Practico 3. Medicion de Capacitores, Inductores e Impedancias

Universidad Nacional Nacional de San Luis Facultad de Ingeniería y Ciencias Económico-Sociales

Tecnología Electrónica Electrónica

Practico Nº2. Medición de Capacitores, Inductores e Impedancias.

ÁREA ELECTRÓNICA Y CONTROL Año 2011

Tecnología Electrónica

2011

Práctico 3: Medición de capacitores, inductores e impedancias.

1. Objetivos. Con esta práctica se pretende que el alumno se familiarice con diferentes métodos de determinación de capacitores, inductancias e impedancias. Para la obtención de medidas precisas de las mismas, es necesario recurrir a la utilización de puentes de medición específicos (medición directa). Sin embargo, al no ser común disponer de ellos, se pueden utilizar métodos industriales (métodos indirectos), que aunque son menos exactos, pueden tener un nivel de precisión suficiente de acuerdo a la aplicación.

2. Conceptos básicos. Multímetro Digital. En el práctico anterior se comenzó utilizando el multímetro digital para la determinación de valores resistivos. También algunos Multímetros tienen la posibilidad de obtener de manera directa otros valores como por ejemplo el de capacidad. En la figura 1 se muestra como medir un capacitor seleccionando la medición de capacidad con el selector y colocando las sondas de medición de forma adecuada (si el capacitor es polarizado).

Fig. 1. Ejemplo de medición de un capacitor con un multímetro.

Puentes de medición de impedancias o puentes LCR Los puentes LCR sirven para determinar los datos específicos de magnitudes eléctricas en forma directa. Con los medidores LCR puede obtener con precisión los valores de inductancia, capacidad y resistencia con la simple selección de la magnitud a medir con su correspondiente escala. Los medidores LCR están destinados esencialmente para su aplicación en la fabricación y producción, así como en las universidades técnicas para formación y realización de 2

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demostraciones prácticas. En la figura 2 se muestran dos ejemplos de puentes de medición. Uno manual y otro de laboratorio.

Fig. 2. Puentes de medición de laboratorio. la boratorio. Métodos indirectos para determinación de impedancias. En esta práctica el alumno deberá medir la resistencia y el coeficiente de autoinducción de una bobina y empleará para ello el lo los siguientes métodos industriales: Método de Joubert Método de los tres voltímetros.

Método de Joubert Este método consiste en aplicar primeramente a l a impedancia una tensión de Corriente Continua (CC) y medir su parte resistiva aplicando la ley de Ohm. A continuación se aplica a la impedancia una tensión Corriente Alterna ( CA) y se mide su módulo aplicando también la ley de Ohm. Es decir:

En este método se supone que el valor de L permanece constante para diferentes valores de corriente, lo cual no es del todo cierto pues su valor depende del valor de saturación del hierro y de las corrientes de Foucault. Además, la onda de corriente puede no ser sinusoidal pura sino que presente armónicos, que pueden originar cambios en el valor de L. Por lo tanto, el valor val or de la resistencia calculado con este método tampoco será exacto pues se ha considerado como correcto el valor CC hallado. Sin embargo, dicho valor es distinto del valor en AC debido al denominado efecto pelicular el cual da lugar a un incremento de la resistencia. El esquema de conexión empleado en el método de Joubert presenta dos variantes. La elección de una u otra dependerá de las características de los amperímetros y voltímetros empleados para la medida. Dichas variantes se presentan en la Fig. 3 y son: 1. Larga derivación: derivación: Se emplea cuando el amperímetro es prácticamente ideal. (r a =0) 2. Corta derivación: derivación: Se emplea cuando el Voltímetro es prácticamente ideal. (r  v =inf)

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Fig. 3. Método de Joubert

Método de los tres voltímetros. En la Fig. 4 se observa el esquema correspondiente a este método. En ella R 1 es una resistencia patrón de valor conocido y Z es la impedancia que se desea medir.

Fig. 4. Método de los tres voltímetros Las expresiones aproximadas que se obtienen de este esquema considerando que los voltímetros se comportan idealmente son las sig uientes:

Despejando de estas tres ecuaciones R y X se obtienen los siguientes resultados:

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3. Práctica Material y equipo necesario Capacitores e inductores varios Protoboard y cables de conexión. Multímetros digitales Generador de funciones

1-Utilizacion de Multímetros y puentes de medición (métodos directos) a- Seleccionar 5 capacitores de distinta tecnología de fabricación, medir sus valores con el multímetro digital o puente LCR y anotar sus valores en la tabla 1. Tipo

Valor observado(F)

Tolerancia (%)

Tensión

Valor medido (F)

Cumple

C1 C2 C3 C4 C5

b- Seleccionar 5 inductores, identificarlo y anotar sus valores en la tabla 2. Valor medido (Hy)

Forma de núcleo

Tipo núcleo

L1 L2 L3 L4 L5

2-Utilizacion de métodos indirectos de medición. La práctica consistirá en la medición de una bobina a la que se introducirá un núcleo de hierro con el fin de que su inductancia varíe. Se realizarán los métodos de medición descritos anteriormente para cada uno de los siguientes casos: 1. Bobina sin núcleo de hierro, 2. Bobina con núcleo de hierro.

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Se medirá el valor de la inductancia del inductor con y sin núcleo con un puente de medición para su posterior comparación con los métodos industriales. Para todos los casos se configurará el generador de funciones a una frecuencia fija y, se variará la amplitud de la forma de onda de salida para tres niveles distintos de tensión.

a- Método de Joubert-Larga derivación. Medir la resistencia de la bobina en CC por medio de un multímetro para los dos casos a analizar. Conectar el esquema correspondiente a larga derivación a la fuente de alimentación de CA. Para el caso de la bobina sin núcleo se realizará el ensayo a tres niveles distintos de tensión, y se anotarán los valores indicados por el amperímetro en cada caso. Para el caso de la bobina con el núcleo se realizará el ensayo a los mismos niveles de corriente medidos para el caso de la bobina sin núcleo correspondiente a cada nivel de tensión y se anotaran los valores indicados por el voltímetro en cada caso. Con las mediciones efectuadas y a través de las expresiones obtenidas para este método se calcularán la resistencia y la inductancia de la bobina en cada caso.

b- Método de Joubert-Corta derivación. El procedimiento es análogo al de larga derivación pero con su esquema correspondiente.

Inductor [mHy] Sin núcleo Con núcleo Resistencia del inductor en CC [ Ω] Sin núcleo Con núcleo

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Método de Joubert Larga Derivación Sin núcleo Con núcleo V[V] I[mA] V[V] I[mA] I1 I2 I3 c-

Corta Derivación Sin núcleo Con núcleo V[V] I[mA] V[V] I[mA] I1 I2 I3

Método de los tres voltímetros. Conectar el esquema correspondiente a este método a la fuente de alimentación de CA. Realizar el ensayo para cada una de las dos bobinas a tres niveles distintos de tensión por el voltímetro V 2 conectado a la impedancia que se desea medir. Anotar las medidas de los voltímetros correspondientes a cada caso y con las expresiones obtenidas para este método calcular los valor es de las tres bobinas. Valor de Resistencia Patrón:

Método de los tres voltímetros V1[V]

Sin núcleo V2[V]

V3[V]

V1[V]

Con núcleo V2[V]

V3[V]

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