INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

E.S.I.Q.I.E.D.I.Q.I.PRCTICAS DEL LABORATORIO DE INGENIERA ELCTRICA Y ELECTRNICA.

PRCTICA N 2 INSTRUMENTOS Y NORMAS EN EL LABORATORIO DE INGENIERA ELCTRICA Y ELECTRNICA

PRCTICA 2INSTRUMENTOS Y NORMAS EN EL LABORATORIO DE INGENIERA ELCTRICA Y ELECTRNICA.

OBJETIVO.

El alumno conocer o reafirmar prcticamente sus conocimientos y habilidades en el uso y manejo de las fuentes de energa e instrumentos de medicin del laboratorio de Ingeniera Elctrica y Electrnica, as como las normas de seguridad que deber cumplir.

MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR1. Multmetro Digital (debe incluir las funciones para medir los parmetros de corriente y voltaje en modo de corriente alterna y directa o continua).

2. Cautn tipo lpiz de 127 volts a 40 watt o mayor. 3. Resistores (Todos los resistores para una potencia de 2 watts) :

Tres resistencias de 100 ohm

Dos resistencias de 220 ohm

Dos resistencias de 330 ohm

Dos resistencias de 680 ohm

Dos resistencias de 1000 ohm; (1K)

Dos resistencias de 1500 ohm; (1.5 K) Dos resistencias de 2200 ohm; (2,2 K)

Dos resistencias de 4700 ohm; (4,7 K)

Dos resistencias de 10000 ohm; (10 K)

4. Doce Zapatas de baquelita con tornillo, tuerca y rondana para fijarlas en la tabla de perfocel.

5. Una Tabla de perfocel de 40 x 40 cm. 6. Diez Cables caimn-caimn (de color rojo).

7. Diez Cables caimn-caimn (de color negro).

8. Diez Cables Banana-banana, (tipo escalables).

9. Diez Cables Caimn-Banana (tipo escalable).

10. Un rollo de Soldadura 60/40 (estao-plomo), de 1 mm de dimetro.

11. Una Pinza de Electricista

12. Una Pinzas de Punta

13. Una Pinzas de Corte Diagonal14. Un Desarmador Plano

15. Un Desarmador de Cruz

INTRODUCCIN:

Fuentes de energa en el laboratorio: Estas son parte esencial de todas las prcticas que usted realizar. En esta asignatura slo se har uso de las fuentes de Corriente Alterna y Directa Variable. Recuerde que stas van a ser parte de todos los circuitos que usted construir y, guardadas las proporciones, son semejantes a las fuentes de uso prctico.

Instrumentos de Medicin: Son los voltmetros, ampermetros y hmetros, stos sern como la extensin de sus manos en su trabajo profesional, ya que con ellos cuantificar las cantidades elctricas. En el laboratorio har uso de ellos constantemente. Recuerde que el habilitarse en el manejo de ellos facilitar todo trabajo.

Al entrar al laboratorio se debe tener presente que el material y equipo con el cual se cuenta y trabajar, CUESTA; y adems, que no es para el uso exclusivo de una sola persona.

Cumplir con las normas de asistencia, disciplina y seguridad en el laboratorio, dar como resultado un mejor rendimiento, evitar daos fsicos a las personas y al equipo. Recuerde: TRABAJE EN SERIO! No juegue.

DESARROLLO

Lea cuidadosamente el desarrollo de la prctica y reconozca el material que va a utilizar. Luego realice cada uno de los puntos y conteste. En caso de duda consulte a su Profesor.

I.- FUENTES DE ENERGA.

1.- Las fuentes de energa que se tienen en el laboratorio proporcionan la energa para el funcionamiento de los circuitos. La energa que stos generan es consumida por la carga (recuerde el esquema del circuito elctrico, Observe la Figura 1).

Figura 1

a) De qu partes principales consta una fuente? El siguiente esquema de la Figura 2 presenta los controles y las terminales de que consta una fuente en general.

b) Enumere las fuentes con que cuenta; identifique sus partes, e indique, segn informacin de su profesor, el rango disponible de cada fuente; incluya las fuentes de propsito especfico y anote su voltaje de salida (An no realice ninguna medicin).

c) Qu tipo de puntas requieren las fuentes? (banana, caimn, etc.)

Tenga cuidado de utilizar las puntas de conexin con la terminal adecuada, a las terminales de salida de la fuente. No conecte con caimanes una terminal para banana. Solicite siempre los conectores necesarios y adecuados para la prctica.

