Un amperímetro en términos generales, es un simple galvanómetro(instrumento para detectar pequeñas cantidades de corriente), con una resistencia en paralelo, llamada "resistencia shunt". El amperímetro se utiliza para medir la intensidad de las corrientes eléctricas. Disponiendo de una gama de resistencias shunt, se puede disponer de un amperímetro con varios rangos o intervalos de medición. Los amperímetros tienen una resistencia interna muy pequeña, por debajo de 1 ohmio, con la finalidad de que su presencia no disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito eléctrico.
El aparato descrito corresponde al diseño original, ya que en la actualidad los amperímetros utilizan un conversor analógico/digital para la medida de la caída de tensión en un resistor por el que circula la corriente a medir. La lectura del conversor es leída por un microprocesador que realiza los cálculos para presentar en un display numérico el valor de la corriente eléctrica circulante.
Clases de amperímetros[editar]
Los sistemas de medida más importantes son los siguientes: magnetoeléctrico, electromagnético, electrodinámico y digital, cada una de ellas con su respectivo tipo de amperímetro.
Amperímetros magnetoeléctricos[editar]
Para medir la corriente que circula por un circuito se tiene que conectar el amperímetro en serie con la fuente de alimentación y con el receptor de corriente. Así, toda la corriente que circula entre esos dos puntos va a pasar antes por el amperímetro. Estos aparatos tienen una bobina móvil que está fabricada con un hilo muy fino (aproximadamente 0,05 mm de diámetro) y cuyas espiras, por donde va a pasar la corriente que se quiere medir, tienen un tamaño muy reducido. Por todo esto, se puede decir que la intensidad de corriente, que va a poder medir un amperímetro cuyo sistema de medida sea magnetoeléctrico, va a estar limitada por las características físicas de los elementos que componen dicho aparato. El valor límite de lo que se puede medir sin temor a introducir errores va a ser alrededor de los 100 miliamperios, luego la escala de medida que se va a usar no puede ser de amperios sino que debe tratarse de miliamperios. Para aumentar la escala de valores que se puede medir, se puede colocar resistencias en derivación, pudiendo llegar a medir amperios (aproximadamente hasta 300 amperios). Las resistencias en derivación pueden venir conectadas directamente en el interior del aparato o se pueden conectar externamente.
Amperímetros electromagnéticos[editar]
Los amperímetros más utilizados se basan bien en las interacciones entre campos magnéticos y corrientes, bien en los efectos térmicos de éstas. Entre los primeros se destacan los de cuadro móvil, los electrodinámicos y los de hierro móvil. Los amperímetros de cuadro móvil constan de un imán fijo entre cuyos polos se encuentra una bobina móvil. Cuando la corriente que se mide pasa por la bobina, el campo magnético del imán fijo determina la aparición de un par de fuerzas que desplazan la bobina en proporción directa a la intensidad de la corriente. Los amperímetros electrodinámicos son semejantes a los anteriores, con la salvedad de que en este caso el campo magnético lo crea una bobina fija unida en serie a la móvil. La desviación resulta entonces proporcional al cuadrado de la intensidad. En los amperímetros de hierro móvil el campo creado por una bobina fija unida al circuito desvía una pieza de hierro dulce provista de un resorte recuperador. Los amperímetros térmicos aprovechan los cambios de termperatura asociados al desprendimiento de calor por efecto Joule en algún elemento del circuito. Los más modernos están provistos de un par termoeléctrico conectado a un milivoltímetro.
Están constituidos por una bobina que tiene pocas espiras pero de gran sección. La potencia que requieren estos aparatos para producir una desviación máxima es de unos 2 vatios. Para que pueda absorberse esta potencia es necesario que sobre los extremos de la bobina haya una caída de tensión suficiente, cuyo valor va a depender del alcance que tenga el amperímetro. El rango de valores que abarca este tipo de amperímetros va desde los 0,5 A a los 300 A. Aquí no se pueden usar resistencias en derivación ya que producirían un calentamiento que conllevaría errores en la medida. Se puede medir con ellos tanto la corriente continua como la alterna. Siendo solo válidas las medidas de corriente alterna para frecuencias inferiores a 500 Hz. También se pueden agregar amperímetros de otras medidas eficientes.
