El galvanómetro es el principal componente utilizado en la construcción de amperímetros y voltímetros dada la característica esencial de un tipo común, conocido como galvanómetro de D’Arsonval el cual está compuesto por una bobina de alambre montada de modo que pueda girar libremente sobre un pivote en un campo magnético proporcionado por un imán permanente. La operación básica del galvanómetro aprovecha el hecho de que un momento de torsión actúa sobre una espira de corriente en presencia de un campo magnético.
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El momento de torsión experimentado por la bobina es proporcional a la corriente que circula por ella. Esto significa que cuanto más grande es la corriente, tanto mayor es el momento de torsión, así como el giro de la bobina antes de que el resorte se tense lo suficiente para detener la rotación. Por tanto, la cantidad de inclinación o rotación de la bobina es proporcional a la corriente. Después de que el instrumento se calibra de manera apropiada, puede usarse junto con otros elementos de circuito para medir ya sea corrientes o diferencias de potencial (voltaje). Algunos instrumentos de laboratorio que emplean los movimientos de D' Arsonval pueden medir corrientes tan pequeñas como 1.0 X 10-13 A
En algunos medidores analógicos las escalas son no lineales. Esto se debe por lo general a que el campo magnético no es uniforme en toda la zona entre las piezas polares del imán. Para que la indicación del medidor sea exacta, la escala del medidor debe desviarse de la linealidad para compensar esa falta de uniformidad del medidor.
El mecanismo o movimiento que patentó D' Arsonval se basa en este principio. Una bobina de alambre se fija en un eje que gira en dos cojinetes de joya. La bobina puede girar en un espacio entre un núcleo cilíndrico de hierro suave y dos piezas polares magnéticas. Las piezas polares crean el campo magnético y el núcleo de hierro restringe el campo al espacio de aire (entrehierro) entre él y las piezas polares. Si se aplica una corriente a la bobina suspendida, la fuerza resultante hará que gire. A este giro se oponen dos resortes pequeños que originan un par (fuerza giratoria) que se opone al par magnético. Las fuerzas de los resortes se calibran de modo que una corriente conocida origine una rotación de ángulo conocido.(También, los resortes sirven como conexiones eléctricas para la bobina.) El puntero liviano muestra la cantidad de rotación sobre una escala calibrada.
La desviación de la aguja es directamente proporcional a la corriente que fluye en la bobina, siempre que el campo magnético sea uniforme y la tensión del resorte es lineal. En ese caso, la escala del medidor también es lineal. La exactitud de los movimientos de D' Arsonval que se emplean en los medidores comunes de laboratorio es de aproximadamente el 1% de la lectura de la escala completa.
Construcción De Multimetros
La totalidad de los amperímetros, voltímetros y ohmetros de tipo análogo son fabricados a partir de un galvanómetro de D’Arsonval y un conjunto de resistencias acompañadas algunas veces de una fuente de poder. Si añadimos resistencias en serie obtenemos un voltímetro, si las añadimos en paralelo obtenemos un amperímetro y si a uno de los arreglos conectamos una fuente fácilmente se obtiene un ohmetro.
Ampérimetro Analógico
Los amperímetros electromecánicos industriales y de laboratorio se emplean para medir corrientes desde 1m A (10-6 A) hasta varios cientos de amperes. El movimiento de D' Arsonval ya que el paso de una corriente por la bobina genera un movimiento de la aguja proporcional a tal corriente. Para construir un amperímetro se emplea en la mayoría de los casos una llave selectora para conectar diferentes resistencia en paralelo con el galvanómetro llamadas comúnmente shunts, permitiendo de esta manera hacer lecturas de corrientes mas grandes que las que puede hacer el galvanómetro solamente, que normalmente son pequeñas. El cambio de shunt de hacerse sin corriente, ya que sin estas resistencias toda la corriente pasaría por el galvanómetro causándole daños graves.
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Fig. Amperímetro de varios rangos
Los medidores típicos para banco de laboratorio tienen exactitudes de aproximadamente 1 % del valor de la escala completa debido a las inexactitudes del movimiento del medidor. Además de este error, la resistencia de la bobina del medidor introduce una desviación con respecto al comportamiento de un amperímetro ideal, este instrumento es ideal cuando su resistencia interna es cero, es decir si actúa como un corto entre los puntos del circuito donde se desea realizar la medición.
Vóltimetros Analógicos
La mayor parte de los voltímetros emplean también el movimiento de D' Arsonval. Este movimiento se puede considerar en sí mismo un voltímetro, si se considera que la corriente que pasa por él, multiplicada por su resistencia interna origina una determinada caída de voltaje. En el caso del voltímetro el instrumento es ideal si ofrece resistencia infinita entre los puntos sobre los cuales se esta realizando la medición del voltaje, es decir constituye un circuito abierto entre sus puntas de prueba, pero esto es difícil de lograr por lo que para aumentar el voltaje que se puede medir mediante ese instrumento, se agrega una resistencia más en serie a la resistencia propia del medidor. La resistencia adicional (que se llama un multiplicador) limita la corriente que pasa por el circuito del medidor.
Para construir un voltímetro de múltiple rango, se puede emplear un interruptor que conecte resistencias de varias magnitudes en serie con el movimiento del medidor. Para obtener una deflexión hacia los valores altos de la escala, los bornes se deben conectar con el voltímetro con la misma polaridad que las marcas de las terminales. Los voltímetros típicos de corriente directa (CD) de laboratorio tienen exactitudes de ± 1 % de la escala completa.
La sensibilidad de un voltímetro se puede especificar por el voltaje necesario para una deflexión de escala completa. Pero otro criterio de sensibilidad, que se usa ampliamente, es la capacidad de ohms por volts.
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Fig. Voltímetro de varios rangos.
Ohmetro
Es un instrumento que mide la resistencia o simplemente continuidad, de un circuito o parte del directamente en ohmios sin necesidad de cálculos, su principio de funcionamiento se basa en el método del voltímetro para medir resistencias y se configura habitualmente en circuitos tipo serie y/o derivación.
Ohmetro Tipo Serie
El ohmetro tipo serie consta de un galvanómetro o movimiento D`Arsonal conectado en serie con una resistencia y una batería, con un par de terminales a los cuales se conecta la resistencia desconocida. La corriente que circula a través del galvanómetro depende de la magnitud de la resistencia desconocida y la indicación del medidor es proporcional a su valor, siempre y cuando se hayan tomado en cuenta una debida calibración

