UNIVERSIDAD TECNICA DE COTOPAXI

CIYA

INGENIERIA ELECTROMECANICA

TEMA: MEDICIÓN DE PARÁMETROS Y VARIABLES ELÉCTRICAS

Medición de Resistencia por varios métodos.

Funcionamiento y operación de puentes de CA

Medición de inductancias y capacitancias.

OCTAVO NIVEL

VARIABLES ELECTRICAS

Los principales parámetros electricos son:

Corriente

Voltaje

Impedancia (Resistencia + Reactancia)

Potencia

• Corriente.- Es el movimiento o flujo organizado de electrones que circulan atraves de un cuerpo conductor

• Voltaje.- Es la fuerza o presion que se ejerce sobre los electrones, para que se desplacen atraves de un circuito.

• Impedancia.- Es la opocicion al desplazamiento de los electrones, es decir de la corriente electrica.

• Potencia.- Es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado.

MÉTODOS DE MEDICIÓN DE

RESISTENCIA

¿QUÉ ES MEDIR?

Determinar el valor de una magnitud. Se refiere a la acción de comparar una determinada cantidad con su unidad respectiva. .

¿QUÉ ES MEDICIÓN?

Es un procedimiento que se realiza por medio de un instrumento con el fin de conocer un valor de un parametro en un circuito o aparato.

RESISTENCIA ELECTRICA

Es la oposición que se presenta al paso de la corriente eléctrica en un circuito eléctrico. La unidad en la que se mide la resistencia es el Ohmio o en sus múltiplos Kilo ohm o Mega ohm.y se representa con la letra griega Ω (omega).

• El valor de la resistencia eléctrica puede obtenerse mediante distintos métodos e instrumentos, dependiendo de la magnitud de la resistencia que se quiera medir y la exactitud con la que se desea determinar.

TIPOS DE MEDICIÓN MEDICIÓN DIRECTA

• Las mediciones directas son aquéllas en las cuales el resultado es obtenido directamente del instrumento que se está utilizando. Por ejemplo, para medir la corriente que circula por un circuito podemos utilizar un amperímetro apropiado.

MEDICIÓN INDIRECTA

• Las mediciones indirectas son aquéllas en que el resultado deseado no lo obtenemos directamente de las lecturas realizadas con los instrumentos utilizados, sino que es necesario emplear los datos obtenidos para hallar la cantidad deseada mediante algunos cálculos.

Código de coloresPuente de WheatstonePuente de Hilo OsciloscopioVoltímetro – Amperímetro

MEDICIÓN DIRECTA

TIPOS DE MEDICION

MEDICIÓN INDIRECTA

ÓhmetrosCofímetro monofásico

Método del Watimetro, Voltímetro, Amperímetro: Se usa tanto para circuitos monofásicos como trifásicos equilibrados. Y se basa en la aplicación directa de la formula de la potencia para circuitos de corriente alterna.

MÉTODO DE DEFLEXIÓN:

En el primer método, la deflexión que sucede en la aguja del instrumento da directamente la medida. Por ejemplo: Supongamos que tenemos el circuito mostrado en la Fig. 1, y para medir la corriente que circula por él introducimos un amperímetro, como se indica en la Fig. 2.

La lectura del instrumento es la mostrada en la Fig. 3. El instrumento ha deflectado tres divisiones de las diez que tiene, y como sabemos que cada una de ellas corresponde a 1 mA, podemos concluir que la corriente que circula por el circuito es de 3 mA.

METODO DE DETECCION CERO

Utilizando circuitos tipo puente es el caso del Puente de Wheatstone y sus adaptaciones. Las exactitudes logradas son elevadas ya que pueden variar desde décimas de parte por ciento hasta decenas departes por millón.

Este método consiste en la aplicación directa de la ley de Ohm, midiendo la corriente Im que circula de una resistencia incógnita, y simultáneamente la caída de tensión Vm originada por la circulación de dicha corriente

METODO VOLTÍMETRO – AMPERÍMETRO

Im (lectura del amperímetro) Vm

(lectura del voltímetro)

El valor de la resistencia, R, del elemento se puede

calcular aplicando:

Los óhmetros están basados en la ley de Ohm: la

resistencia es inversamente proporcional a la corriente

que atraviesa el circuito, por lo que a tensión constante,

la escala de un miliamperímetro puede graduarse

directamente en ohms.

