INTRODUCCION Los Motores y generadores eléctricos, son un grupo de aparatos que se utilizan para convertir la energía mecánica en eléctrica, o a la inversa, con medios electromagnéticos. A una máquina que convierte la energía mecánica en eléctrica se le denomina generador, alternador o dínamo, y a una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica se le denomina motor. Dos principios físicos relacionados entre sí sirven de base al funcionamiento de los generadores y de los motores. El primero es el principio de la inducción: si un conductor se mueve a través de un campo magnético, o si está situado en las proximidades de un circuito de conducción fijo cuya intensidad puede variar, se establece o se induce una corriente en el conductor. El segundo es el principio opuesto: si una corriente pasaba a través de un conductor dentro de un campo magnético, éste ejercía una fuerza mecánica sobre el conductor. La máquina dinamoeléctrica más sencilla es la dinamo de disco desarrollada por Faraday, que consiste en un disco de cobre que se monta de tal forma que la parte del disco que se encuentra entre el centro y el borde quede situada entre los polos de un imán de herradura. Cuando el disco gira, se induce una corriente entre el centro del disco y su borde debido a la acción del campo del imán. El disco puede fabricarse para funcionar como un motor mediante la aplicación de un voltaje entre el borde y el centro del disco, lo que hace que el disco gire gracias a la fuerza producida produ cida por la reacción magnética. magnét ica. El campo magnético de un imán permanente es lo suficientemente fuerte como para hacer funcionar una sola dinamo pequeña o motor. Por ello, los electroimanes se emplean en máquinas grandes. Tanto los motores como los generadores tienen dos unidades básicas: el campo magnético, que es el electroimán con sus bobinas, y la armadura, que es la estructura que sostiene los conductores que cortan el campo magnético y transporta la corriente inducida en un generador, o la corriente de excitación en el caso del motor. La armadura es por lo general un núcleo de hierro dulce laminado, alrededor del cual se enrollan en bobinas los cables conductores.
MOTORES Motor eléctrico de corriente continua Son aparatos que transforman la energía eléctrica en movimiento y son la principal aplicación del efecto magnético de la corriente eléctrica.
Estructura Estator: Estator: Formado por una corona de material ferromagnético denominada culata o yugo en cuyo interior, regularmente distribuidos y en número par, van dispuestos unos salientes radiales con una expansión en su extremo, denominados polos, sujetos por tornillos a la culata. Rodeando los polos, se hallan unas bobinas de hilo, o pletina de cobre aislado, cuya misión es, al ser alimentadas por corriente continua, crear el campo magnético inductor de la máquina, el cual presentará alternativamente polaridades norte y sur. Salvo las máquinas de potencia reducida, en general de menos de 1 kW, encontramos también en el estator, alternando los polos polos antes citados, otros otros llamados polos polos de conmutación. Rotor: Formado Rotor: Formado por una columna de material ferromagnético, a base de chapas de hierro, aisladas unas de las las otras por una capa de barniz o de óxido. La corona de chapa magnética presenta en su superficie externa un ranurado donde se aloja el devanado inducido de la máquina. Este devanado está constituido por bobinas de hilo o de pletina de cobre convenientemente aislados, cerrado sobre sí mismo al conectar el final de la última bobina con el principio de la primera. Colector: Colector: Constituido esencialmente por piezas planas de cobre duro de sección trapezoidal, llamadas delgas , separadas y aisladas unas de otras por delgadas láminas de mica, formando el conjunto un tubo cilíndrico aprisionado fuertemente. El colector tiene tantas delgas como bobinas posee el devanado inducido de la máquina. Escobillas: Escobillas: dispuestas dispuestas en los portaescobillas, de bronce o latón, que retienen las escobillas que establecerán el enlace eléctrico entre las delgas y el colector y el circuito de corriente continua exterior.
