ESCUELA POLITECNICA NACIONALAREA DE CIRCUITOS ELCTRICOS, E INTELIGENCIA ARTIFICIALLABORATORIO DE CIRCUITOS ELCTRICOS

INFORME DE:

XTecnologa Elctrica

Anlisis de Circuitos Elctricos I

Anlisis de Circuitos Elctricos II

Prctica #: 3 Tema: USO DE ESCALAS Fecha de Realizacin: 09 / 10 / 7ao mes da

Realizado por:

W8TE - #G5Alumno (s): David Velastegu Lara Grupo: Javier Carrera Ortiz

(Espacio Reservado)Fecha de entrega: ____ / ____ / ____f. ______________________ ao mes da Recibido por: Sancin:

Semestre: Oct - Mar xMar - Ago2009-2010

TITULO:

USO DE ESCALAS

OBJETIVO: Interpretar las lecturas efectuadas con varios instrumentos de medicin y en diferentes escalas de: diferencias de potencial (voltaje) e intensidades de corriente (corriente) en algunos elementos de un circuito elctrico. Analizar los errores cometidos, comentarlos y justificarlos.

TEORIA:Medidores de voltaje:Voltmetro:En la figura 1 se presenta un esquema que representa el uso del galvanmetro como instrumento de medir voltaje, un voltmetro.En este caso, un resorte en espiral mantiene la aguja en el valor cero de la escala, por lo que solo sirve para medir los voltajes conectados con la polaridad sealada en los bornes positivo y negativo del aparato durante la conexin. Si la conexin se hace en sentido contrario, la aguja tender a moverse por debajo del cero.Para que un aparato pueda medir el voltaje de un circuito, no debe producir carga apreciable a l, o de lo contrario modifica el propio valor de lo que mide, esto es, debe tener una elevada resistencia interna para extraer muy poca corrientes del medio a medir. Si conectamos directamente el galvanmetro al circuito, como la resistencia elctrica de la bobina es baja y el hilo conductor muy fino, lo ms probable es que circule demasiada corriente y arruine el aparato, o, en el mejor de los casos, se afecte el voltaje a medir debido a la carga que impone el instrumento, por tal razn se colocan las elevadas resistencias R y R que reducen la carga al circuito a un valor inapreciable. Como el galvanmetro puede trabajar con esas pequeas corrientes se garantiza una medicin confiable y la proteccin del instrumento.Solo falta calibrar la escala a los valores apropiados.Salta a la vista que los valores de las resistencias R y R deben guardar una estrecha relacin con el rango de valores del voltaje a medir, y de este modo, mantener el galvanmetro en la zona de sus corrientes de operacin. Usando entonces un juego de resistencias diferentes y un conmutador, un mismo galvanmetro puede usarse para gran cantidad de rangos de medicin, lo que es muy comn en los voltmetros en la prctica.

Medidores de corriente:

Galvanmetros:Los galvanmetros son los instrumentos principales en la deteccin y medicin de la corriente. Se basan en las interacciones entre una corriente elctrica y un imn. El mecanismo del galvanmetro est diseado de forma que un imn permanente o un electroimn produce un campo magntico, lo que genera una fuerza cuando hay un flujo de corriente en una bobina cercana al imn. El elemento mvil puede ser el imn o la bobina. La fuerza inclina el elemento mvil en un grado proporcional a la intensidad de la corriente. Este elemento mvil puede contar con un puntero o algn otro dispositivo que permita leer en un dial el grado de inclinacin.El galvanmetro de inclinacin de D'Arsonval utiliza un pequeo espejo unido a una bobina mvil y que refleja un haz de luz hacia un dial situado a una distancia aproximada de un metro. Este sistema tiene menos inercia y friccin que el puntero, lo que permite mayor precisin. Este instrumento debe su nombre al bilogo y fsico francs Jacques D'Arsonval. Cuando se aade al galvanmetro una escala graduada y una calibracin adecuada, se obtiene un ampermetro, instrumento que lee la corriente elctrica en amperios. D'Arsonval es el responsable de la invencin del ampermetro de corriente continua.Slo puede pasar una cantidad pequea de corriente por el fino hilo de la bobina de un galvanmetro. Si hay que medir corrientes mayores, se acopla una derivacin de baja resistencia a los terminales del medidor. La mayora de la corriente pasa por la resistencia de la derivacin, pero la pequea cantidad que fluye por el medidor sigue siendo proporcional a la corriente total. Al utilizar esta proporcionalidad el galvanmetro se emplea para medir corrientes de varios cientos de amperios.Micro ampermetros:

Un micro ampermetro est calibrado en millonsimas de amperio y un miliampermetro en milsimas de amperio.Los galvanmetros convencionales no pueden utilizarse para medir corrientes alternas, porque las oscilaciones de la corriente produciran una inclinacin en las dos direcciones.

Electrodinammetros:

Puede utilizarse para medir corrientes alternas mediante una inclinacin electromagntica. Este medidor contiene una bobina fija situada en serie con una bobina mvil, que se utiliza en lugar del imn permanente del galvanmetro. Dado que la corriente de la bobina fija y la mvil se invierten en el mismo momento, la inclinacin de la bobina mvil tiene lugar siempre en el mismo sentido, producindose una medicin constante de la corriente. Los medidores de este tipo sirven tambin para medir corrientes continuas.

