MEDICIONES DE CORRIENTE ALTERNA CON EL VOLTIMETRO Y OSCILOSCOPIO

Cuestionario previo:1. Definir la corriente continua y la corriente alterna, ejemplos.Corriente continua: Se refiere al flujo continuo decarga elctricaa travs de unconductorentre dos puntos de distintopotencial, que no cambia de sentido con el tiempo. En la corriente continua lascargas elctricascirculan siempre en la misma direccin. Aunque comnmente se identifica la corriente continua con una corriente constante, es continua toda corriente que mantenga siempre la mismapolaridad, as disminuya su intensidad conforme se va consumiendo la carga (por ejemplo cuando se descarga una batera elctrica). Tambin se dice corriente continua cuando los electrones se mueven siempre en el mismo sentido, el flujo se denomina corriente continua y va (por convenio) del polo positivo al negativo.La corriente continuala producenlas bateras, las pilas ylas dinamos.

Corriente alterna:(AbreviadaCAen espaol yACen ingls, dealternating current) a lacorriente elctricaen la que la magnitud y el sentido varan cclicamente. La forma de oscilacin de la corriente alterna ms comnmente utilizada es la de una oscilacinsinusoidal.Puesto que se consigue una transmisin ms eficiente de la energa. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de oscilacinperidicas, tales como la triangular o la cuadrada.Utilizada genricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las seales deaudioy deradiotransmitidas por loscables elctricos, son tambin ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin ms importante suele ser la transmisin y recuperacin de la informacin codificada (omodulada) sobre la seal de la CAEste tipo de corriente es producida por los alternadores y es la que se genera en las centrales elctricas. La corriente que usamos en las viviendas es corriente alterna (enchufes).

2. Explicar los conceptos de ciclo, frecuencia, periodo, ngulo de fase, referentes a una seal alterna senoidal.

EL CICLO: Es la variacin completa de la tensin o la corriente de cero a un valor mximo positivo y luego de nuevo a cero y de este a un valor mximo negativo y finalmente a cero.

FRECUENCIA: La frecuencia es el nmero de ciclos que se producen en un segundo. Su unidad es el Hertz (Hz) que equivale a un ciclo por segundo.se representa con la Letra F.

PERIODO: Es el tiempo necesario para realizar un ciclo. Se mide en segundos y se representa con la letra T.

FASE: La fase es un valor que representa el ngulo inicial de la seal y se mide en radianes o en grados. En el siguiente ejemplo vemos dos seales con distinta fase (desfasadas entre s 1/2 radianes o 90 grados).

3. Qu es el valor eficaz, de pico, y de pico a pico de una seal de corriente(o voltaje) de CA. Explique las relaciones entre estos parmetros.

Valor eficaz (Vef):El valor eficaz se define como el valor de una corriente o tensin continua que produce los mismos efectos calricos que su equivalente de alterna. Si la seal alterna tiene forma senoidal, el valor eficaz se calcula como:

Valor de pico (Vp):Es el valor de cresta que alcanza la corriente alterna, puede ser positivo o negativo, tambin se le conoce como valor mximo (Vmax).

Valor pico a pico (Vpp):Es la diferencia entre la cresta que alcanza como mximo (valor mximo) y la mnima cresta.Tambin es el doble del valor pico.

4. Indicar precauciones para el uso del voltmetro de CA.

Para el uso correcto debemos de fijarnos que las puntas se encuentren colocadas en el lugar correcto, que son cable rojo en el terminal V/ y el negro en el terminal comn COM. Luego de esto debemos colocar al polmero o tester en la opcin de voltmetro para corriente alterna, no confundir con el de voltaje en continua ya que estaramos haciendo una mala medicin del voltaje.

-Hay que recordar tambin que este instrumento se coloca en paralelo con el componente que se desea medir (carga)-Al momento de la medicin debemos seleccionar el rango ms alto y luego ir disminuyndolo hasta llegar a observar una buena lectura en la pantalla.-Hay que asegurarse de que tomamos con las manos las partes aisladas de las puntas y que en ningn caso se toca una parte metlica, pues esto afectara a la lectura del voltaje, y podramos hacernos dao.

5. Definir la sensibilidad de un voltmetro. Explique el efecto de carga de un voltmetro de CA. Como se evitara la carga?

SENSIBLIDAD: La sensibilidad de un instrumento se determina por la intensidad de corriente necesaria para producir una desviacin completa de la aguja indicadora a travs de la escala. El grado de sensibilidad se expresa de dos maneras, segn se trate de un ampermetro o de un voltmetro.En el caso de un voltmetro, la sensibilidad se expresa de acuerdo con el nmero de ohmios por voltio, es decir, la resistencia del instrumento. Para que un voltmetro sea preciso, debe tomar una corriente insignificante del circuito y esto se obtiene mediante alta resistencia.EFECTO DE CARGA: El problema fundamental asociado a toda medicin es que toda medicin perturba el sistema que se est midiendo. Este concepto aplicado a los equipos electrnicos se traduce en el denominado efecto de carga, que no es otra cosa que al medir con un equipo sobre un circuito, la presencia del equipo hace que el circuito ya no sea el mismo y por consiguiente, el resultado que se mide no responde exactamente a la situacin original (circuito no conectado al equipo de medidas). Es por ello que debe conocerse la magnitud del error por carga ya que, de no ser as, se producir una lectura incorrecta, aadindose un error adicional a la medida realizada.Para reducir los efectos de carga lo ms recomendable es subir la escala de medida o cambiar de instrumento de medicin. El efecto de carga se puede minimizar utilizando galvanmetros de alta sensibilidad, es decir, mecanismos cuya Im sea tan baja que la especificacin ohmios/voltios del voltmetro 1Im, sea muy alta. Tambin se puede reducir el efecto de carga utilizando alcances ms altos del voltmetro en vez de los ms bajos, cuando sea posible la eleccin.

6. Describa el mtodo para la medicin de voltajes de pico, de pico a pico, y eficaz con el osciloscopio.

Como primer paso vamos a medir el voltaje de pico, VP, y el de pico a pico, VPP, (Fig. 3) de la tensin del generador. Los voltajes se miden con ayuda del mando giratorio situado junto a la entrada de seal y est graduado en voltios/div.

Conectaremos el generador de seales sinusoidales por medio de un cable coaxial, que es un cable blindado, a una de las entradas del osciloscopio. Ajustando la base de tiempos a la frecuencia de la seal de entrada (girando adecuadamente el mando situado arriba a la derecha del osciloscopio que viene graduado en tiempo/div) conseguiremos que la seal se fije sobre la pantalla (se dice que la seal est sincronizada). Una vez sincronizada la seal obtendremos sobre la pantalla dibujada la sinusoide que corresponde a la tensin dada por el generador. A partir de las medidas de Vp o Vpp podemos calcular el Voltaje eficaz Vef como Veff =Vp/ . Es el voltaje que medira un voltmetro colocado entre los conectores del generador.

7. Describa el mtodo para la medicin de la frecuencia con el ORC.

Para medir la frecuencia en el osciloscopio primero debemos hallar el periodo ya que sabemos que la que la frecuencia es la inversa del periodo; Una vez que se tiene la seal en el osciloscopio, se centra dicha seal, y se cuentan los cuadrados, en forma horizontal, desde el origen de la seal hasta su fin (en un ciclo) y se procede a multiplicar dicha cantidad por lo que nos indique el selector de base de tiempo y con esto obtendremos el periodo, luego bastara aplicar la siguiente frmula para calcular la frecuencia:

F=1/T

8. Describa de mtodo de medicin de diferencia de fase con el ORC.

Para este mtodo tomamos de referencia el eje central:

Donde x: ngulo de faseResolviendo la regla de tres simple tendremos el ngulo de fase.Otro mtodo para el clculo de las frecuencias es mediante las figuras de Lissajous. Para ello debemos tener dos seales, por ejemplo:

La medida del desfase entre ambas seales puede realizarse mediante la funcin XY de un osciloscopio. Previa conexin de V1 y V2 a los bornes de entrada de los canales A y B, la funcin XY configura el osciloscopio de tal modo que en la pantalla se obtiene la grfica V1 en funcin de V2. La grfica V1 en funcin de V2 es una elipse, a partir de la cual puede medirse el desfase mediante la relacin:

El valor de b se puede medir desplazando la posicin horizontal (X-POS.) para poder ver mejor las tangentes con el eje vertical. Sin embargo, observar que para medir el valor de a, la elipse debe estar bien centrada ya que dicho valor queda determinado por los cortes con el eje vertical. Para centrar perfectamente la elipse podemos usar el conmutador GD. Si pulsamos dicho conmutador para los dos canales, equivale a desconectar las dos seales, con lo que observaremos un punto en la pantalla. Este punto lo centraremos con los mandos que nos permiten desplazar la seal de la pantalla (X-POS para el eje horizontal, e YPOS o POSITION para el eje vertical). A continuacin volveremos a la posicin inicial con lo que tendremos la elipse centrada. El cociente a/b determina el mdulo de , y su signo debe deducirse o bien por consideraciones fsicas o bien por otras medidas distintas.