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Fig. Ohmetro tipo Serie
Cuando la resistencia desconocida Rx = 0 (terminales A y B en cortocircuito), circula corriente máxima en el circuito. En estas condiciones, la resistencia de derivación R2 se ajusta hasta que el galvanómetro indique la corriente a escala completa (Ifsd). La posición de la aguja para la corriente de escala completa se marca "0 external image ohm.gif ". En forma similar, cuando Rx = external image infinito.gif (terminales A y B abiertas) la corriente en el circuito es cero y el galvanómetro indica cero corriente, esta posición se marca "external image infinito.gif " en la escala. Se colocan las marcas intermedias en la escala conectando valores conocidos de resistencia Rx en las terminales del instrumento. La exactitud de estas marcas depende de la exactitud respectiva del galvanómetro y de las tolerancias de las resistencias de calibración.
Aun cuando el ohmetro tipo serie es un diseño popular y se utiliza extensamente en los instrumentos portátiles para servicio general, tiene ciertas desventajas. Las más importantes se relacionan con la disminución del voltaje de la batería interna con el tiempo y el uso, de forma que la corriente a escala completa disminuye y el medidor no lee "0" cuando A y B están en cortocircuito. La resistencia de derivación R2 provee un ajuste para contrarrestar el efecto de la descarga de la batería. Es posible ajustar la aguja a escala completa con R1 eliminando a R2, pero esto cambiaría la calibración en toda la escala. El ajuste de R2 es una mejor solución, ya que la resistencia equivalente del paralelo de R2 y la bobina Rm siempre es baja
Comparada con R1, y por consiguiente el cambio requerido en R2 para el ajuste no cambia mucho de calibración.
Una cantidad conveniente al uso en el diseño de un ohmetro tipo serie es el valor de Rx que origina media deflexión en el medidor. A esta posición, la resistencia a través de las terminales A y B se define como la resistencia de media escala Rh. El circuito es analizable a partir de la corriente a escala completa Ifsd y la resistencia interna del galvanómetro Rm, se reduce la corriente a 1/2 Ifsd, y la resistencia desconocida debe ser igual a la resistencia interna total del ohmetro.
Ohmetro Tipo Derivacion
Este consiste de una batería enserie con una resistencia de ajuste R1 y un galvanómetro D' Arsonal. La resistencia desconocida se conecta a través de las terminales A y B, en paralelo con el medidor. Para este circuito es necesario tener un interruptor que desconecte la batería cuando no se use el instrumento. Cuando la resistencia desconocida Rx = 0 external image ohm.gif ( A y B están abiertas), las corrientes circulará únicamente a través del medidor; y con la apropiada selección del valor de R1, se puede hacer que la aguja marque escala completa. De esta forma, el ohmetro tiene la marca "cero" en el lado izquierdo de la escala ( no circula corriente) y la marca "infinito" en el lado derecho de la escala ( corriente de deflexión a plena escala).
El ohmetro tipo derivación es adecuado para medir valores bajos de resistencia; no se suele emplear en los instrumentos de prueba, pero se encuentra en los laboratorios o para aplicaciones especiales de medición de resistencia baja.
Valores teoricos, porcentajes de error y Verificacion de la ley de ohm
TABLA 1
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
R9
1° Color
Rojo
Amarillo
Amarillo
Amarillo
Verde
Café
Naranja
Café
Azul
2° Color
Negro
Violeta
Violeta
Violeta
Azul
Rojo
Naranja
Negro
Gris
3° Color
Amarillo
Amarillo
Naranja