Medidores de aleta de hierro:

Otro tipo de medidor electromagntico es el medidor de aleta de hierro o de hierro dulce. Este dispositivo utiliza dos aletas de hierro dulce, una fija y otra mvil, colocadas entre los polos de una bobina cilndrica y larga por la que pasa la corriente que se quiere medir. La corriente induce una fuerza magntica en las dos aletas, provocando la misma inclinacin, con independencia de la direccin de la corriente. La cantidad de corriente se determina midiendo el grado de inclinacin de la aleta mvil.

Medidores de termopar:

Para medir corrientes alternas de alta frecuencia se utilizan medidores que dependen del efecto calorfico de la corriente. En los medidores de termopar se hace pasar la corriente por un hilo fino que calienta la unin de termopar. La electricidad generada por el termopar se mide con un galvanmetro convencional. En los medidores de hilo incandescente la corriente pasa por un hilo fino que se calienta y se estira. El hilo est unido mecnicamente a un puntero mvil que se desplaza por una escala calibrada con valores de corriente.

Cuadro de simbologa bsica:

NOMBRESIMBOLOGA

Voltmetro

Vatmetro registrador

Osciloscopio

Contador horario

Amperihormetro

Varihormetro

Ampermetro de corriente reactiva.

Vrmetro

Aparato de medida del factor de potencia

Fasmetro

Frecuencmetro

Termmetro - Pirmetro

Ondmetro

Voltmetro diferencial

Galvanmetro

Tacmetro

Sincronoscopio

Medidores de voltaje y amperaje:

El instrumento ms utilizado para medir la diferencia de potencial (el voltaje) es un galvanmetro que cuenta con una gran resistencia unida a la bobina. Cuando se conecta un medidor de este tipo a una batera o a dos puntos de un circuito elctrico con diferentes potenciales pasa una cantidad reducida de corriente (limitada por la resistencia en serie) a travs del medidor. La corriente es proporcional al voltaje, que puede medirse si el galvanmetro se calibra para ello. Cuando se usa el tipo adecuado de resistencias en serie un galvanmetro sirve para medir niveles muy distintos de voltajes. El instrumento ms preciso para medir el voltaje, la resistencia o la corriente continua es el potencimetro, que indica una fuerza electromotriz no valorada al compararla con un valor conocido.Para medir voltajes de corriente alterna se utilizan medidores de alterna con alta resistencia interior, o medidores similares con una fuerte resistencia en serie.Los dems mtodos de medicin del voltaje utilizan tubos de vaco y circuitos electrnicos y resultan muy tiles para hacer mediciones a altas frecuencias. Un dispositivo de este tipo es el voltmetro de tubo de vaco. En la forma ms simple de este tipo de voltmetro se rectifica una corriente alterna en un tubo de diodo y se mide la corriente rectificada con un galvanmetro convencional. Otros voltmetros de este tipo utilizan las caractersticas amplificadoras de los tubos de vaco para medir voltajes muy bajos. El osciloscopio de rayos catdicos se usa tambin para hacer mediciones de voltaje, ya que la inclinacin del haz de electrones es proporcional al voltaje aplicado a las placas o electrodos del tubo.Sin duda los valores de corriente y voltaje de un sistema de corriente directa son los parmetros bsicos para identificar las propiedades del circuito. Los aparatos destinados a estas mediciones se conocen como voltmetro (para voltaje) y ampermetro (para intensidad corriente).En los dos casos, el paso de una corriente elctrica por el instrumento es la que define el valor de la medicin en la escala, ya sea esta calibrada en voltios o en ampres. De este hecho se desprende que el instrumento indicador esencial es un ampermetro (miliampermetro) al que se le adicionan elementos externos para uno u otro propsito de medicin, veamos:En la figura 2 se muestra el dispositivo bsico de medicin, que muchos llaman galvanmetro de aguja.Consta de una bobina de alambre muy fino arrollada en un ncleo de hierro y sostenida por un eje con muy poca resistencia al movimiento, la bobina est colocada entre las dos zapatas polares de un imn permanente. Al ncleo de hierro est adosado un puntero que sirve para sealar valores en una escala.Cuando circula una corriente por la bobina, el ncleo de hierro se magnetiza y recibe la atraccin de los polos del imn en una direccin u otra en dependencia de la polaridad de la conexin, el ncleo gira en el pivote, y la aguja indicadora registra la magnitud. Un resorte en espiral colocado en el eje de giro, o un pequeo contrapeso, regresan la aguja a su posicin original cuando se desconecta.Estos aparatos son muy sensibles y pueden detectar muy pequeas corrientes.En dependencia de como se conecte este galvanmetro al circuito puede construirse con l tanto un voltmetro como un ampermetro.

Parte experimental:

Equipo a utilizarse:

Fuente: 1 Fuente de corriente continuaElementos: 1 Banco de resistencias (100 y 300 ) 1 Restato de 600Equipo de medida: 1 Voltmetro D. C. 1 Ampermetro D. C. 1 Multmetro analgico 1 Multmetro Digital. Elementos de maniobra y proteccin: 1 Interruptor doble con proteccin. 4 Interruptores 1 Adaptador para medir intensidad de corriente Juego de cables PROCEDIMIENTO PRCTICO:

4.1.- Exposicin del profesor sobre el objetivo y las tareas a cumplir durante la prctica.

4.2.- Anotar las caractersticas (tcnicas) de los elementos que tiene en la mesa de trabajo, si ya los tiene anote la serie.

4.3.- Armar el circuito de la Fig. 1, con los elementos de proteccin y maniobra necesarios.

4.3.1- Alimentar al circuito con una fuente de corriente directa de aproximadamente 20V.

4.3.2.- Mediante la variacin del divisor de voltaje regular a 15V el nivel de tensin (medido con el multmetro digital) que alimente al circuito.

4.4.- Tomar nota de los valores de voltaje para cada elemento con todos los voltmetros existentes y en 2 escalas diferentes (si es posible).

CUESTIONARIO MNIMO QUE DEBE ADJUNTARSE EN EL INFORME:

1. Presentar loa datos debidamente tabulados incluyendo el error relativo (considere la medida obtenida con el Multmetro digital como valor real), la constante de escala de cada uno de los instrumentos analgicos utilizados y el error de lectura para cada medida efectuada con los instrumentos.

CorrienteMultmetro digitalVoltmetro analgico

Estudiante 1Estudiante 2Estudiante 1Estudiante2PromedioError

74.3 mA74.3 mA76 mA75 mA75.5 mA0.016R1 50

42.5 mA42.5 mA43 mA45 mA44 mA0.0353R2 100

31.9 mA31.9 mA32.1 mA32 mA32.05 mA0.0047R3 200

VoltajeMultmetro digitalVoltmetro analgico

Estudiante 1Estudiante 2Estudiante 1Estudiante 2PromedioError

2.20 V2.20 V2.2 V2.1 V2.15 V-0.022R1 50

4.23 V4.23 V4.2 V4.1 V4.15 V-0.0189R2 100

6.42 V6.42 V6.4 V6.35 V6.375 V-0.007R3 200

Constante de escala (k)1.083330.1Constante escala (k)Voltmetro 2Escala 65Voltmetro 1Escala 30Voltaje

2. Presentar Claramente un ejemplo de clculo para cada valor de la tabla del numeral anterior.

Clculo de error en la medicin de voltaje:

Error relativo = 50 :

100 :

200 :

Clculo de error en la medicin de corriente:

Error relativo =

50 :

100 :

200 :

K = (valor de fondo de escala)/ (# divisiones)Escala 30:

Escala 65:

3. Interpretar las medidas y justificar los errores cometidos en cada magnitud.

En la medida de los voltajes se observa poco error, al comparar la medida tomada con el multmetro y con el voltmetro analgico, los datos que no coincidieron, debieron su razn a un error de aproximacin o redondeo, y a que las escalas de medida eran diferentes .

Pero hay que especificar que hubo una cada de voltaje de los 15V que se especificaban en la prctica al momento de cerrar s1 este voltaje bajo a 6.42V

A lo cual se procedi a realizar los clculos con ste voltaje.

En la medida de las intensidades se nota mayor error, esto se debe a la capacidad de apreciacin de cada instrumento ya que la una escala (0.3A) media en amperios - se tomo la escala de 3A y el valor tomado se dividi por 10 mientras que la otra escala media directamente en mili amperios.

4. Conclusiones:

Los valores de voltaje medidos en dos escalas diferentes, no coincidieron por completo, se tomaron dos valores con error cero y dos con error distinto de cero.Los valores de intensidad medidos en dos escalas diferentes, presentaron todo error distinto de cero concluyndose que la diferencia entre las escalas para tomar las mediciones es clave en la aceptacin de un valor a tomarse.Se puede concluir que las mediciones deben tomarse cuidadosamente, con paciencia y tener presente que midiendo en escalas diferentes, la tendencia es a tomar valores que discrepan, amplia o ligeramente.

5. Recomendaciones:

Deben conectarse correctamente los elementos del circuito y los correspondientes aparatos de medida, tenindose muy en cuenta la polaridad.En lo posible debe utilizarse los instrumentos digitales en la toma de mediciones.Deben realizarse mediciones en distintas escalas para tener una idea del error que se comete en las lecturas.

6. Posibles aplicaciones.Las posible aplicaciones que se pueden dar a esta practica pueden ser, que al momento de realizar medidas para cualquier magnitud se cometa el menor error posible y identificar adecuadamente la escala que se esta utilizando.

7. Bibliografa adicional.

Instrumentacin Electrnica Moderna y Tcnicas de Medicin. William CooperTcnicas de medicin elctricas. Siemens. Pgs.29-40 MSC. Augusto CevallosHablemos de la electricidad

Cubillo EugenioTecnologa ElctricaInstrumentacin Electrnica Moderna y Tcnicas de Medicin, William D Cooper

TIPPENS, Fsica general, 6ta edicinhttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continua