Conexión de un amperímetro y un voltímetro en una red de corriente continua y alterna.

Corriente continua No cambia de dirección a tiempo. Un ejemplo es una batería en una linterna o una radio, una batería en un automóvil. Siempre sabemos dónde está el estigma positivo de la fuente de energía y dónde es negativo.

Corriente alterna Es una corriente que cambia la dirección del movimiento con cierta periodicidad. Dicha corriente fluye en nuestra salida cuando le conectamos una carga. No hay polo positivo y negativo, sino solo fase y cero. El voltaje a cero tiene un potencial cercano al potencial de tierra. El potencial en la salida de fase cambia de positivo a negativo con una frecuencia de 50 Hz, lo que significa que la corriente bajo carga cambiará su dirección 50 veces por segundo.

Durante un período de oscilación, la corriente aumenta de cero a máximo, luego disminuye y pasa a través de cero, y luego tiene lugar el proceso inverso, pero con un signo diferente.

Recibir y transmitir CA es mucho más simple que directo: menos pérdida de energía.Con la ayuda de transformadores, podemos cambiar fácilmente el voltaje de CA.

Al transmitir un voltaje grande, se requiere menos corriente para la misma potencia. Esto permite un argumento más sutil. En los transformadores de soldadura, se utiliza el proceso inverso: reducen el voltaje para aumentar la corriente de soldadura.

Medida de corriente directa

A en un circuito eléctrico medir corriente, es necesario encender el amperímetro o miliamperímetro en serie con el receptor de alimentación. Además, para excluir la influencia del dispositivo de medición en el funcionamiento del consumidor, amperímetro debe tener una resistencia interna muy pequeña, de modo que prácticamente pueda tomarse igual a cero, de modo que la caída de voltaje a través del dispositivo pueda simplemente descuidarse.

La inclusión de un amperímetro en el circuito siempre está en serie con la carga. Si conecta el amperímetro en paralelo a la carga, en paralelo a la fuente de alimentación, entonces el amperímetro simplemente quema o quema la fuente, ya que toda la corriente fluirá a través de la escasa resistencia del dispositivo de medición.

Shunt

Los límites de medición de amperímetros diseñados para mediciones en circuitos de CC se pueden ampliar conectando el amperímetro no directamente a la bobina de medición en serie con la carga, sino conectando la bobina de medición del amperímetro en paralelo a la derivación.

Entonces, a través de la bobina del dispositivo, solo pasa una pequeña parte de la corriente medida, cuya parte principal fluye a través de una derivación conectada en serie al circuito. Es decir, el dispositivo medirá realmente la caída de voltaje en la derivación de una resistencia conocida, y la corriente será directamente proporcional a este voltaje.

En la práctica, el amperímetro funcionará como un milivoltímetro. Sin embargo, dado que la escala del dispositivo está graduada en amperios, el usuario recibirá información sobre la magnitud de la corriente medida. El coeficiente de derivación generalmente se elige como un múltiplo de 10.

Las derivaciones diseñadas para corrientes de hasta 50 amperios se montan directamente en las carcasas de los instrumentos, y las derivaciones para medir altas corrientes se hacen remotas, y luego el dispositivo se conecta a la derivación con sondas. Para los instrumentos diseñados para la operación continua con una derivación, las escalas se califican inmediatamente en valores de corriente específicos teniendo en cuenta el coeficiente de derivación, y el usuario ya no necesita calcular nada.

Si la derivación es externa, en el caso de una derivación calibrada, la corriente nominal y el voltaje nominal se indican en ella: 45 mV, 75 mV, 100 mV, 150 mV.Para las mediciones de corriente, se elige una derivación de tal manera que la flecha se desvía al máximo a toda la escala, es decir, los voltajes nominales de la derivación y el dispositivo de medición deben ser los mismos.

Si estamos hablando de una derivación individual para un dispositivo en particular, entonces todo, por supuesto, es más simple. Según las clases de precisión, las derivaciones se dividen en: 0.02, 0.05, 0.1, 0.2 y 0.5: este es el error permitido en fracciones de porcentaje.

Las derivaciones están hechas de metales con un coeficiente de resistencia a baja temperatura y con una resistividad significativa: constantan, níquel, manganina, de modo que cuando la corriente que fluye a través de la derivación la calienta, esto no afectaría las lecturas del dispositivo. Para reducir el factor de temperatura durante las mediciones, se incluye una resistencia adicional de un material del mismo tipo en serie con la bobina del amperímetro.

Medida de voltaje DC

A medir voltaje constante entre dos puntos del circuito, paralelo al circuito, entre estos dos puntos, conecte un voltímetro. El voltímetro siempre se enciende en paralelo al receptor o fuente. Y para que el voltímetro conectado no afecte la operación del circuito, no cause una disminución en el voltaje, no cause pérdidas, debe tener una resistencia interna suficientemente alta para que la corriente a través del voltímetro pueda descuidarse.

Resistencia adicional

Y para expandir el rango de medición del voltímetro, se conecta una resistencia adicional en serie con su devanado de trabajo, de modo que solo una parte del voltaje medido cae directamente sobre el devanado de medición del dispositivo, en proporción a su resistencia. Y con el valor conocido de la resistencia de la resistencia adicional, el voltaje total medido que actúa en este circuito se determina fácilmente por el voltaje registrado en él. Así es como funcionan todos los voltímetros clásicos.

El coeficiente resultante de la adición de una resistencia adicional mostrará cuántas veces el voltaje medido es mayor que el voltaje atribuible a la bobina de medición del dispositivo. Es decir, los límites de medición del dispositivo dependen del valor de la resistencia adicional.