Funcionamiento El principio de funcionamiento de los motores eléctricos de corriente directa o continua se basa en la repulsión que ejercen los polos magnéticos de un imán permanente cuando, de acuerdo con la Ley de Lorentz, interactúan con los polos magnéticos de un electroimán que se encuentra montado en un eje. Este electroimán se denomina “rotor” y su eje le permite girar libremente entre los polos magnéticos norte y sur del imán permanente situado dentro de la carcasa o cuerpo del motor. Cuando la corriente eléctrica circula por la bobina de este electroimán giratorio, el campo electromagnético que se genera interactúa con el campo magnético del imán permanente. Si los polos del imán permanente y del electroimán giratorio coinciden, se produce un rechazo y un torque magnético o par de fuerza que provoca que el rotor rompa la inercia y comience a girar sobre su eje en el mismo sentido de las manecillas del reloj en unos casos, o en sentido contrario, de acuerdo con la forma que se encuentre conectada al circuito la pila o la batería. La siguiente ilustración se muestra, de forma esquemática y simplificada, un motor común de corriente directa (C.D.) con un rotor formado por una simple bobina de una sola espira de color rojo y azul, para diferenciar cada mitad. Si seguimos el recorrido de la corriente eléctrica (I) asumiendo que fluye en el sentido convencional (del polo positivo "+" al polo negativo "–" de la batería, según indican las flechas negras), cuando en la mitad izquierda
de la espira de color rojo se forma el polo norte “N” coincidiendo con la misma polaridad del campo magnético del imán permanente fijo gal cuerpo del motor, se produce una fuerza de rechazo entre ambos polos iguales. Si aplicamos la “Regla de la mano izquierda” se puede determinar que esa mitad de la espirase moverá hacia abajo (flecha verde izquierda).
Por otra parte, en la mitad derecha (de color azul) ocurrirá lo mismo, pero a la inversa, por lo que aplicando la propia regla comprobaremos que se moverá hacia arriba (flecha verde derecha). La combinación de esas dos fuerzas o vectores actuando de forma opuesta yal unísono (de acuerdo con la Fuerza de Lorentz), provocará que el electroimán del rotor, formado aquí por esa simple espira, comience a girar en torno a su eje imaginario (representado por una línea de puntos en la figura) en dirección contraria a las manecillas de reloj en este ejemplo. Ese movimiento de rotación se encuentra señalado por la flecha negra en forma de semicírculo, que se encuentra dibujada al fondo de la espira. Es un tipo de motor eléctrico de corriente continua en el cual el devanado decampo (campo magnético principal) se conecta en serie con la armadura. Este devanado está hecho con un alambre grueso porque tendrá que soportar la corriente total de la armadura. Debido a esto se produce un flujo magnético proporcional a la corriente de armadura (carga del motor). Cuando el motor tiene mucha carga, el campo de serie produce un campo magnético mucho mayor, lo cual permite un esfuerzo de torsión mucho mayor. Sin embargo, la velocidad de giro varía dependiendo del tipo de carga que se tenga (sin carga o con carga completa). Estos motores desarrollan un par de arranque muy elevado y pueden acelerar cargas pesadas rápidamente. La principal característica del motor de corriente continua es la posibilidad de regular la velocidad desde vacío a plena carga. Su principal inconveniente, el mantenimiento, muy caro y laborioso.
Esquema del funcionamiento de un motor de c.c. elemental de dos polos con una sola bobina y dos delgas en el rotor. Se muestra el motor en tres posiciones del rotor desfasadas 90º entre sí. 1, 2: Escobillas; A, B: Delgas; a, b: Lados de la bobina conectados respectivamente a las delgas A y B.
Motores de corriente alterna Por el número de fases se clasifican en ge neral como: • Trifasicos. • Bifasicos. • Monofasico Por el tipo de rotor pueden ser: • De rotor devanado • De rotor jaula de ard illa Un motor de inducción está constituido por muchas partes, tanto mecánicas como eléctricas, para ello mostramos en la siguiente figura la co mposición básica de un motor.
Estator. El estator de los motores de inducción está formado por paquetes de láminas de acero al silicio troquelado. El estator representa una de las partes del circuito magnético del motor. El contenido del silicio depende de la densidad de flujo, está constituido por paquetes de lámina troquelada en forma de ranuras, con objeto de que el bobinado del estator pueda alojarse en dichas ranuras. Desde luego, la forma de las ranuras varía de acuerdo con el tamaño o tipo de motor.
En las ranuras del estator se alojan las bobinas del estator, que pueden considerarse, en forma análoga al transformador, circuito primario.