PRECAUCIONES: Cercirese de que sus fuentes conserven sus controles en 0 V. Ajstelos hasta que su circuito de prctica este completamente armado y revisado. Para realizar cualquier variacin al circuito, desconecte y contine su prctica. En caso de que la fuente no presente voltaje de salida, de aviso a su profesor.

CARATULA

Figura 2

Figura 3

II.- INSTRUMENTOS DE MEDICIN.

1. Los Instrumentos de medicin son el medio de cuantificar que la operacin de nuestros circuitos sea la correcta.

Dentro de los instrumentos usted encontrar:

Voltmetros

Ampermetros

hmetros

Multmetros Analgicos

Multmetros Digitales

Wattmetro

Los instrumentos de medicin no forman partes del circuito elctrico, es decir, no forman partes del proceso Fuente-Carga, pero s cuantifican el proceso.

Se medir, en estas prcticas, cuatro variables bsicas: Volts, Ohm, Ampere y Watt, con sus mltiplos y submltiplos respectivos.

III.- NORMAS EN EL LABORATORIO

Hay que recordar que en un laboratorio se trabaja con corriente elctrica, que manipulada de manera incorrecta puede causar sorpresas no deseadas.

Las normas y los hbitos de seguridad son factores muy importantes a considerar dentro del laboratorio donde experimentamos y as evitar un posible accidente.

Aqu se les dan unos consejos para que en tu laboratorio no vayan a ocurrir accidentes. Esperamos los pongas en prctica.

Tus reas de trabajo deben tener equipos elctricos debidamente protegidos, buena ventilacin e iluminacin. Tus componentes, herramientas, y los materiales deben de estar almacenados en reas adecuadas. Los espacios de trabajo deben de estar limpios y descongestionados. Dentro de lo posible trata de no utilizar instalaciones provisionales, ya que pueden causar un accidente si se tratasen de conexiones elctricas.

Una buena regla es:

"Nunca efectuar una instalacin provisional, si debe usarse ms de dos veces"

Al tratar con electricidad se debe de ser muy cuidadoso para evitar algn tipo de evento no deseado. Recuerda siempre aplicar las normas de seguridad. Un cuerpo mal aislado es un buen conductor de la electricidad. Siempre que sea necesario utiliza una base aislante sobre tu banco de trabajo y en el suelo.

La proteccin de los tomacorrientes se hace a travs de un elemento adicional para evitar descargas elctricas llamado "Puesta a tierra", que suele ser una varilla de cobre enterrada en el suelo por la cual se deben desviar las descargas elctricas no deseadas.

Evita los "cortocircuitos" (conexin incorrecta entre dos cables) entre la fuente de alimentacin (fuente de voltaje) y el circuito a crear o reparar. Verifica que no haya terminales o cables sueltos que puedan hacer un contacto accidental. Los fusibles cumplen la funcin de proteger los equipos, pero nosotros debemos cumplir la funcin de protegernos.

Los circuitos elctricos pueden producir descargas elctricas, por lo tanto, no hay que trabajar con circuitos en funcionamiento, especialmente cuando hay altos voltajes, an voltajes pequeos pueden darte una mala sorpresa bajo ciertas condiciones.

Espero que con estos pequeos consejos puedas hacer de tu Laboratorio un lugar ms seguro.

IV.- DESARROLLO

MULTMETRO DIGITAL

Un multmetro digital es un instrumento de laboratorio capaz de medir voltaje de DC corriente directa, voltaje de AC corriente alterna, temperatura, capacitancia, resistencia, inductancia, cada de voltaje en un diodo y accesorios para medir temperatura, y corrientes mayores a 1 Amper. El lmite superior de frecuencia de este instrumento digital queda entre unos 10 kHz y 1 MHz, dependiendo del diseo del instrumento.

LOS MULTMETROS ANALGICOS

Son fciles de identificar por una aguja que al moverse sobre una escala indica del valor de la magnitud medida

Multmetro analgicoMultmetro digital

LOS MULTMETROS DIGITALES

Se identifican principalmente por un panel numrico para leer los valores medidos, la ausencia de la escala que es comn el los multmetros analgicos. Lo que si tienen es un selector de funcin y un selector de escala (algunos no tienen selector de escala pues el VOM la determina automticamente). Algunos tienen un solo selector central.

OSCILOSCOPIO El osciloscopio es un instrumento muy til para realizar mediciones tanto AC como DC. Permite visualizar las formas de las ondas que se presentan en un circuito. Este instrumento bsicamente traza la amplitud (la tensin) de la forma de onda contra el tiempo en un tubo de rayos catdicos

MIDIENDO RESISTENCIA CON UN MULTMETRO, VOM (Voltios, Ohmios, Miliamperios), TESTER

Rangos de medida para los resistores / resistencias en un multmetro

Nota: Debido a la gran variedad y tipos de multmetros el mtodo que se explica se considera una base que debe ser comn a la mayora de estos.

Este caso se presenta especialmente en el multmetro analgico, aunque puede aplicar al multmetro digital

El selector de rango de las resistencias es diferente a la del voltaje y la corriente.

Siempre que la funcin est en ohmios, el resultado medido ser multiplicado por el factor que se muestra en el rango

Los rangos normales son:R X 1, R X 10, R X 100, R X 1K , R X 10K, R X 1M. Donde K significa Kiloohms y M Megaohms

Un ejemplo prctico (ver las opciones del selector en amarillo en la figura No. 4)

Si en la pantalla de un multmetro, al medir una resistencia, se lee 4.7 y el rango muestra: x 1000 x 1K.

Escala del Multmetro.

El VOM estara midiendo un resistor de valor 4.7 x 1000 = 4700 4.7 K (Kilohms). Ver el grfico.

Es muy importante escoger la funcin y el rango adecuados antes de realizar una medicin.

Si se equivoca puede daar el tester / VOM en forma definitiva.

Adicionalmente un multmetro analgico tiene dos perillas que permiten ajustar la aguja a cero (posicin de descanso) y la otra para ajustar la lectura de ohms a cero (0).

Para lograr esto se procede de la siguiente forma:1- Se pone la funcin en Ohms2- Se pone en el rango: x 13- Se unen las puntas de prueba.

Al final del proceso anterior la aguja debe estar en 0 ohms. Si no es as se realiza el ajuste con la perilla (con las puntas unidas, creando una resistencia de 0 ohms).

EXPERIMENTO NO. 1. LEA LOS VALORES DE LAS RESISTENCIAS, DESPUS MDALAS PARA COMPROBAR SU VALOR Y LLENE LA SIGUIENTE TABLA:TABLA NO. 1.- MEDICIN DE LA RESISTENCIA:RESISTENCIAVALOR TEORICOVALOR EXPERIMENTAL

R11000

R24700

R32200

R41500

RT

MEDIR VOLTAJE EN D. C.Para medir tensin / voltaje se selecciona, en el multmetro que estemos utilizando, la unidad (voltios) en DC (c.d.).

Se revisa que los cables rojo y negro estn conectados correctamente.

Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala, (si no tenemos idea de que magnitud de voltaje vamos a medir, escoger la escala ms grande).

Si no tiene selector de escala seguramente el multmetro escoge la escala para medir automticamente.

Se conecta el multmetro a los extremos del componente (se pone en paralelo) y se obtiene la lectura en la pantalla.

Si la lectura es negativa significa que el voltaje en el componente medido tiene la polaridad al revs a la supuesta

Normalmente en los multmetros el cable rojo debe tener la tensin ms alta que el cable negro. Ver la Figura No. 5.

MEDIR CORRIENTE DIRECTA DC.Para medir corriente directa se selecciona, en el multmetro que estemos utilizando, la unidad (Amper) en DC.

Se revisa que los cables rojo y negro estn conectados correctamente.

Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala (si no tenemos idea de que magnitud de la corriente que vamos a medir, escoger la escala ms grande).

Si no tiene selector de escala seguramente el multmetro escoge la escala automticamente.

Para medir una corriente con el multmetro, ste tiene que ubicarse en el paso de la corriente que se desea medir.

Para esto se abre el circuito en el lugar donde pasa la corriente a medir y conectamos el multmetro (LO CONECTAMOS EN "SERIE", como se muestra en la Figura No. 6)

Si la lectura es negativa significa que la corriente en el componente, circula en sentido opuesto al que se haba supuesto, (normalmente se supone que por el cable rojo entra la corriente al multmetro y por el cable negro sale)

En algunas ocasiones no es posible abrir el circuito para colocar el ampermetro. En estos casos, si se desea averiguar la corriente que pasa por un elemento, se utiliza La Ley de Ohm.

Nota: Ampermetro se llama, en este caso, al multmetro preparado para medir corriente

Se mide la tensin que hay entre los terminales del elemento por el cual pasa la corriente que se desea averiguar y despus, con la ayuda de la Ley de Ohm (V = I x R), se obtiene la corriente (I = V / R).Para obtener una buena medicin, se debe tener los valores exactos tanto del voltaje como de la resistencia.

Otra opcin es utilizar un ampermetro de gancho, que permite obtener la corriente que pasa por un circuito sin abrirlo. Este dispositivo, como su nombre lo indica, tiene un gancho que se coloca alrededor del conductor por donde pasa la corriente y mide el campo magntico alrededor de l.

Esta medicin es directamente proporcional a la corriente que circula por el conductor y que se muestra con una aguja o pantalla.

EXPERIMENTO NO. 2. ARME EL CIRCUITO SERIE DE CORRIENTE DIRECTA, DE LA SIGUIENTE FIGURA Y MIDA LOS VALORES VOLTAJE Y CORRIENTE. REALICE LOS CLCULOS Y LLENE LA SIGUIENTE TABLA:

Figura.- Circuito Serie de Corriente Directa.

TABLA NO. 2.- MEDICIN DE LOS PARMETROS ELCTRICOS EN CORRIENTE DIRECTA

RESISTENCIAVOLTAJE TEORICOVOLTAJE EXPERIMENTALCORRIENTE TEORICACORRIENTE EXPERIMENTAL

R1=1000

R2=4700

R3=2200

R4=1500

RT=

ESPACIO PARA REALIZAR LOS CLCULOS DEL EXPERIMENTO No. 2:EXPERIMENTO NO. 3. ARME EL CIRCUITO PARALELO DE LA SIGUIENTE FIGURA Y MIDA LOS VALORES VOLTAJE Y CORRIENTE. REALICE LOS CLCULOS Y LLENE LA SIGUIENTE TABLA:

Figura.- Circuito Paralelo de Corriente Directa.

TABLA No. 3.- MEDICIN DE LOS PARAMETROS ELCTRICOS EN CORRIENTE DIRECTARESISTENCIAVOLTAJE TEORICOVOLTAJE EXPERIMENTALCORRIENTE TEORICACORRIENTE EXPERIMENTAL

R1=1000

R2=4700

R3=2200

R4=1500

RT=

ESPACIO PARA REALIZAR LOS CLCULOS DEL EXPERIMENTO No. 3

MEDIR TENSIN, CORRIENTE E IMPEDANCIA EN CORRIENTE ALTERNA A.C.COMO MEDIR TENSIN EN A. C.Medir en corriente alterna es igual de fcil que hacer las mediciones en corriente directa (DC).

Se selecciona, en el multmetro que estemos utilizando, la unidad (voltios) en AC (c.a.).

Como se est midiendo en corriente alterna, es indiferente la posicin del cable negro y el rojo.

Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala, (si no se sabe que magnitud de voltaje se va a medir, escoger la escala ms grande).

Si no tiene selector de escala seguramente el multmetro escoge la escala para medir automticamente.

Se conecta el multmetro a los extremos del componente (se pone en paralelo, como se observa en la Figura No. 7) y se obtiene la lectura en la pantalla.

La lectura obtenida es el valor RMS o efectivo de la tensin.

MEDIR CORRIENTE EN A.C.Se selecciona, en el multmetro que estemos utilizando, la unidad (Ampere) en AC (c.a.). Como se est midiendo en corriente alterna, es indiferente la posicin del cable negro y el rojo.

Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala (si no se sabe que magnitud de corriente se va a medir, escoger la escala ms grande). Si no tiene selector de escala seguramente el multmetro escoge la escala automticamente.

Para medir una corriente con el multmetro, ste tiene que ubicarse en el paso de la corriente que se desea medir. Para esto se abre el circuito en el lugar donde pasa la corriente a medir y conectamos el multmetro (LO CONECTAMOS EN "SERIE", como se muestra en la Figura No. 8).

El valor obtenido por este tipo de medicin es RMS o efectivo de la corriente

COMO MEDIR UNA IMPEDANCIA EN C.A.Esta medicin es igual a la que se realiza en DC como se puede observar en la Figura No. 9

Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala (si no se sabe que magnitud de resistencia se va a medir, escoger la escala ms grande). Si no tiene selector de escala seguramente el multmetro escoge la escala automticamente.

Cuando se desea medir una impedancia (Z), que es la combinacin de una resistencia y una reactancia (Z = R +j (XL - XC)), ya sea sta inductiva (presencia de un inductor o bobina) o capacitiva (presencia de un capacitor o condensador).

Nota: Hay algunos multmetros que permiten medir estos valores, pero en caso de no tenerlo, la corriente en una impedancia se puede obtener con ayuda de la ley de Ohm. Z = V / I, donde V e I son valores RMS. Una vez obtenida la impedancia (Z), el valor de la bobina o inductor (inductancia) o el valor del condensador o capacitor (capacitancia) se obtiene con las frmulas:

Donde:

f = frecuencia en Hertz o ciclos por segundo

(pi) = 3.1416

XC = reactancia capacitiva

XL = reactancia inductiva

Nota: recordar que: Z = R + j(XL XC).

Cuando:

R = 0 y la impedancia es totalmente reactiva (no hay resistencia)

Si XL = 0, la impedancia es totalmente reactiva capacitiva y (no hay bobina o inductor)

Si XC = 0, la impedancia es totalmente reactiva inductiva (no hay condensador o capacitor)

EXPERIMENTO NO. 4. ARME EL CIRCUITO SERIE DE CORRIENTE ALTERNA, DE LA SIGUIENTE FIGURA Y MIDA LOS VALORES VOLTAJE Y CORRIENTE. REALICE LOS CLCULOS Y LLENE LA SIGUIENTE TABLA:

Figura.- Circuito Serie de Corriente Alterna.

TABLA No. 4.-MEDICIN DE LOS PARAMETROS ELCTRICOS EN CORRIENTE ALTERNA

RESISTENCIAVOLTAJE TEORICOVOLTAJE EXPERIMENTALCORRIENTE TEORICACORRIENTE EXPERIMENTAL

R1=1000

R2=4700

R3=2200

R4=1500

RT=

ESPACIO PARA REALIZAR LOS CLCULOS DEL EXPERIMENTO No. 4

EXPERIMENTO NO. 5. ARME EL CIRCUITO PARALELO DE CORRIENTE ALTERNA, DE LA SIGUIENTE FIGURA Y MIDA LOS VALORES VOLTAJE Y CORRIENTE. REALICE LOS CLCULOS Y LLENE LA SIGUIENTE TABLA

Figura.- Circuito Paralelo de Corriente Alterna.

TABLA No. 5.-MEDICIN DE LOS PARAMETROS ELCTRICOS EN CORRIENTE ALTERNA

RESISTENCIAVOLTAJE TEORICOVOLTAJE EXPERIMENTALCORRIENTE TEORICACORRIENTE EXPERIMENTAL

R1=1000

R2=4700

R3=2200

R4=1500

RT=

ESPACIO PARA REALIZAR LOS CLCULOS DEL EXPERIMENTO No. 5

V.- CUESTIONARIO

a) De qu partes consta un instrumento de medicin?

En el esquema anterior de la Figura 3 se representaron ya las partes esenciales que encontrar en sus instrumentos de medicin.

b) Enumere los instrumentos con que cuenta; identifique de acuerdo a las instrucciones de su profesor, cada una de sus partes: en cuanto a selectores, escala y forma de interpretar las lecturas. Haga una relacin de las caractersticas de los instrumentos en forma sinttica.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Realice la comprobacin de las caractersticas de las fuentes de energa utilizando los instrumentos de medicin adecuados. Siga las instrucciones de su profesor.

a) Comente con su profesor las normas que deber seguir en el laboratorio y las precauciones que debe tomar.

b) Con base en el concepto de circuito elctrico y las partes que lo componen, dibuje en forma de bloques los circuitos que usted identifique en el laboratorio.

VI.- CONCLUSIONES

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

BIBLIOGRAFIA

CHESTER L. DAWES

Tratado de Electricidad.

Tomo I y II

JHONSON DAVID

Anlisis Bsicos de Circuitos Elctricos.

Prentice Hall, Mxico 1991

CARGA

FUENTE DE ENERGA

C O N D U C T O R E S

-

9

8

7

6

5

4

3

2

1

+

Bornes de conexin

Control de voltaje de salida

Interruptor

de encendido

Indicador de encendido

APAG.

ENC.

PUNTAS DE PRUEBA

BORNES

AJUSTE A CERO

CERO

SELECTOR DE FUNCIONES

SELECTOR DE RANGO

ESCALA

PRACTICA No. 2

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