Negro
Negro
Amarillo
Rojo
Café
Rojo
Valor cód.
200K
470K
47K
47
56
120K
3.3K
100
6.8K
tolerancia
5%
5%
5%
5%
10%
5%
5%
5%
10%
Vatiaje
¼
½
½
½
½
¼
½
¼
½
Valor medido
195.7K
473K
46.8K
48.1
55.5
119.5K
3.29K
99.4
6.7K
% error
0.215
-0.063
0.0425
-0.234
0.089
0.0416
0.0303
0.06
0.147
CIRCUITO A.
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VT
R1
R2
R3
V1
V2
V3
I
Valor teórico
10 v
47W
56W
100W
2.37 v
2.73 v
4.89 v
49.26 mA
Valor medido
9.98 v
48.1W
55.5W
99.4W
2.37 v
2.74 v
4.87 v
49.3 mA
% error
-0.2
0.234
-0.089
-0.06
0
0.364
-0.41
-0.0081
Valor medido de los resistores:
R1 = 48.1 W R2 = 55.5 W R3 = 99.4 W
Valor medido del voltaje de la fuente:
E = 10 V.
Calculo de la resistencia total del circuito:
Rt = R1 + R2 + R3 = 48.1 W + 55.5 W + 99.4 W = 203.0 W
Calculo de las caídas de voltaje sobre las resistencias:
V1 = i . R1 = 49.26 mA. * 48.1 W = 2.37 V
V2 = i . R2 = 49.26 mA. * 55.5 W = 2.73 V
V2 = i . R3 = 49.26 mA. * 99.4 W = 4.89 V
Vt = V1 + V2 + V3 = 2.37 V + 2.74 V + 4.87 V = 9.98 V
Valores medidos de las caídas de voltaje sobre las resistencias:
V1 = 2.37 V.
V2 = 2.74 V
V3 = 4.87 V
Valor medido de la corriente circulante:
i = 49.30 mA.
CIRCUITO B.
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R4
R5
R6
R7
IR4
IR5
IR6
IR7
VR7
Valor teórico
47K
200K
120K
6.8K
0.172
mA
0.041
mA
0.067
mA
0.282
mA
1.89 V
Valor medido
46.8K
195.7K
119.5K
6.7K
0.17
mA
0.04
mA
0.06
mA
0.28
mA
1.9 V
% error
0.0425
0.215
0.0416
0.147
-1.16
-3.14
-4.47
-0.71
0.53
Conexiones De Los Medidores
Cuando R es muy grande es recomendable utilizar la conexión de la figura (a) debido a que se ubica el miliamperímetro de forma tal que mide la corriente antes de que pueda ser afectada por del voltímetro, ya que este posee una resistencia demasiado grande que puede afectar los factores de medición.
En la conexión de la figura (b) lo más factible sería conectar una resistencia pequeña debido a la ubicación del voltímetro, es decir, si ponemos el miliamperímetro después del voltímetro, como este tiene una resistencia interna muy grande, la corriente no intentará desviarse por el voltímetro sino que viajará a través de la resistencia pequeña ya que esta no presenta mayor oposición. Así la corriente medida en la resistencia pequeña será demasiado aproximada a la corriente real que circula en la resistencia mencionada.
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Todas las resistencias presentan un margen de error que identificamos como tolerancia, el cual representa también un margen de error en los cálculos realizados a partir de ellas.
Cuando hay que realizar un cambio de escala en el Multímetro cuando se esta midiendo corriente, este debe hacerse con las puntas de prueba fuera del circuito en cuestión por protección del tester.
Antes de energizar un circuito debe revisarse su correcto montaje para evitar averías tanto en los equipos como en los elementos del circuito.
Para calcular de manera efectiva el margen de error entre dos lecturas de la misma magnitud, se debe tener en cuenta que las cifras significativas juegan un papel muy importante en cuando a la exactitud del margen de error.
El elemento mas versátil en la construcción de amperímetros, voltímetros y ohmetros es el mecanismo de D’Arsonval, ya que presenta alta sensibilidad a corrientes pequeñas y solo basta un arreglo resistivo para hacer de él uno de esto aparatos.
Para elegir los resistores que deben montarse sobre un circuito debe tenerse muy en la cuenta la corriente que va a pasar por ellos y así mismo determinar la potencia que deben soportar para evitar averías en los mismos.