Rotor. El rotor de los motores de inducción puede ser de dos tipos: a) Rotor jaula de ardilla. Recibe este nombre debido a que precisamente tiene la forma de una jaula de ardilla tal como se muestra en la parte superior de la siguiente figura. Aquí, el bobinado está co nstruido por barras que se vacían sobre el rotor destinado para este fin; por lo general, las barras son de aluminio y al fundirse el rotor, debido a la forma que se le da, quedan unidos entre sí en cortocircuito en la forma de una jaula de ard illa.
a) Rotor jaula de ardilla, b) rotor devanado
b) Rotor devanado. Se llama así porque su bobina esta devanado en las ranuras. Está formado por paquetes de láminas troqueladas, montadas sobre el eje. Las bobinas se devanan sobre las ranuras y su arreglo depende del número de polos (el mismo que el estator) y de fases.
Carcasa o soporte La carcasa recibe también el nombre de soporte por ser el elemento que contiene el estator y los elementos auxiliares del motor.
Auxiliares. Los auxiliares del motor de inducción son elementos necesarios para el funcionamiento de este y dependen del tipo de motor.
Desde el punto de vista de conversión de energía, el motor de inducción se puede definir como sigue: Elemento que convierte energía eléctrica en energía mecánica por el principio de inducción electromagnética.
PRINCIPIO DE OPERACION DEL MOTOR DE INDUCCION. Al aplicar una tensión en las terminales del estator se produce una fuerza magnetomotriz uniforme y giratorio. Si suponemos, por ejemplo, que el rotor es del tipo jaula de ardilla, en cada barra se induce una fuerza magnetomotriz de sentido opuesto, esta hace circular una corriente y se produce un par que hace girar el rotor. Si se estudia el motor de inducción en forma semejante al transformador, se puede considerar el devanado del estator como el circuito primario y el del rotor como secundario.
El motor de inducción fue inventado por Nikola Tesla en 1888 y su principio no requiere conexiones a la parte rotatoria, la transferencia de energía de la parte estacionaria a la parte rotatoria es por medio de inducción electromagnética. Un campo magnético rotatorio producido por el devanado estacionario (llamado estator) induce una fuerza electromotriz y una corriente en el rotor. Aun cuando el flujo generado por cada bobina es únicamente un flujo alterno, las contribuciones de los flujos combinados de las tres bobinas superpuestas, llevan las corrientes en los ángulos de fase apropiados y produce un flujo rotatorio de dos polos. Es el flujo rotatorio no el flujo alterno el que produce la acción de inducción en el motor. Al flujo rotatorio (llamado también campo rotatorio), producido por las corrientes trifásicas, se pueden eslabonar con el campo rotatorio producido por un imán superpuesto al rotor.
De acuerdo con la ley de Lenz, el voltaje, la corriente y el flujo generado por el movimiento relativo entre un conductor y un campo magnético estará en una dirección que se opone al movimiento relativo como. De aquí que para satisfacer la ley de Lenz, los conductores deben desarrollar una fuerza mecánica. La dirección de la corriente en la barra del rotor que determina el flujo en sentido opuesto está determinada por la regla de la mano derecha.
Arranque estrella-triángulo de un motor trifásico asíncrono
En un motor típico la corriente de arranque es varias veces mayor que la nominal, si bien esto no es perjudicial para el motor que se encuentra preparado para soportar tales intensidades durante el tiempo que dura el arranque (si por cualquier causa el rotor se bloquea y no se pone en movimiento, la corriente mantiene su alto valor y los bobinados del motor se queman), las altas intensidades puestas en juego pueden perjudicar el normal funcionamiento de la instalación eléctrica de la cual el motor forma parte, y al propio motor cuando se trata de máquinas de mucha potencia y el tiempo de arranque resulta excesivo, en consecuencia se usan distintos métodos para lograr que la corriente de arranque disminuya.
El método más utilizado es el arranque estrella-triángulo por ser uno de los más conocidos y de más simple implementación. Este tipo de arranque está limitado a motores que fueron diseñados para funcionar con sus bobinados conectados en triángulo y está basado en que las tensiones de fase son "tres raíz cuadrada" veces menores que las tensiones de línea. Al modificar la tensión aplicada a los devanados también se modifican las características par-velocidad e intensidad-velocidad, las figuras muestran lo que ocurre con ambas cuando las tensiones son la de fase y la de línea.
Por lo tanto, aprovechando que es posible el acceso a los extremos de las bobinas, durante el arranque se conectan entre fase y neutro y, una vez que se ha alcanzado suficiente velocidad se las conecta entre fases, al estar conectadas en estrella las bobinas están sometidas a menor tensión y por lo tanto es menor la corriente que circula por ellas. Este sistema, ilustrado en las figuras de más arriba de denomina arranque estrella-triángulo y, habitualmente, se efectúa con sistemas automáticos especialmente diseñados. El motor dispone de 6 bornes accesibles que corresponden al principio y al final de cada bobinado. En funcionamiento normal ha de estar en triángulo, pero durante el arranque se conecta en estrella porque el consumo es 3 veces menor. También el par quedará reducido en un tercio del par nominal durante el arranque. El paso de la conexión estrella a la conexión triángulo del motor se debe realizar cuando el motor haya arrancado un 75% de la velocidad nominal aproximadamente. Es decir, al motor acaba de arrancar en triángulo aunque comience en estrella. a) Conexión de las chapas en la caja de conexiones del motor en estrella. b) Conexión de las chapas en la caja de conexiones del motor en triángulo
GENERADORES Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos, llamados polos, terminales o bornes. Los generadores eléctricos son máquinas destinadas a transformar la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estator). Si mecánicamente se produce un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generara una fuerza electromotriz (F.E.M.). Existen dos tipos de generadores de electricidad: •
Generadores de corriente continua (Dinamo)
•
Generadores de corriente alterna (alternadores)
Generadores de corriente continua (Dinamo) Es similar a un motor de corriente continua. Si hacemos girar el eje donde está la bobina, el imán exterior provoca una corriente eléctrica en el cable de la bobina, a este fenómeno se le conoce como inducción electromagnética. A cada media vuelta que hagamos girar la bobina, cambia el sentido de la corriente generada, pero con un sistema de delgas semicilíndricas la corriente generada se mantiene siempre en el mismo sentido por lo que la dinamo es un generador de corriente continua.
Al aumentar el número de delgas, la fem obtenida tiene menor ondulación acercándose más a la tensión continua que se desea obtener.
La tensión alterna que se origina al girar el conductor o espira se puede rectificar de modo que para el circuito eléctrico externo actúe como si fuera una tensión continua.
La parte estática del generador en la cual están situados los polos magnéticos (electroimanes) que generan el campo magnético, se denomina "estator", mientras que la espira conductora que gira, en la cual se induce una fuerza electromotriz y, a su vez, una corriente alterna se denomina “rotor”.
Esquema básico de un generador de corriente continua.
La corriente eléctrica alterna inducida en el rotor se extrae mediante el colector, el cual está compuesto por dos semianillos rozantes, que cambian el sentido de la tensión tan pronto como la espira del rotor pase por la posición horizontal, por lo que a través de la escobillas, en las bornas, se obtiene una señal pulsante siempre positiva (rectificada).
Esquema de generador trifásico y señal de tensión a su salida
Si empieza a forzar el imán para que gire (en lugar de dejar que la corriente de red lo mueva) descubrirá que trabaja como generador, devolviendo corriente alterna a la red (debería tener un imán más potente para producir mucha electricidad). Cuanta más fuerza (par torsor) le aplique, mayor electricidad producirá, aunque el generador seguirá girando a la misma velocidad, impuesta por la frecuencia de la red eléctrica. Puede desconectar completamente el generador de la red y construir su propia red eléctrica trifásica, enganchando bombillas a tres bobinas arrolladas a electroimanes Sin embargo, si desconecta su generador de la red principal tendrá que accionarlo a una velocidad de giro constante para que produzca corriente alterna a una frecuencia constante. Por lo tanto, con este tipo de generador, normalmente querrá usar una conexión indirecta a red del generador. En la práctica, los generadores síncronos de imán permanente no son muy usados. Hay varias razones para que así sea. Una ellas es que los imanes permanentes tienden a desmagnetizarse al trabajar en los potentes campos magnéticos en el interior de un generador. Los generadores de continua reales, en vez de estar formados por un conductor y un colector, están compuestos por un cilindro de hierro, en cuyo perímetro se sitúan varias espiras (arrollamientos) uniformemente repartidas, desplazadas entre sí mediante ranuras y conectadas en serie con el correspondiente número de segmentos del colector (delgas). También en el estator se da una determinada expansión a los polos, haciendo que cada bobina del rotor recorra, al girar, una larga trayectoria en el interior del campo magnético constante. De esta forma se tendrán muchos conductores cortando el campo magnético y la tensión continua en las bornas de salida será constante.
