro, pero con una resistencia en serie. Dicha
resistencia debe tener un valor elevado para limitar la corriente hacia el voltímetro cuando circule la
intensidad a través de ella y además porque el valor de la misma es equivalente a la conexión paralela
aproximadamente igual a la resistencia interna; y por esto la diferencia del potencial que se mide (I2 x R) no
varía.
Uso del Voltímetro
• Es necesario conectarlo en paralelo con el circuito, tomando en cuenta la polaridad si es C.C.
• Se debe tener un aproximado de tensión a medir con el fin de usar el voltímetro apropiado
• Cada instrumento tiene marcado la posición en que se debe utilizar: horizontal, vertical o inclinada.
• Todo instrumento debe ser inicialmente ajustado en cero.
Vatímetro
INTRODUCCION
Es un instrumento para le medida de la energía eléctrica, o índice de la energía eléctrica a cualquier circuito.
El término se aplica generalmente para describir una forma particular de electro−dinamómetro, consistiendo
en una bobina fija del alambre y de un abrazo o de una bobina vecina del alambre suspendida para ser
movible. En la construcción general el instrumento se asemeja a un electro−dinamómetro, la bobina fija se
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llama la bobina actual, y la bobina movible se llama la bobina potencial, y cada uno de éstos arrolla hace sus
extremos traer para separar los terminales en la base del instrumento.
La potencia consumida por cualquiera de las partes de un circuito se mide con un vatímetro.
En el desarrollo de este trabajo analizaremos la constitución y funcionamiento del vatímetro.
CONCLUSIÓN
Luego de analizar la constitución y el funcionamiento del vatímetro, podemos decir que gracias a este
instrumento capaz de combinar un voltímetro con un amperímetro, es posible obtener una lectura rápida de la
potencia de la energía eléctrica presente en un circuito. De no existir este tendríamos que conectar un
voltímetro y un amperímetro al circuito para luego a través de la ecuación P = V * I. determinar el valor de
dicha potencia.
Su principal utilidad es conocer la cantidad de corriente que circula por un conductor en todo momento, y
ayuda al buen funcionamiento de los equipos, detectando alzas y bajas repentinas durante el funcionamiento.
Además, muchos Laboratorios lo usan al reparar y averiguar subidas de corriente para evitar el
malfuncionamiento de un equipo
Se usa además con un Voltímetro para obtener los valores de resistencias aplicando la Ley de Ohm. A esta
técnica se le denomina el Método del Voltímetro − Amperímetro
CONSIDERACIONES SEGUNDAS
La energía eléctrica se mide por medio de un vatímetro. Este instrumento es del tipo electro−dinámico.
Consiste en un par de bobinas fijas, de una bobina fija y una bobina movible conocida como la bobina
potencial. Las bobinas fijas se componen de algunas vueltas de un conductor comparativamente grande. La
bobina potencial consiste en muchas vueltas del alambre fino. Se monta en un eje, llevado adentro jeweled los
cojinetes, de modo que pueda dar vuelta dentro de las bobinas inmóviles. La bobina movible lleva una aguja
que se mueve sobre una escala convenientemente marcada. Los muelles en espiral sostienen la aguja a una
posición cero.
Un circuito electro−dinámico simplificado del Vatimetro.
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La bobina actual (bobina inmóvil) del vatímetro está conectada en serie con el circuito (carga), y la bobina
potencial (bobina movible) está conectada a través de la línea. Cuando la corriente de la línea atraviesa la
bobina actual del vatímetro, un campo se instala alrededor de la bobina. La fuerza de este campo es
proporcional a la línea actual y en fase con ella. La bobina potencial tiene generalmente un resistor muy
grande conectado en serie con ella. Esto es con el fin de fabricar al circuito tan puramente resistente como sea
posible. Consecuentemente, actual en el circuito potencial es prácticamente en fase con voltaje de línea. Por lo
tanto, cuando el voltaje se aplica al circuito potencial, la corriente es proporcional a la fase con el voltaje de
línea.
La fuerza de actuación viene del campo de su bobina actual y del campo de su bobina potencial. La fuerza que
actúa en la bobina movible en el instante (que tiende para darle vuelta) es proporcional a los valores
instantáneos de la corriente y del voltaje de la línea.
El vatímetro consiste en dos circuitos, cualquiera de los cuales será dañado si la corriente se pasa a través de
ellos. Este hecho debe ser acentuado especialmente en el caso de vatimetro, porque la lectura del instrumento
no sirve para decir al usuario que se estén recalentando las bobinas. Si se sobrecarga un amperímetro o un
voltímetro, el indicador indicará más allá del límite superior de su escala. En el vatímetro, los circuitos
potenciales pueden llevar tal sobrecarga que su aislamiento se esté quemando, pero el indicador puede ser
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solamente marcar la parte encima de la escala. Esto es porque la posición del indicador depende del factor de
la energía del circuito así como del voltaje y la corriente. Así, un circuito bajo de energía dará una lectura muy
baja en el vatímetro incluso cuando los circuitos actuales y potenciales se cargan al límite seguro máximo.
Este grado seguro se da generalmente en la cara del instrumento. Siempre se clasifica distintamente, no en
vatios sino en voltios y amperios. El cuadro 1−45 demuestra la manera apropiada de conectar un vatímetro en
varios circuitos.
Cuadro 1−45. − Un vatímetro conectado en varios circuitos. SISTEMA Bifásico
METRO Del Vatio−hora
El metro del vatio−hora es un instrumento que mide la energía, el metro del vatio−hora debe tomar en
consideración algunos factores.
En principio, el metro del vatio−hora es un motor pequeño cuya velocidad instantánea es proporcional a la
energía que pasa a través de él. Las revoluciones totales en un rato dado son proporcionales a la energía total,
o a los vatios−hora, consumidos durante ese tiempo.
Las direcciones siguientes deben ser seguidas al leer los diales de un metro del vatio−hora. El metro, en este
caso, es un tipo del cuatro−dial.
El indicador en el dial derecho de la figura coloca 1 kilovatio−hora, o 1.000 vatios−hora, para cada división
del dial.
Una revolución completa de la mano en este dial moverá la mano de la segunda división del dial uno y
colocará 10 kilovatios−hora, o 10.000 vatios−hora. Una revolución completa de la mano del segundo dial
moverá la tercera división de la mano una y colocará 100 kilovatios−hora o 100.000 vatios−hora, etcétera.
Metro del vatio−hora.
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Por consiguiente, usted debe leer las manos de izquierda a derecha, y agrega tres ceros a la lectura del dial
más bajo para obtener la lectura del metro en vatios−hora.
Esquema Eléctrico interno de un Amperímetro
I: Corriente a medir
Ii: Corriente interna
Is: Corriente de Shunt
Ri: Resistencia interna del
Galvanómetro.
Rs: Resistencia Shunt
G: galvanómetro
Rs
Ri
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Ii
Is
I
Esquema eléctrico de un voltímetro
RI
RM
Terminal
Terminal
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