Óhmetro

Un óhmetro, Ohmímetro, u Ohmiómetro es un instrumento para medir la resistencia eléctrica.

El diseño de un óhmetro se compone de una pequeña batería para aplicar un voltaje a la resistencia bajo medida, para luego mediante un galvanómetro medir la corriente que circula a través de la resistencia.
La escala del galvanómetro está calibrada directamente en ohmios, ya que en aplicación de la ley de Ohm, al ser el voltaje de la batería fijo, la intensidad circulante a través del galvanómetro sólo va a depender del valor de la resistencia bajo medida, esto es, a menor resistencia mayor intensidad de corriente y viceversa.
Existen también otros tipos de óhmetros más exactos y sofisticados, en los que la batería ha sido sustituida por un circuito que genera una corriente de intensidad constante I, la cual se hace circular a través de la resistencia R bajo prueba. Luego, mediante otro circuito se mide el voltaje V en los extremos de la resistencia. De acuerdo con la ley de Ohm el valor de R vendrá dado por:
 R = frac{V}{I}
R = frac{V}{I}
Para medidas de alta precisión la disposición indicada anteriormente no es apropiada, por cuanto que la lectura del medidor es la suma de la resistencia de los cables de medida y la de la resistencia bajo prueba.
Para evitar este inconveniente, un óhmetro de precisión tiene cuatro terminales, denominados contactos Kelvín. 2 terminales llevan la corriente constante desde el medidor a la resistencia, mientras que los otros dos permiten la medida del voltaje directamente entre terminales de la misma, con lo que la caída de tensión en los conductores que aplican dicha corriente constante a la resistencia bajo prueba no afecta a la exactitud de la medida.
Óhmetro PCE-DM 12 (CAT III / 600 V)
óhmetro con selección de rango automática, gran pantalla y múltiples funciones

