Ingeniería de Máquinas y Sistemas Eléctricos: Aparatos de medida eléctrica (Parte 4ª)

APARATOS BIMETÁLICOS

Descripción

Sistema basado en el empleo de elementos bimetálicos consistentes en dos láminas metálicas de diferente coeficiente de dilatación unidas entre sí en toda su longitud, constituyendo una lámina arrollada en espiral.

Cuando la corriente pasa por la espiral, la calienta y la deforma, haciendo girar un eje solidario que está unido a la aguja indicadora.

Hay una espiral opuesta a la motriz, que compensa la acción térmica de la temperatura ambiente para estabilizar así el punto cero.

La desviación de la aguja indicadora hasta alcanzar la posición de equilibrio es muy lenta y exige duraciones de hasta 15 minutos por lo que una de las aplicaciones típicas de estos aparatos es la indicación de lecturas medias, cuando en instalaciones donde hay variaciones continuas de tensión y/o de intensidad.

Características técnicas comunes

Normativa a la que están sometidos

· IEC 51

· VDE 0410

· DIN 43780

· UNE 21318

· BS89

· DIN 43 700

Clase de precisión mínima exigible

Aparatos de panel:

· Bimetálicos, clase 2,5 (± 2,5 % fin de escala).

· Frecuencímetros: ± 0,5 % del valor nominal de la frecuencia.

Todos los demás clase 1,5 (± 1,5 % fin de escala).

Sobrecargas permisibles

Voltímetros:

1,2 Un: permanente

2 Un: durante 5"

Amperímetros:

1,5 In: permanente

5 In: durante 30"

10 In: durante 5"

40 In: durante 1"

Tensión de prueba

2000 V-50 Hz durante 1 minuto.

Grado de protección

Normas IEC 144, DIN 40050.

Bornas: IP00 o IP20.

Temperatura de trabajo

Funcionamiento: -25 + 40 º C.

Influencia magnética exterior

Normas VDE 0410 párrafo 38.

IEC 51 párrafo 6-3-2 para un campo exterior ≤ 0,5 mT.

Resistencia a las vibraciones

Normas: VDE 0410 párrafo 27.

Amplitud de la vibración ± 0,25 mm con Frecuencia 50 Hz.

Igual a 2,5 g sobre los tres ejes ortogonales y un tiempo de duración de 20 minutos por eje.

Resistencia a los choques

Normas: VDE 0410 párrafo 28.

Cinco impactos aplicados en dirección paralela a los tres ejes del instrumento con una aceleración de 15 g.

Características técnicas específicas

· Precisión: ± 2,5 % del valor final de escala.

· Frecuencia de calibrado: 50 Hz.

· Frecuencia de utilización: Corriente continua y alterna hasta 1000 Hz.

· Sobrecargas: 1,5 ln permanente; 15 ln durante 1 segundo (80 ln durante 1 segundo a través de T.I. TU3ba. 5/5 saturable).

Aplicación

Se emplean para la medida de la corriente consumida por motores eléctricos, transformadores de potencia o líneas de transporte, pudiendo incorporar una aguja roja arrastrada por la motriz de medida que queda fijada en el valor de la corriente máxima integrada en un tiempo de 15 minutos (opcional 8 minutos).

Un mando de puesta a cero, con posibilidad de sellado, dispone al aparato para un nuevo ciclo de medida.

Valor medido

Este sistema siempre mide el Valor Eficaz de la corriente, siendo prácticamente independiente de la forma de onda de la corriente alterna, pero no sirve para medir corriente rectificada sin filtrar.

En este tipo de aparatos no tienen efectos las deformaciones de onda, ni las pulsaciones de corriente continua, ni los campos magnéticos exteriores.

Dimensiones y escalas

Los aparatos normalmente utilizados son los llamados de cuadro o panel y sus medidas están normalizadas.

Escalas: 0-1,2 de x/5 en A ó kA. ; 0-120 %; 0-6A.

Amperímetros de máxima. Escala angular 90º

Dimensiones normalizadas

Escalas normalizadas

Amperímetros de máxima con contacto. Escala angular 90º

Dimensiones normalizadas

Esquemas y simbología

Conexión de amperímetros

Conexión Directa:

Conexión directa a una línea de corriente continua o corriente alterna monofásica

Conexión a una línea de corriente trifásica equilibrada

Conexión a una línea de corriente trifásica desequilibrada

Conexión indirecta:

Conexión a una línea de corriente continua o alterna mediante un shunt

Conexión a un sistema monofásico mediante un transformador de intensidad

Sistema trifásico desequilibrado

Sistema trifásico desequilibrado sin neutro (3 TI)

Sistema trifásico desequilibrado con neutro

Sistema trifásico desequilibrado sin neutro (conexión en V)

APARATOS DE BOBINA MÓVIL CON CONVERTIDOR

Descripción

Son aparatos que funcionan con el mismo principio que los de bobina móvil, pero en los que se incorpora un convertidor que transforma la señal de la magnitud a medir en una tensión continua.