Amperímetros electrodinámicos[editar]
Los amperímetros con sistema de medida "electrodinámico" están constituidos por dos bobinas, una fija y una móvil.
Amperímetros digitales[editar]
Estos amperímetros utilizan una resistencia de derivación y un convertidor analógico-digital (ADC)1
Utilización[editar]
Para efectuar la medida es necesario que la intensidad de la corriente circule por el amperímetro, por lo que éste debe colocarse en serie, para que sea atravesado por dicha corriente. El amperímetro debe poseer una resistencia interna lo más pequeña posible con la finalidad de evitar una caída de tensión apreciable (al ser muy pequeña permitirá un mayor paso de electrones para su correcta medida). Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, están dotados de bobinas de hilo grueso y con pocas espiras.
En algunos casos, para permitir la medida de intensidades superiores a las que podrían soportar los delicados devanados y órganos mecánicos del aparato sin dañarse, se les dota de un resistor de muy pequeño valor colocado en paralelo con el devanado, de forma que solo pase por éste una fracción de la corriente principal. A este resistor adicional se le denomina shunt. Aunque la mayor parte de la corriente pasa por la resistencia de la derivación, la pequeña cantidad que fluye por el medidor sigue siendo proporcional a la intensidad total por lo que el galvanómetro se puede emplear para medir intensidades de varios cientos de amperios.
La pinza amperimétrica es un tipo especial de amperímetro que permite obviar el inconveniente de tener que abrir el circuito en el que se quiere medir la intensidad de la corriente.
En la figura 1 se muestra la conexión de un amperímetro (A) en un circuito, por el que circula una corriente de intensidad (I), así como la conexión del resistor shunt (RS).
El valor de RS se calcula en función del poder multiplicador (n) que se quiere obtener y de la resistencia interna del amperímetro (RA) según la fórmula siguiente:
Así, supongamos que se dispone de un amperímetro con 5 Ω de resistencia interna que puede medir un máximo de 1 A (lectura a fondo de escala). Si se desea que pueda medir hasta 10 A, lo que implica un poder multiplicador de 10. La resistencia RS del shunt deberá ser:
¿Qué es un Amperímetro?
El amperímetro es un aparato de medida utilizado para medir la intensidad o corriente eléctrica. Es el instrumento industrial más adecuado y usado para medir intensidades. Recibe su nombre de la unidad de medida para la corriente eléctrica, el amperio y de meter de "medida". El amperímetro mide amperios.En la imagen siguiente puedes ver dos tipos diferentes, uno fijo y el otro portátil. En el esquema de la parte de abajo de la imagen puedes ver como es el símbolo del amperímetro utilizado en los circuitos eléctricos. Como ves es muy sencillo, simplemente es un círculo con una A mayúscula en su interior.
Recuerda: Intensidad de Corriente Eléctrica es el número de electrones que circulan por un conductor (o un circuito) por unidad de tiempo. Podríamos decir que es la velocidad (y cantidad) a la que la carga eléctrica pasa por cualquier punto dado en un circuito. Para saber más: Corriente Electrica.
Como se Conecta un Amperimetro
Los amperímetros se conectan en serie en el circuito, por lo que es atravesado por la corriente del circuito donde se haya intercalado, y lógicamente, nos medirá la corriente que lo atraviesa, que es la misma que la del circuito.
Los amperímetros portátiles, como pudiste ver, tienen una pinzas cuya misión es simplemente introducirlas por el cable del circuito por el que circula la corriente o intensidad que queremos medir. Las pinzas se abren y dejamos en su interior el cable. Ojo, como ves en la siguiente imagen solo se ponen en un cable, nunca por los dos a la vez. Recuerda, estamos midiendo en serie.
Estos amperímetros también se llaman pinzas amperimétricas. Estas pinzas también suelen medir tensiones.
Uso del Amperimetro
Si queremos medir con un amperímetro fijo, lógicamente nunca cortaremos el cable, simplemente desconectaremos un borne (tornillo) de un aparato o de la pila que este conectado en el circuito. Ese borne lo conectaremos a una parte del amperímetro, y la otra parte al cable donde estaba conectado anteriormente el aparato o pila, es decir intercalado con el aparato. Ya está, lo tenemos en serie con el circuito. Una solución sencilla es conectar un borne del amperímetro a un borne de la pila y el otro al cable que estaría conectado a la pila o fuente de tensión.