Este óhmetro equipado con una pantalla LCD de alto contraste es un nuevo óhmetro de medición de sólida construcción que cuenta con doble carcasa de plástico.
El óhmetro tiene selección de rango automática y una precisión básica DC del 0,5 %. La solidez y fiabilidad del óhmetro lo hace apto para ser utilizado tanto en laboratorio o en investigación y desarrollo como en el servicio técnico in situ.
Forma parte de la normativa CAT III / 600 V / EN 61010-1.
En esta visión general puede encontrar cualquier tipo de óhmetro pueda necesitar. Este óhmetro cuenta con las siguientes características:
- Gran pantalla LCD rica en contrastes que ga-
rantiza una buena lectura incluso en condicio-
nes ambientales difíciles.
- Sencillo manejo
- Diseño seguro
- Selección de rango automática
- Función Data Hold
- Función de auto desconexión
- Control de paso
- Prueba de diodos
- Se entrega con cables de comprobación, ba-
tería, sensor de temperatura tipo K e instruc-
ciones de uso del ohmetro

Disponemos de otro óhmetro digital el PCE-DM 22 con una memoria interna de 32.000 valores, software para la transmisión de datos y con capacidad para la medición de la temperatura.
Ohmetro (CAT III / 600 V) con un diseño seguro y de sencillomanejo.
Ohmetro (CAT III / 600 V) con un diseño seguro y de sencillomanejo.

Ohmetro con selección de rango PCE-DM12

Ver / imprimir las instrucciones
de uso del ohmetro
Manual de instrucciones de uso del óhmetro PCE-DM 12.
Manual de instrucciones de uso del óhmetro PCE-DM 12.

Funciones del óhmetro PCE-DM 12
Funciones del óhmetro PCE-DM 12.
Funciones del óhmetro PCE-DM 12.

Funciones del óhmetro PCE-DM 12

Funciones del óhmetro:
1. Pantalla LCD
2. Selector de funciones.
3. Hendidura de entrada positiva 10 A.
4. Hendidura de entrada negativa COM
5. Hendidura de entrada positiva
6. Tecla de modo.
7. Tecla de rango de medición.
8. Tecla de memoria de valores.
9. Tecla de medición relativa.


Símbolos que aparecen en pantalla del óhmetro:
AC DC - Corriente o tensión alterna / continua
BAT - Batería vacía
AUTO - Selección de rango automática
external image flecha.gif - Modo de prueba de diodos
external image ondas.jpg- Símbolo de control de paso
HOLD - Memoria de valores
ºC, ºF, nF,Hz, V,A, M, Ω - Unidades
Para realizar una medición de la corriente DC/AC con el óhmetro debe de seguir los siguientes pasos:# Debe de conectar el cable de comprobación negro en la hendidura COM (4) del óhmetro y el cable de comprobación rojo en la hendidura de entrada positiva 10 A (3) o la hendidura de entrada positiva mA / uA (5) según las necesidades de medición.
  1. Tiene que seleccionar el rango de medición en el óhmetro 10 A, mA o bien uA con el selector de funciones (2) dependiendo de las necesidades de medición.
  2. Seleccione AC o DC con la tecla Mode del óhmetro (6).
  3. Debe de mantener los cables de comprobación del óhmetro en los correspondientes puntos a comprobar.
  4. A continuación puede leer el valor de corriente en la pantalla del óhmetro. En caso de permutación de la polaridad DC aparece el símbolo (-) antepuesto al valor de medición.
Para realizar una medición de la tensión DC/AC con el óhmetro debe de seguir estos pasos:
  1. Tiene que conectar el cable de comprobación negro en la hendidura COM (4) del óhmetro y el cable de comprobación rojo en la hendidura de entrada positiva (5).
  2. Debe colocar el selector de funciones (2) en la posición V del óhmetro.
  3. Seleccione AC o DC con la tecla Mode del óhmetro (6).
  4. Mantenga los cables de comprobación del óhmetro en los correspondientes puntos de comprobación.
  5. Puede leer el valor de tensión en la pantalla del óhmetro y en caso de permutación de la polaridad DC aparece el símbolo (-) antepuesto el valor de medición.
Especificaciones técnicas del óhmetro
Rangos de medición
- DCV
- ACV
- DCA
- ACA
- Resistencia
- Capacidad
- Frecuencia
- Temperatura
- Duty Cycle


