Sistemas de instrumentos

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Sistemas de instrumentos de medición  : clasificación de instrumentos de medición eléctricos (acción electromecánica) según el principio físico del mecanismo de medición , es decir, según el método de convertir una cantidad eléctrica en un desplazamiento mecánico de una parte móvil.

Principios generales de funcionamiento

Todos los instrumentos de medición electromecánicos están equipados con una escala graduada fija, la lectura del valor medido generalmente se realiza de acuerdo con la posición de la flecha móvil índice (a veces, según la posición del punto de luz: el haz de luz es desviado por un espejo giratorio), la posición de la flecha en la escala está determinada por la igualdad del par y el momento de resistencia. Por lo general, el par resistente es creado por un resorte helicoidal plano o un resorte de torsión (estiramiento) que trabaja en torsión. En los sistemas radiométricos y de inducción, el momento de resistencia se crea de otras formas. Los dispositivos de tipo vibración no tienen puntero móvil y su principio de indicación se basa en el fenómeno de resonancia mecánica (ver sistema de vibración). Como regla general, las variedades de sistemas de instrumentos difieren en la forma en que crean el par y las características de diseño.

Variedades de sistemas de instrumentación

Nota: De acuerdo con su principio de funcionamiento, los dispositivos magnetoeléctricos miden el valor promedio de la corriente, y la dirección de la desviación de la flecha depende de la dirección promedio de la corriente en el bucle, por lo tanto, solo se pueden usar para medir corrientes con una constante componente y requieren el respeto de la polaridad de la conexión [2] . Los dispositivos magnetoeléctricos no son adecuados para la medición directa de corriente alterna, ya que cuando se aplica una corriente alterna a dicho instrumento, la aguja vibrará cerca de cero con la frecuencia de la corriente alterna. El principio de funcionamiento de los dispositivos de este tipo es la interacción de la corriente y un cuerpo ferromagnético. Una característica de tales dispositivos es la dependencia cuadrática del par de la corriente en el devanado, y tales sistemas se pueden usar para medir corrientes tanto continuas como alternas. Un análogo de tal sistema es un motor a reacción que opera de acuerdo con la ley de conservación del momento . Las ventajas de los dispositivos del sistema electromagnético incluyen el bajo costo y la resistencia a las sobrecargas, lo que llevó a su uso generalizado en las instalaciones eléctricas industriales. Las desventajas de estos dispositivos son la baja precisión y la escala desigual. Aunque los instrumentos electromagnéticos son adecuados para medir la corriente continua, rara vez se usan, ya que la corriente continua se puede medir con mayor precisión utilizando instrumentos del sistema magnetoeléctrico. Los sistemas electrodinámicos y ferrodinámicos se utilizan en voltímetros y amperímetros , pero con mayor frecuencia en vatímetros y varímetros .

Elementos adicionales

Como elementos adicionales de los dispositivos, los amortiguadores de vibraciones del sistema móvil del principio de funcionamiento hidráulico, neumático y electromagnético se utilizan para calmar rápidamente el puntero en una posición estable con respecto a la escala.

Elementos adicionales son el apantallamiento del dispositivo con una pantalla ferromagnética y el uso de dispositivos estáticos en el diseño.

Dado que los instrumentos electromagnéticos crean un pequeño campo interno durante la medición, los campos magnéticos externos pueden afectar en gran medida sus lecturas. Para ello se utilizan los llamados dispositivos astáticos con dos devanados fijos y dos núcleos conectados de forma que se suman sus momentos mecánicos. El campo magnético externo debilita el campo de un devanado y fortalece el campo del otro devanado y el par total permanece casi constante.

Un elemento adicional también son los convertidores termoeléctricos, por ejemplo, los termopares  : con la ayuda de ellos, no se mide el valor de la corriente que fluye a través del conductor, sino su equivalente térmico. Conectando un dispositivo magnetoeléctrico a dicho convertidor, puede medir corrientes alternas de una frecuencia suficientemente alta con alta precisión (sin dicho convertidor, las lecturas de un dispositivo magnetoeléctrico serán cero). Los convertidores termoeléctricos también se pueden usar para el aislamiento galvánico de la parte de medición del dispositivo del circuito en el que se mide la corriente.

Para medir corrientes alternas con la ayuda de dispositivos magnetoeléctricos, también se utilizan circuitos rectificadores (los llamados "sistemas detectores"), que se utilizan principalmente en multímetros de puntero y pinzas amperimétricas . En este caso, el dispositivo mostrará el valor exacto del valor efectivo solo con una forma sinusoidal de la señal medida, si la escala del dispositivo está calibrada en valores efectivos, con una forma de señal no sinusoidal, se producirán errores significativos en las lecturas del dispositivo.

El uso de dispositivos en el diseño del dispositivo para astatismo, conversión termoeléctrica, rectificadores y amplificadores generalmente se indica mediante símbolos especiales impresos en la escala del dispositivo, que complementan el símbolo principal del tipo de sistema del dispositivo de medición.

Véase también

Notas

  1. GOST 23217-78 Instrumentos de medida eléctricos analógicos con lectura directa. Símbolos aplicados. . Consultado el 1 de septiembre de 2020. Archivado desde el original el 25 de octubre de 2020.
  2. Existen diseños de dispositivos magnetoeléctricos con un cero en el medio, en los que la flecha puede desviarse tanto hacia la derecha como hacia la izquierda, dependiendo de la dirección promedio de la corriente. Se utilizan, por ejemplo, para controlar la corriente de carga y descarga de la batería .

Literatura