Generadores de corriente alterna (alternadores) Como se decía antes, un generador simple sin conmutador producirá una corriente eléctrica que cambia de dirección a medida que gira la armadura. Este tipo de corriente alterna es ventajosa para la transmisión de potencia eléctrica, por lo que la mayoría de los generadores eléctricos son de este tipo. En su forma más simple, un generador de corriente alterna se diferencia de uno de corriente continua en sólo dos aspectos: los extremos de la bobina de su armadura están sacados a los anillos colectores sólidos sin segmentos del árbol del generador en lugar de los conmutadores, y las bobinas de campo se excitan mediante una fuente externa de corriente continua más que con el generador en sí. Los generadores de corriente alterna de baja velocidad se fabrican con hasta 100 polos, para mejorar su eficiencia y para lograr con más facilidad la frecuencia deseada. Los alternadores accionados por turbinas de alta velocidad, sin embargo, son a menudo máquinas de dos polos. La frecuencia de la corriente que suministra un generador de corriente alterna es igual a la mitad del producto del número de polos y el número de revoluciones por segundo de la armadura.
A veces, es preferible generar un voltaje tan alto como sea posible. Las armaduras rotatorias no son prácticas en este tipo de aplicaciones, debido a que pueden producirse chispas entre las escobillas y los anillos colectores, y a que pueden producirse fallos mecánicos que podrían causar cortocircuitos. Por tanto, los alternadores se construyen con
una armadura fija en la que gira un rotor compuesto de un número de imanes de campo. El principio de funcionamiento es el mismo que el del generador de corriente alterna descrito con anterioridad, excepto en que el campo magnético (en lugar de los conductores de la armadura) está en movimiento. La corriente que se genera mediante los alternadores descritos más arriba, aumenta hasta un pico, cae hasta cero, desciende hasta un pico negativo y sube otra vez a cero varias veces por segundo, dependiendo de la frecuencia para la que esté diseñada la máquina. Este t ipo de corriente se conoce como corriente alterna monofásica. Sin embargo, si la armadura la componen dos bobinas, montadas a 90º una de otra, y con conexiones externas separadas, se producirán dos ondas de corriente, una de las cuales estará en su máximo cuando la otra sea cero. Este tipo de corriente se denomina corriente alterna bifásica. Si se agrupan tres bobinas de armadura en ángulos de 120º, se producirá corriente en forma de onda triple, conocida como corriente alterna trifásica. Se puede obtener un número mayor de fases incrementando el número de bobinas en la armadura, pero en la práctica de la ingeniería eléctrica moderna se usa sobre todo la corriente alterna trifásica, con el alternador trifásico, que es la máquina dinamoeléctrica que se emplea normalmente para generar potencia eléctrica.
TRANSFORMADORES Hace algo más de un siglo que se inventó el Transformador. Este dispositivo ha hecho posible la distribución de energía eléctrica a todos los hogares, industrias, etc. Si no fuera por el transformador tendría que acortarse la distancia que separa a los generadores de electricidad de los consumidores.
Se denomina transformador a un dispositivo electromagnético (eléctrico y magnético) que permite aumentar o disminuir el voltaje y la intensidad de una corriente alterna de forma tal que su producto permanezca constante (ya que la potencia que se entrega a la entrada de un transformador ideal, esto es, sin pérdidas, tiene que ser igual a la que se obtiene a la salida). Ojo no hay transformadores de corriente continua. Como la mejor forma de transportar la corriente eléctrica es en alta tensión, pero después hay que disminuirla hasta 220V al llegar a las viviendas, solo es posible transportar la corriente en c.a. ya que existen transformadores. Nunca se transporta en c.c. Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce. Este conjunto de vueltas se denominan: Bobina primaria o "primario" a aquella que recibe el voltaje de entrada y Bobina secundaria o Secundario" a aquella que entrega el voltaje transformado. La representación esquemática del transformador es la siguiente:
Representación esquemática del transformador
La Bobina primaria recibe un voltaje alterno que hará circular, por ella, una corriente alterna. - Esta corriente inducirá un flujo magnético en e l núcleo de hierro - Como el bobinado secundario está arrollado sobre el mismo núcleo de hierro, el flujo magnético circulará a través de las espiras de éste. - Al haber un flujo magnético que atraviesa las espiras del "Secundario", se generará por el alambre del secundario un voltaje Habría una corriente si hay una carga (el secundario está conectado a una resistencia por ejemplo) La razón de la transformación del voltaje entre el bobinado "Primario" y el "Secundario" depende del número de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el triple de voltaje. La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es directamente proporcional al número de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns) .