600 V
600 V
10 A, 600 V
10 A, 600 V
2 / 20 / 40 MΩ
200 μF
10 MHz
+ 760 °C
9,99 %

Resolución
- DCV
- ACV
- DCA
- ACA
- Resistencia
- Capacidad
- Frecuencia
- Temperatura
- Duty Cycle


0,1 mV ... 1 V (dependiendo del rango)
0,1 mV ... 1 V (dependiendo del rango)
0,1 µA ... 10 mA (dependiendo del rango)
0,1 µA ... 10 mA (dependiendo del rango)
0,1 Ω ... 10 kΩ (dependiendo del rango)
1 pF ... 0,1 µF (dependiendo del rango)
0,001 Hz ... 1 kHz (dependiendo del rango)
1 °C
0,1 %

Precisión
- DCV
- ACV
- DCA
- ACA
- Resistencia
- Capacidad
- Frecuencia
- Temperatura
- Duty Cycle


± 0,5 ... 1,5 % (dependiendo del rango)
± 1,2 ... 2,0 % (dependiendo del rango)
± 1,0 ... 2,5 % (dependiendo del rango)
± 1,5 ... 3,0 % (dependiendo del rango)
± 1,2 ... 2,0 % (dependiendo del rango)
± 3,0 ... 5,0 % (dependiendo del rango)
± 1,2 ... 1,5 % (dependiendo del rango)
± 3,0 %
± 1,2 %

Indicador
pantalla LCD de 4000 recuentos
Selección de rango
automática
Cuota de medición
2 / s
Temperatura ambiental
0 ... + 50 °C
Humedad ambiental
20 ... 95 % H.r.
Alimentación
batería de bloque de 9 V
Indicador de estado de la batería
aparece "BAT" con la batería baja
Auto desconexión
a los 15 min. sin actividad
Carcasa
plástico ABS
Dimensiones
150 x 70 x 48 mm
Peso
255 g
Grado de contaminación
II
Normativa
EN 61010-1; CAT III / 600V; EMC;
LVD; EN 50081-1; EN 50082-1

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.
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.
'Vatímetro'
'Vatímetro'

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.
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.
'Vatímetro'
'Vatímetro'

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 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.
'Vatímetro'
'Vatímetro'

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 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.
'Vatímetro'
'Vatímetro'

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 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
'Vatímetro'
'Vatímetro'

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.
'Vatímetro'
'Vatímetro'

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.


Medición de Potencia Trifásica con dos wattmetros
Este método es apropiado para medir factor de potencia KVAR, KW, KVA en cargas conectadas en delta o en estrella que estén balanceados.
Todos los wattmetros monofásicos están construidos de acuerdo a su principio de operación, con dos bobinas una bobina que es de corriente (B. C) que se conecta en serie y una bobina de potencia (B. P) que se conecta en paralelo, la lectura que nos da un sistema monofásico es:
external image fig01.gif