Otra forma de medir intensidades es con el polímetro, pero eso lo puedes ver en este enlace: Polímetro
Siempre que necesitemos hacer una medida muy exacta de la intensidad, debemos tener en cuenta que el amperímetro lleva en su interior una pequeña resistencia que puede alterar la medida exacta. Estas resistencias son muy pequeñas, entre 0,01Ω y 0,1Ω (ohmios). Al ser tan pequeñas, las alteraciones no suelen tener importancia.
Los amperímetros, como cualquier aparato de medida, tienen una o varias escalas que nos dicen la máxima intensidad que pueden medir en cada una de las escalas. Si te fijas en la primera imagen de esta página, el amperímetro fijo puede medir, según su escala, como máximo 40A (amperios). Los amperímetros portátiles y los polímetros tienen varias escalas diferentes. Si no sabemos muy bien el valor de la intensidad que vamos a medir, siempre deberemos empezar a medir por la escala más alta. Si vemos que es muy grande, iremos bajando de escala hasta encontrar la más apropiada.
Las mediciones en c.a. (corriente alterna) muy elevadas se hacen a través de transformadores de intensidad, que reducen a valores inferiores.
Para efectuar mediciones de corrientes debilísimas se recurre a los galvanómetros o microamperímetros, por su gran sensibilidad, siendo muy apropiados para indicadores de escala de cero central (el cero de la escala en el centro y la aguja se mueve en un sentido o en otro en función del sentido de la corriente que mide).
Imagina que un amperímetro puede medir como máximo 3A, pero sabemos que la intensidad que queremos medir es mayor. ¿Qué hacemos?.
La solución es colocar en paralelo lo que se llama un shunt amperimétrico.
Shunt Amperimétrico. Ampliación del Alcance del Instrumento.
Un shunt amperimétrico es simplemente un resistencia con un valor fijo (Rs) que conectamos en paralelo con el amperímetro para poder medir intensidades mayores de las que puede medir el amperímetro. Fíjate en la imagen:
Rs es el shunt, y R es la resistencia del circuito.
Según las intensidades que recorrerán el circuito tenemos:
I = Ia + Is Vamos a despejar la
Además Vs = Va por estar en paralelo (las tensiones), o lo que es lo mismo según la ley de ohm:
Rs x Is = Ra x Ia
Si ahora despejamos la Is en la segundo ecuación: Is = (Ra x Ia)/Rs o lo que es lo mismo Is = (Ra/Rs) x Ia
Si esto lo sustituimos en la primera ecuación tenemos:
I = Ia + Ra/Rs x Ia = Ia x (1 + Ra/Rs)
Si llamamos m al factor (1 + Ra/Rs) la ecuación final que tenemos para I es la siguiente:
I = Ia x m; siendo m el poder multiplicador o constante del shunt.
Si te das cuenta, ahora podemos medir intensidades hasta valores de I, en lugar de Ia que podríamos medir solo con el amperímetro.
Si sabemos la constante del shunt será muy sencillo calcular hasta que intensidades podremos medir, solo tendríamos que multiplicar la Ia del amperímetro máxima, por la m del shunt.
Normalmente los valores de m suelen ser 10, 100, 1000 etc.
Los shunt suelen construirse con varillas o cintas de manganina, soldadas a bloques gruesos de cobre. Aquí puedes ver uno:
A veces se utiliza lo que se conoce como caja de shunts, que es una caja con varios shunt y un selector que varia para poder seleccionar el shunt que queramos:
Tipos de Amperímetros
Como ya dijimos al principio tenemos una primera clasificación entre Fijos y Portátiles, pero estos a su vez pueden ser digitales o analógicos. Además todos los amperímetros, independientemente del tipo que sea, son muy similares en su apariencia. Veamos los tipos más importantes de amperímetros:Digitales: muestran el valor numérico directamente sobre un display.
Analógicos : la aguja se mueve por una escala.
En función de este tipo de mediciones que hacemos, podemos tener:
- DC amperímetro: Para medir intensidades en corriente continua.
- AC amperímetro: Para medir intensidades en corriente alterna.
Dependiendo de cómo está construido, tenemos principalmente los siguientes:
- De Imán permanente y bobina móvil:
- De Hierro móvil.
- Electrodinámicos.
- Ferromagnéticos .
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