9. Explique, referente a la parte experimental, si existen diferencias entre los voltajes medidos y calculados. Siempre existirn diferencias ya que siempre van a estar presentes los errores sistemticos, adems del margen de error que llevan consigo las resistencias, y del efecto de carga de los instrumentos de medida, pero esta diferencia casi siempre es mnima y la mala manipulacin de instrumentos, ya que la variacin ocurre en los decimales. Se debe procurar que sean las mnimas posibles.

10. Habr efecto de carga al medir voltajes con el ORC. Indique las ventajas y desventajas de utilizar un ORC con voltmetro de CA.

Como todo instrumento de medida, el ORC, tiene una circuitera interna la cual nos proporcionara un efecto de carga al medir el voltaje en un circuito, el cual es pequeo. Si existen efectos de carga pues existen resistencias internas. Las ventajas de usar al ORC como un voltmetro son:

Las ventajas de usar al ORC como un voltmetro son:

-Podemos obtener el valor de varias mediciones en la pantalla del ORC. -Se puede usar para ver las caractersticas del cualquier tipo de seal Senoidal, cuadrada o triangular. -Se puede observar la forma de la seal y la calidad de la misma. - Se puede hallar la relacin de tiempo / divisin por ciclo de la seal. - Si el osciloscopio es digital, tambin se puede observar el voltaje eficaz y la frecuencia de la seal.

Las desventajas de usar al ORC como un voltmetro son: -Solo aparece el voltaje mximo (a menos que el osciloscopio sea digital), para encontrar el voltaje eficaz se realiza una operacin matemtica.

-Para hallar la frecuencia se invierte el valor obtenido en la marca de tiempo por divisin. -Se debe graduar bien el selector de ganancia vertical y de tiempo por divisin para evitar ver una seal con distorsin. -Se corre el riesgo que las puntas de prueba estn fallando y se observe una seal con ruido.

11. Considera Ud. Exacta la medicin de la frecuencia mediante la medicin del periodo.

El valor de esta medicin no la considerara exacta, ya que en caso hayamos calculado nuestro periodo por el mtodo de conteo y observacin de los cuadraditos o divisiones en la pantalla del osciloscopio, lo ms probable es que habremos cometido un error en la lectura puesto que no se podemos afirmar con un 100% de certeza que el valor calculado sea verdad, en ese caso estaramos cayendo en un error por parte del estudiante, nuestra medicin es ms que todo aproximada. Ahora en caso el clculo de la frecuencia haya sido calculado a partir del periodo que nos muestra el osciloscopio, diremos que ese valor podra ser un poco ms factible, pero aun as tambin presenta un margen de error por parte del instrumento.

12. Cuando es conveniente emplear la frecuencia de la red como referencia para la medicin de frecuencia mediante las figuras de lissajouss.

La condicin para este mtodo es que las dos seales sean senoidales puras y que la relacin de frecuencia sea un nmero entero a fin de poder observar una figura esttica en la pantalla del osciloscopio. Si la relacin no es un nmero entero, la figura estar en permanente movimiento haciendo que la medicin sea difcil. Igual ocurrir si las dos frecuencias no son constantes haciendo que la figura se comience a mover.

Las figuras de Lissajous resultan difciles de interpretar cuando la relacin de frecuencias es grande, porque las figuras resultan complicadas. En tales casos es necesario apelar a otros recursos.

13. Conclusiones.

Al terminar este previo informe nos hemos podido dar cuenta que para el clculo de los parmetros de la corriente alterna, podemos hacer uso de diversos mtodos como el conteo de los cuadraditos de la pantalla del osciloscopio, las figuras de Lissajous (para el caso de la frecuencia y ngulo de fase). El uso adecuado para la medicon del voltaje mediante el voltmetro para corriente alterna. Uso del generador de seales para la visualizacin de la corriente alterna

B I B L I O G R A F A

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001603/lecciones/cap10/cap10lec6/cap10lec6ded3.htm http://iie.fing.edu.uy/ense/asign/sislin2/interactivo/principal/notas/pdf/Unidad2.pdf https://sites.google.com/a/goumh.umh.es/circuitos-electronicos-analogicos/practicas/practica-1