Instrumentos de Medición Eléctrica | Tipos Precisión Resolución Velocidad

Básicamente, existen tres tipos de instrumentos de medición y estos son:

1. Instrumentos de medición eléctrica

2. Instrumentos de medición mecánica.

3. Instrumentos de medición electrónica.

Aquí nos interesa en los instrumentos de medición eléctrica, por lo que discutiremos sobre ellos en detalle. Los instrumentos eléctricos miden diversas cantidades eléctricas como el factor de potencia eléctrico, la potencia, el voltaje y la corriente, etc. Todos los instrumentos eléctricos analógicos utilizan un sistema mecánico para medir diversas cantidades eléctricas, pero como sabemos, todos los sistemas mecánicos tienen cierta inercia, por lo que los instrumentos eléctricos tienen una respuesta temporal limitada.

Ahora, existen diversas formas de clasificar los instrumentos. A gran escala, podemos categorizarlos como:

Instrumentos de Medición Absoluta

Estos instrumentos dan salida en términos de constantes físicas del instrumento. Por ejemplo, el balancín de corriente de Rayleigh y el galvanómetro tangencial son instrumentos absolutos.

Instrumentos de Medición Secundaria

Estos instrumentos se construyen con la ayuda de instrumentos absolutos. Los instrumentos secundarios se calibran comparándolos con instrumentos absolutos. Se utilizan más frecuentemente en la medición de cantidades en comparación con los instrumentos absolutos, ya que trabajar con instrumentos absolutos es más tiempo consumido.

Otra forma de clasificar los instrumentos de medición eléctrica depende de cómo producen el resultado de las mediciones. En esta base, pueden ser de dos tipos:

Instrumentos de Desviación

En estos tipos de instrumentos, el puntero del instrumento de medición eléctrica se desvía para medir la cantidad. El valor de la cantidad puede medirse midiendo la desviación neta del puntero desde su posición inicial. Para entender estos tipos de instrumentos, tomemos como ejemplo el amperímetro de bobina móvil de imán permanente, que se muestra a continuación:

El diagrama mostrado arriba tiene dos imanes permanentes que se llaman la parte estacionaria del instrumento y la parte móvil que está entre los dos imanes permanentes y que consiste en el puntero. La desviación de la bobina móvil es directamente proporcional a la corriente. Así, el par es proporcional a la corriente, que se da por la expresión Td = K.I, donde Td es el par de desviación.

K es una constante de proporcionalidad que depende de la fuerza del campo magnético y del número de vueltas en la bobina. El puntero se desvía entre las dos fuerzas opuestas producidas por el resorte y los imanes. Y la dirección resultante del puntero es en la dirección de la fuerza resultante. El valor de la corriente se mide por el ángulo de desviación θ, y el valor de K.

Instrumentos de Punto Nulo

A diferencia de los instrumentos de desviación, los instrumentos de punto nulo o cero tienden a mantener la posición del puntero estacionaria. Mantienen la posición del puntero estacionaria al producir un efecto opuesto. Por lo tanto, para la operación de los instrumentos de punto nulo, se requieren los siguientes pasos:

1. El valor del efecto opuesto debe ser conocido para calcular el valor de la cantidad desconocida.

2. El detector muestra con precisión las condiciones de equilibrio y desequilibrio.

El detector también debe tener medios para restaurar la fuerza.
Vamos a ver las ventajas y desventajas de los instrumentos de desviación y punto nulo tipo de instrumentos de medición:

1. Los instrumentos de tipo de desviación son menos precisos que los instrumentos de tipo de punto nulo. Esto es porque, en los instrumentos de desviación de punto nulo, el efecto opuesto se calibra con un alto grado de precisión, mientras que la calibración de los instrumentos de desviación depende del valor de la constante del instrumento, por lo que generalmente no tiene un alto grado de precisión.

2. Los instrumentos de punto nulo son más sensibles que los instrumentos de desviación.

3. Los instrumentos de desviación son más adecuados bajo condiciones dinámicas que los instrumentos de punto nulo, ya que las respuestas intrínsecas de los instrumentos de punto nulo son más lentas que las de los instrumentos de desviación.

A continuación, se presentan las tres funciones importantes de los instrumentos de medición eléctrica.

Función Indicadora

Estos instrumentos proporcionan información sobre la cantidad variable en medición, y la mayoría de las veces esta información se proporciona mediante la desviación del puntero. Este tipo de función se conoce como la función indicadora de los instrumentos.

Función de Registro

Estos instrumentos generalmente utilizan papel para registrar la salida. Este tipo de función se conoce como la función de registro de los instrumentos.

Función de Control

Esta función se utiliza ampliamente en el mundo industrial. En este tema, estos instrumentos controlan los procesos.
Ahora, hay dos características de instrumentos de medición eléctrica y sistemas de medición. Estas se mencionan a continuación:

Características Estáticas

En este tipo de características, la medición de las cantidades es constante o varía lentamente con el tiempo. Algunas de las principales características estáticas se mencionan a continuación:

1. Precisión:
   Es una cualidad deseable en la medición. Se define como el grado de proximidad con el que la lectura del instrumento se acerca al verdadero valor de la cantidad medida. La precisión se puede expresar de tres maneras

   
   

1. Precisión puntual

2. Precisión como porcentaje de la escala o rango

3. Precisión como porcentaje del valor verdadero.

2. Sensibilidad:
   También es una cualidad deseable en la medición. Se define como la relación entre la magnitud de la respuesta de la señal de salida y la magnitud de la respuesta de la señal de entrada.

3. Reproducibilidad:
   Es otra cualidad deseable. Se define como el grado de proximidad con el que una cantidad dada puede medirse repetidamente. Un alto valor de reproducibilidad significa un bajo valor de deriva. Las derivas son de tres tipos

   
   

1. Deriva cero

2. Deriva de rango

3. Deriva zonal

Características Dinámicas

Estas características están relacionadas con las cantidades que cambian rápidamente, por lo que, para comprender este tipo de características, es necesario estudiar las relaciones dinámicas entre la entrada y la salida.

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