Existen dos aparatos basados en este principio de funcionamiento:

Frecuencímetro de aguja

Consta de un sistema de bobina móvil y un convertidor frecuencia/corriente continua.

Fasímetro electrónico

Consta de un sistema de bobina móvil y un convertidor ángulo-de-fase de corriente continua lineal.

Puede construirse para corriente monofásica y trifásica equilibrada.

Aplicación

Mediciones de frecuencia y de factor de potencia.

Características técnicas comunes

Normativa a la que están sometidos

· IEC 51

· VDE 0410

· DIN 43780

· UNE 21318

· BS89

· DIN 43 700

Clase de precisión mínima exigible

Aparatos de panel:

· Bimetálicos, clase 2,5 (± 2,5 % fin de escala).

· Frecuencímetros: ± 0,5 % del valor nominal de la frecuencia.

Todos los demás clase 1,5 (± 1,5 % fin de escala).

Sobrecargas permisibles

Voltímetros:

1,2 Un: permanente

2 Un: durante 5"

Amperímetros:

1,5 In: permanente

5 In: durante 30"

10 In: durante 5"

40 In: durante 1"

Tensión de prueba

2000 V-50 Hz durante 1 minuto.

Grado de protección

Normas IEC 144, DIN 40050.

Bornas: IP00 o IP20.

Temperatura de trabajo

Funcionamiento: -25 + 40 º C.

Influencia magnética exterior

Normas VDE 0410 párrafo 38.

IEC 51 párrafo 6-3-2 para un campo exterior ≤ 0,5 mT.

Resistencia a las vibraciones

Normas: VDE 0410 párrafo 27.

Amplitud de la vibración ± 0,25 mm con Frecuencia 50 Hz.

Igual a 2,5 g sobre los tres ejes ortogonales y un tiempo de duración de 20 minutos por eje.

Resistencia a los choques

Normas: VDE 0410 párrafo 28.

Cinco impactos aplicados en dirección paralela a los tres ejes del instrumento con una aceleración de 15 g.

Características técnicas específicas

Frecuencímetros:

· Instrumento de bobina móvil con convertidor de frecuencia incorporado.

· Tensiones normalizadas:

100/√3, 100, 110/√3, 110, 127, 220, 380 ó 440 V - 15 + 10%

· Consumo aprox.: 10 mA.

Fasímetros:

· Precisión : ± 1,5 % de 90º eléctricos.

· Frecuencia : 50 Hz ± 5% ó 60 Hz ± 5%.

· Escalas normalizadas: CAP 0,5-1-0,5 IND ó CAP 0,8-1-0,2 IND.

Dimensiones y escalas

Frecuencímetros

Se construyen 2 tipos diferentes según el tipo de escala, con varias medidas:

Escala angular 90º

Dimensiones normalizadas

Escalas normalizadas

Escala circular plana 240º

Dimensiones normalizadas

Escalas normalizadas

Fasímetros

Se construyen 2 tipos diferentes según el tipo de escala, con varias medidas:

Escala angular 90º

Dimensiones normalizadas

Escala plana 240º

Dimensiones normalizadas

Esquemas y simbología

Conexionado de los frecuencímetros

APARATOS DE LÁMINAS VIBRANTES

Descripción

Su funcionamiento está basado en el principio de la resonancia.

Las láminas de este sistema, sometidas al campo magnético que producen unas bobinas alimentadas por la tensión de la red, vibran de acuerdo con la frecuencia.

Debido a la característica de inalterabilidad a los esfuerzos elásticos del material con que están construidas las láminas y al procedimiento de fijación al soporte que las contiene, puede garantizarse su calibrado a través del tiempo.

Aplicación

Se utiliza exclusivamente para medida de frecuencia siendo muy utilizado por su precisión y robustez.

Valor medido

La fluctuación de la tensión dentro de ± 1,5 % y la variación de la forma de onda no influyen sobre la medida.

El error de medida es solamente del 0,3 al 0,5 %.

Características técnicas comunes

Identicas a la de los apatratos indicados anteriormente

Características técnicas específicas

· Precisión: ± 0,5 % del valor nominal de la frecuencia.

· Tensiones normalizadas:

100/√3, 100, 110/√3, 110, 127, 220, 380 ó 440 V - 15 + 10%

Detalle constructivo de un frecuencímetro de lengüetas

Indicaciones de un frecuencímetro de lengüetas

Dimensiones y escalas

Los aparatos normalmente utilizados son los llamados de cuadro o panel y sus medidas están normalizadas.

Al ser el valor de la frecuencia prácticamente constante y oscila entre márgenes muy reducidos la escala es única y normalmente con valores de medida de entre 45 y 55 Hz, aunque pueden construirse para otros alcances de medida.