MEDICIÓN DIRECTA, MEDIANTE ÓHMETROS

Circuito de óhmetros para medición de bajas resistencia

MÉTODO PUENTE DE WHEATSTONE

El circuito puente está conformado por dos ramas en forma de divisores de tensión, cuyos puntos medios se comparan con un detector de cero tensión. Una de las ramas contiene a la resistencia cuyo valor se quiere determinar.

El estado de equilibrio del puente se consigue cuando la corriente Ig en el galvanómetro es nula, o sea cuando: Ig? 0 Lo que implica que la diferencia de potencial entre los puntos C y D ha de ser nula, es decir: VCD ? 0

Esquema de conexiones para el puente

ERRORES DE MEDICIÓN

El puente de Wheatstone se emplea ampliamente en las mediciones de precisión de resistencia desde 1 ohm hasta varios magaohms.

Sensibilidad insuficiente en el detector de ceroCambios de las resistencias de las ramas debido a calentamientos por la corrienteA travez de los resistores.

El fundamento del puente de hilo es el mismo que el del puente de wheatstone. Para conseguir un ajuste mas fino, se sustituyen las resistencias R1 y R2 por un hilo resistivo sobre el que se pueda deslizar un cursor conectado al galvanómetro.

La resistencia del hilo viene dada por: R = p (L/s)

Expresando R1 y R2 en la relación obtenida para el puente de Wheatstone se puede obtener Rx = R3 (l1

/ l2)

Es decir, una vez conseguido el equilibrio del puente, mediante el cursor móvil y, en su caso, la reistencia variable R3, la relación anterior daría el valor de la resistencia incognita Rx

METODO PUENTE DE HILO

CÓDIGO DE COLORES

Consiste en unas bandas que se imprimen en el componente y que sirven para saber el valor de éste.

Para saber el valor tenemos que seguir el método siguiente: El 1er color indica las decenas. El 2º color las unidades El 3er color el multiplicador. El 4º color es el valor de la tolerancia o error máximo con el que se fabrica la resistencia.

Para caracterizar un resistor hacen falta tres valores:Resistencia eléctrica,Disipación máxima y Precisión o tolerancia. Estos valores se indican normalmente en el encapsulado dependiendo del tipo de éste; el tipo de encapsulado axial, lleva un rotulado con un código de franjas de colores.

FUNCIONAMIENTO Y OPERACIÓN DE PUENTES DE CORRIENTE ALTERNA

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

• En principio, un puente de corriente alterna consta de cuatro ramas cada una de las cuales tiene cierta impedancia, una fuente de voltaje AC y un detector de cero, interconectados de la siguiente manera.

PUENTE DE AC

COMPONENTES A MEDIR CON EL PUENTE DE CORRIENTE ALTERNA.

• Los inductores y capacitores reales, no son puramente reactivos, sino que presentan una cierta disipación de potencia, que podemos representar en un modelo circuital mediante una resistencia conectada en serie o en paralelo con el elemento ideal.

PUENTE DE HAY

• La ecuación de balance para este puente es la siguiente:

• (R1- j1/WC1)(Rx + jwLx) = R2R3

• Esta ecuación puede separarse en las siguientes:

• R1 Rx + Lx/C1= R2 R3

• R1 w Lx – Rx/wc1= 0

Fig. Puente de Hay para medir los parámetros de un inductor

La configuración de este tipo de puente para medir inductores reales, cuyo modelo circuital consta de una inductancia en serie con una resistencia es la mostrada en la Figura .

De donde:

• Como podemos observar, los valores de Lx y Rx además de depender de los parámetros del puente, dependen de la frecuencia de operación y las expresiones para calcular Lx y Rx son complejas.

• Ahora bien, en el punto anterior indicamos que esta configuración la vamos a utilizar cuando el valor de Q sea elevado, ya que en caso contrario es conveniente emplear el puente de Maxwell.

• Como Q=1/wC1R1, cuando Q>>l, podemos considerar que los denominadores tanto de Lx como de Rx son igual a 1, sin introducir en la medición del inductor un error mayor que el debido a la exactitud con la que se conoce el valor real de los otros elementos del puente. Con esta aproximación, las fórmulas para Lx y Rx son:

• Lx = C1 R2 R3

• Utilizando estas relaciones se puede calcular el valor de Lx y Rx en forma mucho más directa. Podemos considerar que a partir de Q=10, este valor es lo suficientemente grande como para realizar la aproximación.

