Ampliación de alcance de voltímetros
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Ampliación de alcance de voltímetros. Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltímetro ha de colocarse en paralelo; esto es, en derivación sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el voltímetro debe poseer una resistencia interna lo más alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medida errónea de la tensión. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a través del aparato se consigue el momento necesario para el desplazamiento de la aguja indicadora.
En la actualidad existen dispositivos digitales que realizan la función del voltímetro presentando unas características de aislamiento bastante elevadas empleando complejos circuitos de aislamiento.
En algunos casos, para permitir la medida de tensiones superiores a las que soportarían los devanados y órganos mecánicos del aparato o los circuitos electrónicos en el caso de los digitales, se les dota de una resistencia de elevado valor colocada en serie con el voltímetro, de forma que solo le someta a una fracción de la tensión total.
Al igual que en los amperímetros vamos a tener diferentes tipos de voltímetros según el tipo de corriente (continua o alterna), la exactitud que precisemos, etc.
Sumario
Voltímetros magnetoeléctricos
Como en todos los voltímetros, para obtener la medida tenemos que conectar el aparato en paralelo con los bornes del elemento que queremos medir. Por esta razón, de toda la corriente que circula por el circuito, sólo una pequeña parte va a atravesar el voltímetro. Así pues, la resistencia interna del voltímetro debe ser elevada. Dicha resistencia va a ser un valor constante. La forma de trabajar de estos voltímetros es como si se tratase de amperímetros pero con una escala en voltios. Tienen una bobina móvil, cuyas espiras son de hilo de cobre y tienen un grosor aproximado de unos 0.05 mm. Según la corriente que circule por la bobina, sabiendo que la resistencia interna va a ser constante, podemos hallar el valor de la diferencia de potencial aplicando la ley de Ohm (V = R x I). Tal y como hemos explicado el funcionamiento no sería del todo exacto, ya que la resistencia interna no es constante debido a que al ser de cobre varía su valor muy fácilmente con los cambios de temperatura. Sin embargo, corregir este problema no es muy difícil, ya que, colocando una resistencia, de un material que no la haga variar con la temperatura, en serie con la bobina vamos a conseguir que el error sea despreciable.
Voltímetros electromagnéticos
Está constituido por una bobina fija con numerosas espiras de hilo de cobre muy delgado.Y tiene incorporada una resistencia adicional para compensar los cambios de temperatura. Debido a la constitución de la bobina, el voltímetro está sometido a muchos errores que deben compensarse poniendo una resistencia adicional de valor muy elevado. Este tipo de aparatos también sirve para medir tensiones de corriente alterna, en cuyo caso los errores se producen cuando las frecuencias son muy altas. Para corregir los posibles errores en el caso de alterna tenemos que poner un arrollamiento antiinductivo de la resistencia adicional o utilizar condensadores colocados en paralelo, con los que se puede llegar a trabajar correctamente hasta para valores de la frecuencia de 1 kHz. El campo de medida de estos voltímetros es de 5 a 750 V.
Voltímetros electrodinámicos
Están compuestos por una bobina fija y otra móvil conectadas en serie y una resistencia compensadora. Las bobinas están constituidas por numerosas espiras de hilo de cobre bastante fino, lo que va a producir una resistencia elevada y, en caso de corriente alterna, problemas con las frecuencias altas. La solución a estos problemas es exactamente igual que en el caso de voltímetros con sistema de medida electromagnético.
Voltímetros electroestático
No son amperímetros con escala de voltios, como en los tres casos anteriores, sino que funcionan directamente con la tensión. Están constituidos por un condensador y se pueden utilizar tanto para medir la tensión de corriente continua como para la de corriente alterna. La desviación de la aguja que va a indicarnos la medida se produce en el sentido en el que aumenta la capacidad. Estos voltímetros se utilizan para tensiones muy altas, comprendiendo su rango de medida desde los 20 V a los 1.000 kV.
Ampliación
Al igual que en los amperímetros podemos ampliar el campo de medida de un voltímetro. En este caso para conseguir dicha ampliación tenemos que conectar resistencias en serie. Sin ninguna resistencia adicional estos voltímetros pueden medir valores de hasta 0,1 V. Podemos llegar a medir valores de hasta 750 V pero, a partir de los 500 V aproximadamente, debemos colocar las resistencias adicionales fuera del voltímetro para que no se produzcan errores debido al calentamiento. Todo lo dicho hasta ahora se refiere a la medida de tensiones en corriente continua, pero también podemos medir tensiones en corriente alterna introduciendo pequeños cambios. Al igual que los amperímetros, con este mismo tipo de medida la forma más sencilla es añadir un rectificador.
A continuación se ofrece la fórmula de cálculo de la resistencia serie necesaria para lograr esta ampliación o multiplicación de escala:
Ra = Rv (N -1)
Donde:
- Ra = valor de la resistencia de ampliación del voltímetro.
- Rv = resistencia interna del voltímetro(Este valor es habitualmente conocido o, fácilmente calculable)
- N = es el factor de multiplicación (N≠1)
Véase también
Enlaces externos
- Artículo: [1]. Disponible en: ¨www.angelfire.com¨. Consultado: 30 de agosto de 2013.
- Artículo: [2]. Disponible en: ¨www.viasatelital.com¨. Consultado: 30 de agosto de 2013.
- Documento: [3]. Disponible en: ¨www.unsam.edu.ar¨. Consultado: 3 de septiembre de 2013.
Fuentes
- Aluker,SH. Instrumentos de medidas eléctricas. Editorial Mir Moscú.
