Principio de funcionamiento del amperímetro y tipos de amperímetro

Introducción al Amperímetro

Como sabemos, la palabra "metro" está asociada con el sistema de medición. Un metro es un instrumento que puede medir una cantidad particular. Como sabemos, la unidad de corriente es el Ampere. Amperímetro significa amperio-metro, que mide el valor del amperio. El amperio es la unidad de corriente, por lo que un amperímetro es un metro o un instrumento que mide la corriente.

Principio de Funcionamiento del Amperímetro

El principio principal del amperímetro es que debe tener una resistencia muy baja y también reactancia inductiva. ¿Por qué necesitamos esto? ¿No podemos conectar un amperímetro en paralelo? La respuesta a esta pregunta es que tiene una impedancia muy baja porque debe tener una caída de voltaje muy pequeña a través de él y debe estar conectado en conexión serie porque la corriente es la misma en el circuito en serie.

Además, debido a su impedancia muy baja, la pérdida de potencia será baja y, si se conecta en paralelo, se convierte en un camino casi cortocircuitado y toda la corriente fluirá a través del amperímetro, lo que puede resultar en la quema del instrumento debido a la corriente alta. Por esta razón, debe conectarse en serie. Para un amperímetro ideal, debe tener cero impedancia para que tenga una caída de voltaje cero a través de él, por lo que la pérdida de potencia en el instrumento es cero. Pero lo ideal no es alcanzable en la práctica.

Clasificación o Tipos de Amperímetro

Dependiendo del principio de construcción, hay muchos tipos de amperímetros, principalmente –

1. Amperímetro de Bobina Móvil con Imán Permanente (PMMC).

2. Amperímetro de Hierro Móvil (MI).

3. Amperímetro de tipo Electrodinamómetro.

4. Amperímetro de tipo Rectificador.

Dependiendo de los tipos de medición que realizamos, tenemos-

1. Amperímetro de Corriente Directa (DC).

2. Amperímetro de Corriente Alterna (AC).

Los amperímetros de corriente directa (DC) son principalmente instrumentos PMMC, MI pueden medir tanto AC como DC, también los instrumentos de tipo electrodinamómetro térmico pueden medir DC y AC, los medidores de inducción no se utilizan generalmente para la construcción de amperímetros debido a su mayor costo e inexactitud en la medición.

Descripción de Diferentes Tipos de Amperímetros

Amperímetro PMMC

Principio del Amperímetro PMMC:
Cuando un conductor portador de corriente se coloca en un campo magnético, una fuerza mecánica actúa sobre el conductor. Si está unido a un sistema móvil, con el movimiento de la bobina, el puntero se desplaza sobre la escala.
Explicación: Como su nombre indica, tiene imanes permanentes que se utilizan en este tipo de instrumentos de medición. Es especialmente adecuado para la medición de corriente directa (DC) porque aquí la deflexión es proporcional a la corriente y, por lo tanto, si la dirección de la corriente se invierte, la deflexión del puntero también se invertirá, por lo que solo se utiliza para la medición de DC. Este tipo de instrumento se llama instrumento de tipo D'Arsonval. Tiene la gran ventaja de tener una escala lineal, bajo consumo de energía, alta precisión. Las principales desventajas son la medición solo de cantidades de corriente directa, mayor costo, etc.
Torque de deflexión,

Donde,
B = Densidad de flujo en Wb/m².
i = Corriente que fluye a través de la bobina en Amp.
l = Longitud de la bobina en m.
b = Ancho de la bobina en m.
N = Número de vueltas en la bobina.
Extensión del Rango en un Amperímetro PMMC:
Ahora parece bastante extraordinario que podamos extender el rango de medición en este tipo de instrumento. Muchos de nosotros pensaremos que debemos comprar un nuevo amperímetro para medir una corriente más alta y también muchos de nosotros podrían pensar que debemos cambiar las características de construcción para poder medir corrientes más altas, pero no es así, simplemente debemos conectar una resistencia de derivación en paralelo y el rango de ese instrumento se puede extender, esta es una solución simple proporcionada por el instrumento.

En la figura I = corriente total que fluye en el circuito en Amp.
Ish es la corriente a través de la resistencia de derivación en Amp.
Rm es la resistencia del amperímetro en Ohm.

Amperímetro MI

Es un instrumento de hierro móvil, utilizado tanto para AC como para DC, se puede usar para ambas porque la deflexión θ es proporcional al cuadrado de la corriente, por lo que, sea cual sea la dirección de la corriente, muestra una deflexión direccional, además, se clasifican de dos maneras más-

1. Tipo de atracción.

2. Tipo de repulsión.

Su ecuación de torque es:
Donde,
I es la corriente total que fluye en el circuito en Amp.
L es la inductancia propia de la bobina en Henry.
θ es la deflexión en radianes.

1. Principio del Instrumento MI de Tipo Atracción:
   Cuando un hierro suave no magnetizado se coloca en un campo magnético, se atrae hacia la bobina. Si se adjunta un sistema móvil y se pasa corriente a través de la bobina, crea un campo magnético que atrae la pieza de hierro y genera un torque de deflexión, como resultado, el puntero se desplaza sobre la escala.

2. Principio del Instrumento MI de Tipo Repulsión:
   Cuando dos piezas de hierro se magnetizan con la misma polaridad al pasar una corriente, ocurre una repulsión entre ellas y esa repulsión produce un torque de deflexión, debido al cual el puntero se mueve.
   Las ventajas de los instrumentos MI son que pueden medir tanto AC como DC, son baratos, tienen bajos errores de fricción, robustez, etc. Se utilizan principalmente en la medición de AC porque en la medición de DC el error será mayor debido a la histéresis.

Amperímetro de Tipo Electrodinamómetro

Este se puede utilizar para medir tanto AC como DC. Ahora vemos que tenemos instrumentos PMMC y MI para la medición de corrientes AC y DC, puede surgir la pregunta – “¿por qué necesitamos un amperímetro de tipo electrodinamómetro? Si podemos medir la corriente con precisión con otros instrumentos también?”. La respuesta es que los instrumentos de tipo electrodinamómetro tienen la misma calibración para AC y DC, es decir, si se calibra con DC, también podemos medir AC sin volver a calibrar.

Principio del Amperímetro de Tipo Electrodinamómetro:
Aquí tenemos dos bobinas, fija y móvil. Si se pasa corriente a través de las dos bobinas, permanecerá en la posición cero debido al desarrollo de torques iguales y opuestos. Si de alguna manera, la dirección de uno de los torques se invierte ya que la corriente en la bobina se invierte, se produce un torque unidireccional.
Para el amperímetro, la conexión es en serie y φ = 0
Donde, φ es el ángulo de fase.

Donde,
I es la cantidad de corriente que fluye en el circuito en Amp.
M = Inductancia mutua de la bobina.
No tienen error de histéresis, se usan para la medición de AC y DC, las principales desventajas son que tienen una relación de par/peso baja, pérdidas de fricción altas, son más caros que otros instrumentos de medición, etc.

Amperímetro Rectificador

Principio del Amperímetro Rectificador:
Se utilizan para la medición de AC, que se conecta a la secundaria de un transformador de corriente, la corriente secundaria es mucho menor que la primaria y se conecta con un rectificador puente a un amperímetro de bobina móvil.

Ventajas: