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Inst Imán Perm y Bobina Móvil
Inst Imán Perm y Bobina Móvil
Inst Imán Perm y Bobina Móvil
Constitución Interna:
Estos aparatos son de alta precisión y su empleo está muy difundido. Consta de un
imán permanente que puede ser de diversas formas. Entre las expansiones polares
marcadas con las letras N y S existe un tambor cilíndrico de material magnético y en el
espacio definido entre las mismas, se encuentra la bobina móvil.
Figura 1
Esta última está fabricada con un alambre muy fino, devanado sobre un marco de
aluminio extremadamente liviano (cuya función es proveer además el par amortiguador),
suspendido con precisión en el campo magnético que proviene del imán permanente;
este último puede ser de acero al tugnsteno, acero al cobalto o Alnico.
El eje de giro está comúnmente dividido en dos, con una mitad arriba y la otra
mitad debajo de la bobina móvil. En las dos partes del eje están fijados dos resortes en
espiral, uno de cuyos extremos está fijo al eje y el otro a las partes estructurales del
instrumento.
Vallejos 1
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Figura 2
La corriente a medir tiene el siguiente recorrido dentro del instrumento; ingresa por
el resorte superior en espiral, el eje, la bobina móvil que puede tener varias espiras y sale
por el eje inferior hacia el resorte y terminal inferior de salida (fig. 3).
La aguja o índice está sujeta al eje y una escala permite conocer la posición
relativa y hacer las lecturas. En la figura siguiente se tiene la bobina móvil en perspectiva
para seguir mejor el recorrido de la corriente y abajo, una vista que permite apreciar la
forma del campo magnético del imán permanente y la forma en que él mismo influye
sobre la bobina móvil. Por la forma constructiva de las expansiones polares y el tambor
central, las líneas parten del polo norte e ingresan al tambor, saliendo del mismo para
llegar al polo sur, por lo que se produce gracias al tambor, una concentración de líneas de
campo. Por la disposición adoptada, estas líneas forman un campo magnético radial
entre los polos.
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Amortiguamiento
El propio bastidor metálico que soporta la bobina se mueve dentro del campo
magnético del imán permanente; como consecuencia, y gracias a la aplicación de la Ley
de Faraday, se induce una fuerza electromotriz en dicho bastidor, además como el mismo
constituye un circuito cerrado se originan corrientes parásitas o de Foucault.
Figura 3
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Principio de funcionamiento
Cuando circula corriente por la bobina suspendida, se desarrolla una fuerza que se
puede expresar por medio de:
f = B i l [Newton]
Donde:
f = fuerza en Newton
B = inducción magnética en Weber/m2
i = corriente en Ampere
l = longitud útil del conductor sometido al campo, en metros
Como la bobina tiene N espiras, la fuerza actuante en cada lado de la bobina será:
F=NBil
Cm = F Di = Di N B i l
Cm = k i
Cm = D
Donde
D = constante que comprende: la elasticidad del material de los resortes, alto de la
hoja que conforma los resortes, espesor de la hoja de los resortes y el largo total de los
resortes.
D=ki
Si a k / D = KA = constante amperométrica.
Entonces:
= KA i
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Solamente se permite el paso de una corriente muy débil por la bobina suspendida,
que junto con su aguja solidaria, gira un ángulo directamente proporcional a la corriente:
la aguja se mueve sobre la escala calibrada e indica amperes o volts. Un buen
amperímetro posee una resistencia muy pequeña, un buen voltímetro, en cambio,
es de resistencia comparativamente elevada. Esto significa que cuando un
amperímetro está en serie en un circuito, produce una pequeña caída de tensión, y que
cuando un voltímetro es conectado en paralelo con un circuito, toma el mismo una
corriente muy débil.
Vallejos 6
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IS = I - I A RS IS = IA RA
IARA IARA
RS= =
IS I−IA
I
=n
IA
Figura 4
Si en cambio el instrumento está destinado a funcionar como voltímetro de un
alcance de 150[V] a plena escala, por ejemplo, la bobina móvil deberá estar conectada en
serie con una resistencia capaz de provocar una caída de tensión de (150 - 0,05)[V] =
149,95[V], por lo tanto cuando se aplica una tensión de 150[V] a la combinación en serie;
el valor de la resistencia debe ser entonces de 7497,5[], valor comparativamente
elevado. Un voltímetro de esta construcción se clasificará como del tipo de 50[ ] por volt
y su sensibilidad es de 50[] por volt.
Figura 5
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U = UV + UM = iV RV + iV RM
Llamando factor de amplificación a:
U
=m
UV
reemplazando:
m UV = iV RM + iV RV = m iV RV
RM = RV (m – 1)
La figura 6.a muestra como se conecta una resistencia derivadora en paralelo con
la bobina móvil, incluyendo la resistencia de calibración, cuando el instrumento es
construido para funcionar como amperímetro, la figura 6.b muestra la conexión de una
resistencia en serie (multiplicadora) para funcionar como voltímetro.
Figura 6
En los amperímetros normales para alcances no muy grandes, suelen instalarse
los derivadores dentro de la caja del instrumento. Para alcances mayores, los derivadores
suelen ser externos, porque sus tamaños se hacen excesivos (así como el calentamiento
que producen) para el montaje interno.
instrumentos. Todos los resistores en serie en los que se genera calor en mayor cantidad
del que la caja del instrumento puede irradiar se instalan en el exterior de la misma.
RA + R2 + R3
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Figura 7
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