Una resistencia adicional está integrada en el dispositivo. Para reducir la influencia de la temperatura ambiente en las mediciones, se hace una resistencia adicional de un material con un coeficiente de resistencia a baja temperatura. Como la resistencia de la resistencia adicional es muchas veces mayor que la resistencia del dispositivo, la resistencia del mecanismo de medición del dispositivo no depende de la temperatura. Las clases de precisión de las resistencias adicionales se expresan de la misma manera que las clases de precisión de derivaciones: en fracciones porcentuales se indica el valor de error.

Para ampliar aún más el rango de medición de voltímetros, se utilizan divisores de voltaje. Esto se hace de modo que al medir el voltaje en el dispositivo corresponde al valor nominal del dispositivo, es decir, no excedería el límite en su escala. El factor de división del divisor de voltaje es la relación del voltaje de entrada del divisor a la salida, el voltaje medido. El coeficiente de división se toma igual a 10, 100, 500 o más, dependiendo de las capacidades del voltímetro utilizado. El divisor no introduce un error grande si la resistencia del voltímetro también es alta y la resistencia interna de la fuente es pequeña.

Medición de CA

Para medir con precisión los parámetros de CA con el instrumento, se requiere un transformador de medición. El transformador de medición utilizado para fines de medición también brinda seguridad al personal porque el transformador logra el aislamiento galvánico del circuito de alto voltaje. En general, las precauciones de seguridad prohíben la conexión de aparatos eléctricos sin dichos transformadores.

El uso de transformadores de medición le permite ampliar los límites de medición de dispositivos, es decir, es posible medir grandes voltajes y corrientes utilizando dispositivos de bajo voltaje y baja corriente. Entonces, los transformadores de medición son de dos tipos: transformadores de voltaje y transformadores de corriente.

Transformador de voltaje

Se usa un transformador de voltaje para medir el voltaje alterno. Este es un transformador reductor con dos devanados, cuyo devanado primario está conectado a dos puntos del circuito, entre los cuales debe medir el voltaje, y el secundario, directamente al voltímetro. Los transformadores de medida en los diagramas se representan como transformadores ordinarios.

Un transformador sin un devanado secundario cargado funciona en modo inactivo, y cuando se conecta un voltímetro, cuya resistencia es alta, el transformador permanece prácticamente en este modo y, por lo tanto, el voltaje medido puede considerarse proporcional al voltaje aplicado al devanado primario, teniendo en cuenta el coeficiente de transformación igual a la relación del número de vueltas en sus bobinados secundarios y primarios.

De esta manera, se puede medir un alto voltaje, mientras que se aplica un pequeño voltaje seguro al dispositivo. Queda por multiplicar el voltaje medido por el coeficiente de transformación del transformador de medición de voltaje.

Aquellos voltímetros que fueron diseñados originalmente para trabajar con transformadores de voltaje tienen una graduación de la escala teniendo en cuenta el coeficiente de transformación, luego el valor del voltaje cambiado es inmediatamente visible en la escala sin cálculos adicionales.

Para aumentar la seguridad al trabajar con el dispositivo, en caso de daños en el aislamiento del transformador de medición, uno de los terminales del devanado secundario del transformador y su marco se conectan primero a tierra.

Medición de transformadores de corriente

Los transformadores de corriente de medición se utilizan para conectar amperímetros a circuitos de CA. Estos son transformadores elevadores de doble devanado. El devanado primario está conectado en serie al circuito medido, y el secundario al amperímetro. La resistencia en el circuito del amperímetro es pequeña, y resulta que el transformador de corriente funciona casi en el modo de cortocircuito, mientras que se puede suponer que las corrientes en los devanados primario y secundario se relacionan entre sí como el número de vueltas en los devanados secundario y primario.

Al seleccionar una relación adecuada de vueltas, se pueden medir corrientes significativas, mientras que las corrientes que son suficientemente pequeñas siempre fluirán a través del dispositivo. Queda por multiplicar la corriente medida en el devanado secundario por el coeficiente de transformación. Los amperímetros diseñados para un funcionamiento continuo junto con los transformadores de corriente tienen una graduación de escalas que tiene en cuenta el coeficiente de transformación, y el valor de la corriente medida se puede leer fácilmente de la escala del dispositivo sin cálculos. Para aumentar la seguridad del personal, uno de los terminales del devanado secundario del transformador de corriente de medición y su marco se conectan primero a tierra.

En muchas aplicaciones, los transformadores de corriente de medición de bujes son convenientes, en los que el circuito magnético y el devanado secundario están aislados y ubicados dentro del buje, a través de la ventana por la cual pasa un bus de cobre con una corriente medida.

El devanado secundario de dicho transformador nunca se deja abierto, porque un fuerte aumento en el flujo magnético en el circuito magnético no solo puede conducir a su destrucción, sino que también induce EMF en el devanado secundario, lo cual es peligroso para el personal. Para llevar a cabo una medición segura, el devanado secundario se deriva con una resistencia de clasificación conocida, cuyo voltaje será proporcional a la corriente medida.

Dos tipos de errores son característicos de los transformadores de medición: angular y coeficiente de transformación. El primero está asociado con una desviación del ángulo de fase de los devanados primario y secundario de 180 °, lo que conduce a lecturas inexactas de los vatímetros.En cuanto al error asociado con el coeficiente de transformación, esta desviación muestra la clase de precisión: 0.2, 0.5, 1, etc., como un porcentaje del valor nominal.