Donde V es el voltaje aplicado en las terminales de la carga. I es la corriente que pasa la carga y q es el ángulo de defasamiento entre V e I que es el mismo ángulo de la impedancia de carga Z=R± jXLC.
Puede observar en el circuito anterior que la B.P. del wattmetro esta en paralelo con carga y mide el voltaje de fase y que la B.C. esta en serie con la carga y mide la corriente de fase.
Ahora bien cuando conectamos uno o más wattmetro monofásicos en una carga trifásica, las corrientes que medirán las B.C. serán de línea o de fase y los voltajes que medirán las B.P serán de línea o de fase según sea la conexión de la carga (delta o estrella)
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Si la carga es estrella (los resultados que obtendremos en delta serían los mismos). La corriente que mide la B. C es de fase, que es igual a la de línea. La B.P esta midiendo el voltaje de línea, que es igual a raíz de tres veces mayor que el de fase y con 30°de defasamiento.
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Como se ve en la figura la lectura de wattmetro 1 y 2 será:
external image w1w2.gif
Nuestro problema ahora es saber como es el ángulo formado entre el voltaje VAB y la corriente IA para el wattmetro 1 y cual será el ángulo formado entre VCB y IC para el wattmetro 2.
Un diagrama fasorial servirá de ayuda para encontrar cuánto valen esos ángulos; supondremos un sistema de secuencia (+).
external image fig04.gif
Siexternal image Image5.gif

Si suponemos que q =30° con el fin de poder verlo en un diagrama y calcular IA y IC:
external image Image6.gif
external image fig05.gif
Gráfica de valores

Ahora si en esta gráfica vectorial podemos ver cual es el ángulo tomado entre IA y VAB, que es lo que mide el wattmetro uno, y podemos observar cual es el ángulo entre IC y VCB que es lo que mide el wattmetro dos:
external image cos.gif
Estos mismos ángulos serían los mismos para un análisis de una carga conectado en delta. Concluyendo, lo que leen los wattmetros es :
W1 = ½ VAB½ ½ IA½ cos (q + 30° ) = VL IL cos (q + 30° )
W2 = ½ VCB½ ½ IC½ cos (q - 30° ) = VL IL cos (q - 30° )

Medición de potencia trifásica (Pt)

Si sumamos los dos Wattmetros W1 + W2
W1 + W2 = VL IL Cos (q + 30°) + VL IL Cos (q -30=

VL IL Cos 30° Cos q - VL IL Sen 30 Sen q + VL IL Cos 30 Cos q + VL IL Sen 30° Sen q

external image Image7.gif esto es lo que conocemos como potencia trifásica.
external image Image8.gif
Medición de potencia reactiva trifásica (Qr)

Si restamos los dos Wattmetros:
external image Image9.gif
W2-W1=VLILSenq
Ahora bien si multiplicamos por external image Image10.gif (W2-W1) nos dará la potencia reactiva trifásica:
external image Image11.gif

Medición de la potencia aparente-trifásica (Sr)

Si queremos conocer la potencia aparente con la lectura de los wattometros:
external image Image12.gif
Medición del ángulo en un ángulo q en un sistema trifásico:
external image Image13.gif
Medición del factor de potencias
external image Image14.gif
Esta tabla nos ayudará a ser expertos para poder pronosticar el comportamiento del factor de potencia con solo ver las lecturas de los wattmetros:
q
fip
W1
W2
WT
0
1
W1=W2
W2=W1
2W1=2W2
30°
0.866
W1=1/2W2
W2=2W1
WT=W1+W2
60°
0.5
W1=0
W2=WT
WT=W2
90°
0
-W1=W2
W2=-W1
WT=0

Nota 1. Si ahora q es carga capacitiva el wattmetro 2 se comporta como se comporta el wattmetro 1 y viceversa (haz tú ese ejercicio)
Nota 2. También es importante notar que si yo cambio la secuencia de fase, el orden de los wattmetros cambia.
Nota 3. Es importante tener una referencia desde el principio para saber qué tipo de carga es la que está usando. Por ejemplo si la primer carga es un motor, es lógico suponer que el tipo de carga es atrasado o inductivo y ésas serán mis referencias.