EJERCICIO

Un puente de Hay tiene una fuente de CA de frecuencia 1kHZ y en el equilibrio los brazos son AB con 0,2µF en serie con R, BC con 600Ω, CD con el inductor desconocido, y DA con R. ¿Cuál es el factor Q y la inductancia del inductor?

R= 6Ω

Un puente de Hay tiene una fuente de CA de frecuencia 1kHZ y en el equilibrio los brazos son AB con 0,2µF en serie con R, BC con 600Ω, CD con el inductor desconocido, y DA con R. ¿Cuál es el factor Q y la inductancia del inductor?

R= 6Ω

• Datos: F=1KHZ, en AB=(C=0,2µF y R1=6Ω), en BC=R3=600 Ω, en CD=Lx=?,Rx=? y en DA= R2= 6Ω Q=?, Lx=?

• Usamos la ecuación:

Q= 1 / (2*(3,1415)*1000*0,0000002*6)= 132,69

Como Q>>l, podemos considerar que los denominadores tanto de Lx como de Rx son igual a 1, sin introducir en la medición del inductor un error mayor que el debido a la exactitud con la que se conoce el valor real de los otros elementos del puente. Con esta aproximación, las fórmulas para Lx y Rx son: Lx = C1 R2 R3

Lx= 0,0000002*6*600= 0,00072kH

MEDICIÓN DE INDUCTANCIAS Y CAPACITANCIAS

Inductancia

• En electromagnetismo y electrónica, la inductancia (L ), es una medida de la oposición a un cambio de corriente de un inductor o bobina que almacena energía en presencia de un campo magnético, y se define como la relación entre el flujo magnético (ᴓ) y la intensidad de corriente eléctrica (I) que circula por la bobina y el número de vueltas (N) del devanado:

MEDICION DE INDUCTANCIAS APLICANDO EL MODELO

PARALELO• Si se desea medir los parámetros de un inductor

real cuyo modelo circuital es una inductancia con una resistencia en paralelo. El puente más apropiado para realizar este tipo de mediciones.

LA RESISTENCIA EN EL INDUCTOR

Lu=CR2*R1

𝑅𝑖𝑛𝑑=𝑅2𝑅1

𝑅3

EJERCICIO

Suponga que el puente de la siguiente figura equilibrado cuando R1= 2k Ω, R2=5kΩ, R3=500k Ω y C=0,01µF. ¿cual es la inductancia L y el factor de calidad del inductor?

Lu=CR2*R1

𝑄=𝑋𝐿

𝑅

𝑋𝐿=6,28 𝑓𝐿

𝑅𝑖𝑛𝑑=𝑅2𝑅1

𝑅3𝐿𝑢=0,01∗10− 6∗5∗103∗2∗103

¿0,1𝐻=100𝑚𝐻=20 Ω

𝑋𝐿=6,28∗1000∗0,1=628Ω

𝑄=62820

=31,4

La inducción es de 100milihenrios y el factor de calidad es 31,4

DATOS:

R1= 2k ΩR2=5kΩR3=500kΩC=0,01µF

Suponga que el puente de la siguiente figura equilibrado cuando R1= 2k Ω, R2=5kΩ, R3=500k Ω y C=0,01µF. ¿cual es la inductancia L y el factor de calidad del inductor?

MEDICION DE CAPACITANCIAS APLICANDO EL MODELO SERIE.

• El puente más apropiado para realizar las mediciones de los parámetros de un condensador real utilizando el modelo serie

𝐶𝑢=(𝐶 1𝑅2 )𝑅1

EJERCICIO

En la figura se tiene, R2=2000Ω y C1=0,002µF. si el equilibrio tiene como lugar cuando R1 se junta a 1700 Ω ¿cual es la capacidad de C?

Suponga que el puente de la siguiente figura equilibrado cuando R1= 2k Ω, R2=5kΩ, R3=500k Ω y C=0,01µF. ¿cual es la inductancia L y el factor de calidad del inductor?

Lu=CR2*R1

𝑄=𝑋𝐿

𝑅

𝑋𝐿=6,28 𝑓𝐿

𝑅𝑖𝑛𝑑=𝑅2𝑅1

𝑅3𝐿𝑢=0,01∗10− 6∗5∗103∗2∗103

¿0,1𝐻=100𝑚𝐻=20 Ω

𝑋𝐿=6,28∗1000∗0,1=628Ω

𝑄=62820

=31,4

La inducción es de 100milihenrios y el factor de calidad es 31,4

DATOS:

R1= 2k ΩR2=5kΩR3=500kΩC=0,01µF

GRACIA

S