Instrumentos de Medición y Ensayos en Sistemas Electromagnéticos

Instrumentos de Medición de Precisión

• Calibre: Ofrece una precisión mucho mayor que las reglas y los flexómetros. Se usa para medir piezas y orificios de pequeño tamaño donde la exactitud de la medida es importante.
• Micrómetro: Ofrece precisión que puede medir centésimas y milésimas de milímetro. Su funcionamiento se basa en el desplazamiento de un tornillo micrométrico a través de una tuerca.

Conceptos y Mediciones Magnéticas

• Fuerza Magnetomotriz (FMM): Permite mantener el campo magnético en un circuito electromagnético, como la bobina. Se mide en amperios-vuelta (Av). Se calcula como:
  • F = N * I
  • H = F / L
  Donde:
  • F: Fuerza magnetomotriz (Av)
  • N: Número de espiras de la bobina
  • I: Corriente que circula por la bobina (A)
  • H: Intensidad de campo magnético (Av/m)
  • L: Longitud del circuito magnético (m)
• Inducción Magnética (B): Es la cantidad de líneas de fuerza que traspasa una unidad de superficie. Se representa con la letra B y su unidad es el Tesla (T). Se calcula como: Φ = B * S, donde ‘S’ representa la superficie que atraviesan las líneas de campo y se mide en m².
• Teslámetro: Permite conocer el valor de inducción magnética en un campo magnético. Funciona a partir de la recepción de los valores enviados por una sonda basada en un sensor de efecto Hall.
• Circuito Magnético (Electroimán): Consiste en un núcleo de hierro y una bobina que se alimenta con una fuente de tensión. Al establecerse el paso de corriente, el núcleo se magnetiza, atrayendo los elementos ferromagnéticos que estén a su alrededor. Si se desconecta la fuente de tensión, interrumpiéndose la corriente, los efectos magnéticos desaparecen.
• Reluctancia (R): Se compara con la resistencia eléctrica, ya que es la característica que tienen los materiales ferromagnéticos de oponer mayor o menor resistencia a la formación de líneas de fuerza de un campo magnético. Según la ley de Hopkinson, se establece una expresión similar a la ley de Ohm: Φ = F / R o R = F / Φ.
• Flujo Magnético (Φ): Es el número total de líneas de fuerza que forman un campo magnético. Se representa mediante la letra Φ y su unidad es el Weber (Wb).
• Autoinducción: Cuando una bobina es recorrida por una corriente eléctrica, en cada una de sus espiras aparece un campo magnético que afecta a las espiras contiguas, generando así una corriente eléctrica inducida. Si la corriente que circula por el conductor es variable, el flujo también varía, produciéndose una fuerza electromotriz (FEM).

Instrumentos para Diagnóstico y Comprobación

• Comprobador de Continuidad: Un polímetro o amperímetro permite realizar esta función, que emite una señal acústica.
• Comprobador Portátil de Rotores y Estatores: Funciona por inducción y, por tanto, no requiere contacto físico con el dispositivo a comprobar.
• Comprobador de Rotores sobre Mesa: Basa su funcionamiento en la creación de un flujo magnético en un núcleo de hierro con forma de mordaza.
• Medidor de Resistencia de Aislamiento: Se utiliza en tareas de mantenimiento y reparación para comprobar el aislamiento entre devanados y entre estos y su núcleo metálico, midiendo la fuga de corriente a través del aislamiento del circuito eléctrico.
• Luz Estroboscópica: Permite valorar lo que ocurre en un eje que está girando.
• Medidor de Inductancias: Permite comprobar la inductancia de los devanados de una máquina eléctrica. Más que el valor de la medida, lo que importa es la comparación de los valores de los diferentes devanados.
• Tacómetro: Mide la velocidad de giro de un eje en revoluciones por minuto (RPM).
• Cámara Térmica: Su funcionamiento se basa en la visualización de imágenes procesadas mediante un sensor térmico o de infrarrojos.

Ensayos en Transformadores

• Ensayo en Carga: Consiste en hacer funcionar el transformador en las condiciones para las que se ha diseñado, aplicando la tensión nominal del primario y conectando la carga máxima en el secundario. Esto permite conocer la caída de tensión que se produce en el secundario y la relación de transformación del transformador en función de las corrientes de primario y secundario.
• Ensayo en Cortocircuito: Consiste en cortocircuitar el devanado secundario y aplicar una tensión muy reducida en el primario, de forma que pueda circular por sus devanados la corriente nominal. Con este ensayo se pueden deducir las pérdidas en el cobre de los devanados sin necesidad de trabajar con tensiones o cargas elevadas.

Componentes de Máquinas Eléctricas

• Circuito Inducido: Se encuentra alojado en el rotor. Su devanado consta de numerosas bobinas que se sitúan en las ranuras del tambor y que, además, se encuentran conectadas al exterior a través del sistema de conmutación.
  • Partes: Tambor, colector, rodamiento, devanado inducido.
• Elemento de Conmutación: Se encarga de conectar eléctricamente los devanados del inducido con el exterior, bien para entregar energía (en el caso de los generadores) o bien para recibirla (en el caso de los motores).
• Circuito Inductor: Se encuentra alojado en el estator y bobinado sobre las piezas polares. Es el encargado de generar el campo magnético fijo que se induce sobre el circuito del rotor. Está constituido por bobinas de grandes dimensiones, cuyo número es igual al de polos que tiene la máquina.
  • Partes: Culata, piezas polares, bobinas inductoras.

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