Un transformador puede ser "elevador o reductor" dependiendo del número de espiras de cada bobinado. Cuando el secundario tiene un mayor número de vueltas que el primario, el voltaje en aquel es mayor que en el primario y, por consiguiente, el transformador aumenta el voltaje.
Cuando el secundario tiene un número menor de vueltas que el primario, el transformador reduce el voltaje. Sin importar cual sea el caso, la relación siempre se da en términos del voltaje en el primario, el cual puede aumentarse o reducirse en el devanado secundario. Estos cálculos solo son validos para transformadores con núcleo de hierro donde el acoplamiento es unitario. Los transformadores con núcleo de aire para circuitos de RF son, en general, sintonizados para resonancia. En este caso, se considera el factor de resonancia en lugar de la relación de vueltas. Si se supone que el transformador es ideal (la potencia que se le entrega es igual a la que se obtiene de él), o sea, se desprecian las pérdidas por calor y otras, entonces: Potencia de entrada (Pi) = Potencia de salida (Ps).
Pi = Ps Si tenemos los datos de corriente y voltaje de un dispositivo, se puede averiguar su potencia usando la siguiente fórmula. Potencia (P) = Voltaje (V) x corriente (I)
P = V x I (watts) Así, para conocer la corriente en el secundario cuando tengo la corriente Ip (corriente en el primario), Np (espiras en el primario) y Ns (espiras en el secundario) se utiliza siguiente fórmula:
Is = Np x Ip / Ns o Bién Is/Ip = Np/Ns
APARATOS DE MEDIDA ELECTRICA El Galvanómetro El galvanómetro es uno de los primeros aparatos de medida que surgió, y está basado en el efecto magnético producido por la corriente eléctrica que lo atraviesa. Es de concepción simple y aún hoy se emplea para realizar diversas mediciones. Consta de una bobina situada perpendicularmente al campo magnético producido por un imán permanente. Los extremos de la bobina están sujetos por unos muelles en forma de espiral, que también actúan como conductores eléctricos. En uno de ellos hay una aguja que indica los valores sobre una escala graduada
Todo el conjunto se monta sobre un sistema de cojinetes muy precisos, para minimizar los posibles rozamientos mecánicos. El funcionamiento del galvanómetro se basa en un principio electromagnético por el que, al introducir una bobina por la que circula una corriente eléctrica dentro de un campo magnético, se genera en ella un par de fuerzas.
Así, si se conecta una pila, se observa que la aguja se desplaza. si movemos el reóstato (resistencia ajustable) a continuación, veremos que la aguja hará lo mismo. Este movimiento será mayor o menor en función de la corriente que circula por el circuito eléctrico. La función de los muelles consiste en hacer que la aguja marque la magnitud y vuelva a la posición inicial cuando no circula corriente. Es decir, se establece un sistema donde el desplazamiento de la aguja es proporcional a la corriente que circula. Un galvanómetro es un aparato de medida muy sensible, de escala, en principio lineal, destinado a la medición de intensidades continuas.
Al utilizar el galvanómetro se debe tener en cuenta la polaridad, si se invierte la pila, la aguja tiende a desplazarse en sentido contrario y puede ocasionar daños como el doblado o rotura de la aguja indicadora. Un galvanómetro sólo sirve para medir intensidades, pero si se añade una resistencia en serie, se convierte en voltímetro, además si a la entrada se añade un diodo rectificador permite medir intensidades y tensiones alternas.
Amperímetro Miden la cantidad de corriente existente en una instalación. Al igual que los demás aparatos para mediciones eléctricas vistos anteriormente, los amperímetros pueden ser analógicos y digitales. Ad emás de la clas ificación an terior , los amperímetros pueden ser fijos o portátiles, también los hay del tipo tenaza (amperímetros de gancho), en cualquier caso, las mediciones que pueden hacerse son en Amperes (A), mili Amperes (mA) y micro Amperes (µA).A nivel de consumidores residenciales y/o comerciales no es muy común adquirir amperímetros, los cuales lógicamente medirían solo la corriente eléctrica, más bien en este nivel se utilizan los denominados multímetros. Para el caso de las instalaciones industriales, en los centros de control, ahí si es conveniente tenerlos, ya sean analógicos o digitales, fijos o portátiles de gancho. Para el caso de un amperímetro de gancho, su manejo es simple, únicamente se pasa el cable o alambre energizado entre las tenazas (para ello el aparato dispone de un seguro que se oprime y abre una tenaza o pinza), y se lee la carátula correspondiente. El aparato funciona en base al campo magnético existente alrededor del conductor el cual interactúa con otro campo magnético generado por el mismo aparato provocando el movimiento de la aguja. Cuando se trata de amperímetros fijos o de los portátiles que tienen cables de conexión, el procedimiento implica ponerlos en serie dentro del circuito.
Un ampere (amperio) es la unidad de intensidad de corriente eléctrica del Sistema Internacional equivalente a la intensidad de la corriente que, al circular por dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y colocados a la distancia de un metro uno de otro en el vacío, origina entre dichos conductores una fuerza de dos diezmillonésimas de newton por cada metro de conductor. Otra forma de entender la intensidad de corriente es por medio de los culombios, los cuales son unidades de cantidad de electricidad y carga eléctrica del Sistema Internacional, equivalente a la cantidad de electricidad transportada en un segundo por una corriente de un amperio. En toda la manipulación de unidades para la corriente eléctrica siempre estará presente la Ley de Ohm, que establece: I = V/R [amps]
Voltímetro Como su nombre lo indica este aparato permite conocer el voltaje existente en un circuito. Para ello debe conectarse en paralelo con la carga o sistema del cual se quiere conocer su tensión. Tensión, voltaje, diferencia de potencial y fuerza electromotriz, significan esencialmente la misma cosa: fuerza capaz de mover a los electrones libres de un conductor. Los voltímetros pueden registrar volts y milivoltios. Cuando se trata de unidades mayores entonces se utilizan transformadores de potencial que permiten reducir los niveles de tensión a valores manejables por los aparatos. No es muy común encontrar voltímetros construidos para operar en forma individual (a menos que sean del tipo fijo), más bien forman parte de los multímetros, ya sean analógicos o digitales. Un pequeño dispositivo que permite conocer cuál es la fase de entre un grupo de conductores, es el denominado “tester” o probador fases. Se utiliza colocando su punta de tal forma que toque una parte viva del conductor y presionando el otro extremo de tal manera que al coincidir con la fase se prende una pequeña lámpara integrada al artefacto
Multímetro Un Multímetro es un aparato que permite efectuar mediciones eléctricas diversas, de corriente, voltaje, resistencia, frecuencia y en algunos casos capacitancia, temperatura y diodos. Los multímetros pueden ser analógicos y digitales, en algunos casos pueden ser mixtos, combinados o híbridos. El principio de funcionamiento en el que se basan los multímetros analógicos es exactamente el mismo que en los casos anteriores. Algunos multímetros digitales tienen un circuito que detecta una situación de sobrecarga y lo protege hasta que desaparece. Cuando la sobrecarga es eliminada el aparato vuelve automáticamente a su modo de operación normal. Generalmente este circuito se usa para proteger la función de ohmios de las sobrecargas de tensión. Otros, cuando detectan la condición de sobrecarga protegen el medidor, pero no vuelven al funcionamiento normal hasta que se remplace un fusible.
Polímetro Similares a los multímetros (de hecho los términos pueden manejarse como sinónimos), los Polímetros, son aparatos de medición que permiten medir magnitudes eléctricas en diferentes ámbitos de la electrotécnica y de la electrónica. Todos los polímetros digitales poseen una pantalla muy amplia y clara y disponen de un cuadro de mando muy fácil de manejar. Los polímetros digitales se usan sobre todo en la formación profesional, en la escuela, en la industria y en el taller. Se emplean sobre todo en la práctica profesional, ya que son muy valorados por su alta precisión en la medición. Algunos modelos se proporcionan con una interfaz RS-232 para la transmisión de los datos a un PC. El polímetro digital universal LCR proporciona mediciones exactas de resistencias,
condensadores y bobinas desmontados. Con el polímetro digital LCR es posible medir con precisión la frecuencia, la tensión continua, la temperatura, el paso y los diodos. El aparato está provisto de una salida de señal para mediciones en amplificadores.
