Características Constructivas de los Equipos de Medición Eléctrica Analógicos

 En esta entrada, vamos a ver como son en su interior algunos tipos de equipos de medición eléctrica.

Vamos a arrancar con algunos aparatos analógicos que aunque no se utilicen mucho en la actualidad, todavía se encuentran funcionando y es interesante conocer su interior y su tecnología.

Los equipos analógicos informan el valor medido mediante el uso de una aguja que se mueve sobre una escala, que puede ser lineal, cuadrática, logarítmica, etc. Son generalmente muy simples y para la mayoría de las mediciones no necesitan una alimentación externa.

1) Aparatos de Medición Magnetoeléctricos.

Estos aparatos basan su funcionamiento en la acción recíproca de dos campos magnéticos producidos por una imán permanente y una bobina. Uno de los campos magnéticos e fijo y el otro móvil. Cuando la bobina es el elemento móvil , el aparato se denomina de bobina o cuadro móvil, y cuando es el imán el elemento móvil, el aparato se denomina de imán móvil.

El imán permanente (1) junto con el cilindro (2) , crea en el entrehierro un campo magnético uniforme dentro del cual puede girar la bobina (3). El sentido de arrollamiento de los conductores en la bobina es tal que , cuando hacemos pasar una intensidad por la misma, el campo magnético creado se opone al del imán permanente , provocando el movimiento de la bobina en el sentido indicado. Un resorte antagonista (4) en forma de espiral, se encarga de crear un par antagonista que equilibra el creado por la intensidad al pasar por la bobina deteniendo la aguja en el valor correspondiente a la corriente que se esta midiendo.

Cuando se conecta este aparato a una corriente alterna , que cambia de sentido dos veces en cada ciclo, la bobina  móvil no puede moverse con tanta rapidez, y se queda inmovilizada. Por lo tanto , para medir C.A. será necesario colocar un rectificador, que convierta la corriente alterna en corriente continua.

Este tipo de equipos pueden usarse como Voltímetro o como Amperímetro.

Ahora, ¿ Como hacemos para medir distintas magnitudes y fondos de escala?

Este tipo de equipos soporta un corriente directa muy baja,  por lo que para permitir que circulen grandes corrientes por la bobina utilizamos resistencias , las que se colocan en paralelo (para hacer un amperímetro ) o en serie (para hacer un Voltímetro) con la bobina móvil.

Funcionamiento como amperímetro

Básicamente, lo que se hace es construir un Divisor de Corriente

En el nodo A la corriente i se divide en dos: i1 e i2. Por ley de Kirchhoff se tiene que cumplir:

i = i1 +i2

además

VAB = i1R1 = i2R2

De las dos ecuaciones anteriores podemos deducir las siguientes relaciones:

Vamos a aplicar este principio a nuestro diseño. Supongamos que disponemos de un galvanómetro cuya corriente máxima es Im y cuya resistencia interna es Ri, y queremos construir con él, un amperímetro capaz de medir una corriente I, donde I>Im. Si colocamos el galvanómetro en una de las ramas de un divisor de corriente, obtenemos la configuración mostrada

Por lo tanto, teniendo el valor de la Resistencia interna y la corriente máxima del galvanómetro, y de la Corriente máxima a medir, se calcula la resistencia necesaria para la derivación.

Amperímetro de varias escalas.

Si queremos diseñar un amperímetro de varias escalas, para cada una de ellas tendremos que calcular la resistencia que debemos colocaren paralelo con el galvanómetro. La configuración más simple de este instrumento es la mostrada en la Figura.

Calculamos cada una de las Resistencias con las formulas que desarrollamos antes, y debemos tener en cuenta que la resistencia para la primera escala  será directamente la R1 encontrada, pero para cuando movamos el selector hacia la segunda escala debemos tener en cuenta que la R calculada para esta corriente, deberá ser la suma de R1 + R2. Por ejemplo, si para una escala de 10 mA la resistencia calculada fuese de 10 ohms, entonces la R1 tendrá ese valor, pero si para la segunda escala de 100 mA la resistencia calculada fuese de 100 ohms, entonces la R2 deberá valer 90 ohms, ya que 

10 ohms+90 ohms=100 ohms

De la misma manera se irán calculando el resto de las Resistencias hasta terminar todas las escalas de las que dispone el amperimetro.