Laboratorio de Electrotecnia 2013 EFECTOS DE INSERCION (DE CARGA) DE UN MEDIDOR 1) Definir que es la sensibilidad en un voltímetro. En el caso de un voltímetro, la sensibilidad se expresa de acuerdo con el número de ohmios por voltio, es decir, la resistencia del instrumento. Para que un voltímetro sea preciso, debe tomar una corriente insignificante del circuito y esto se obtiene mediante alta resistencia. El número de ohmios por voltio de un voltímetro se obtiene dividiendo la resistencia total del instrumento entre el voltaje máximo que puede medirse. Por ejemplo, un instrumento con una resistencia interna de 300000 ohmios y una escala para un máximo de 300 voltios, tendrá una sensibilidad de 1000 ohmios por voltio. Para trabajo general, los voltímetros deben tener cuando menos 1000 ohmios por voltio. La sensibilidad del voltímetro expresa la relación entre la resistencia interna del voltímetro y la corriente a fondo de escala (corriente que produce la deflexión máxima del galvanómetro “Ife” ), esta relación es única y se expresa en S/V, S = 1/Ife. Valores típicos de S son 20000 S/V, que suponen una resistencia de entrada en la escala de 20 V de 20x20000 = 400 KS. En el siguiente ejemplo podemos ver el cálculo de la sensibilidad de un voltímetro basado en un galvanómetro con una corriente a fondo de escala de 1mA. ⁄ 2) ¿Qué es la sensibilidad en un amperímetro? ¿es similar que un voltímetro?
La sensibilidad de un instrumento se determina por la intensidad de corriente necesaria para producir una desviación completa de la aguja indicadora a través de la escala. El grado de sensibilidad se expresa de dos maneras, según se trate de un amperímetro o de un voltímetro.
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Laboratorio de Electrotecnia 2013 En el primer caso, la sensibilidad del instrumento se indica por el número de amperios, miliamperios o microamperios que deben fluir por la bobina para producir una desviación completa. Así, un instrumento que tiene una sensibilidad de 1 miliamperio, requiere un miliamperio para producir dicha desviación, etcétera. 3) ¿En qué consiste el “efecto de carga” de un voltímetro? ¿Cómo se evitaría?
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4) ¿En qué consiste el “efecto de carga” de un amperímetro? ¿Cómo se evitaría? Al conectar un amperímetro, la resistencia interna puesta en serie al elemento incognita ofrece un error en la medición, de tal form que el valor medido difiere del que circula normalmente. Este error se puede calibrar a partir de lo medido, aplicando sustitución como veremos en el siguiente ejemplo. Sea una red activa y un amperímetro real para de terminar la corriente que circula.
A D.A.
D.A.
i
Donde :
Im
A= amperímetro real Ra= Resistencia del amperímetro real i = corriente real a medir Im = corriente medida
Por el teorema de Norton, calculamos la tensión que genera el error en la medición:
Im IN
4
Re
Ra
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+ -
V=Im.Ra
Laboratorio de Electrotecnia 2013 Aplicando susitucion con la tensión conocida:
Im IN
+Ra V
Re
-
Donde : IN = corriente a corto circuito i = corriente real a medir ; Despejando y ordenando tendremos el valor real en función del valor medido: (
)
El valor real se aproxima al medido en cuanto el amperímetro tenga Ra→0 y siempre se observara que lo que se mide en realidad es en realidad menor que lo que circula. 5) ¿Cómo determinaría la resistencia de entrada entre la puntas de prueba de un voltímetro? Para el cálculo de la resistencia debemos de tener en cuenta que cuando la tensión que hay en bornes del voltímetro es igual a la tensión a fondo de escala (tensión máxima que es capaz de medir a esa escala), la corriente que circula por él debe de ser igual a la sensibilidad del galvanómetro (corriente a fondo de escala del galvanómetro).
La resistencia de entrada del voltímetro (Rin + Rserie) depende de la escala de medida escogida.
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Laboratorio de Electrotecnia 2013 En el siguiente ejemplo, podemos ver como calculamos el valor de la resistencia. Ejemplo 3 Calcular la resistencia que se debe de colocar en serie con un galvanómetro de características Rin = 50S y corriente a fondo de escala de 1 mA para obtener un voltímetro de 10 V a fondo de escala. Para medir 10 V la resistencia total del voltímetro será:
6) Indicar precauciones para el uso de voltímetro de c.a. MEDICIÓN DE VOLTAJE CA ADVERTENCIA: Riesgo de electrocución. Las puntas de las sondas pueden no ser lo suficientemente largas para hacer contacto con las partes vivas dentro de algunos contactos 240 V para electrodomésticos debido a que dichos contactos están muy adentro del enchufe. Como resultado, la lectura puede indicar 0 voltios cuando en realidad el contacto si tiene tensión. Verifique que las puntas de las sondas están tocando los contactos metálicos dentro del contacto antes de asumir que no hay tensión. PRECAUCIÓN: No mida voltajes CA si algún motor en el circuito está encendiendo y apagando. Pueden ocurrir grandes oleadas de voltaje que dañarían al medidor. 1. Fije el selector de función en la posición 600VCA. 2. *Inserte el conector banana del cable negro de prueba en el enchufe negativo (COM. *Inserte el conector banana del cable rojo de prueba en el enchufe positivo (V. 3. Toque la punta de la sonda negra de prueba del lado negativo del circuito. 4. Toque la punta de la sonda roja de prueba del lado positivo del circuito. 5. Lea el voltaje en la pantalla. Normas de seguridad:
El circuito a medir debe estar encendido o energizado.
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Se debe conectar en paralelo; o sea, directamente sobre los extremos del equipo elemento del circuito que se desee medir, pero nunca sobre un conductor ya que sobre los conductores la caída de voltaje es muy pequeña. No es necesario cortar la energía para conectarlo, a menos que el equipo a medir sea tan complicado que se pueda hacer un cortocircuito con las puntas del voltímetro o que ponga en peligro la vida de la persona que realiza la medición. Nunca se debe intentar medir alta tensión con un voltímetro común porque se corre el riesgo de recibir una descarga eléctrica. No se debe conectar en serie ya que la medición obtenida no es la correcta. Previamente a la conexión de un voltímetro se debe conocer aproximadamente el valor de la tensión ya que estos aparatos están diseñados para diferentes rangos de voltaje (por ejemplo: hasta 300 voltios, 100 voltios, 1500 voltios ó 1,5 KV., 300 voltios ó 3 KV., etc…). Rada (2009).
7) Definir voltaje eficaz. En electricidad y electrónica, en corriente alterna, al valor cuadrático medio de una corriente variable se denomina valor eficaz y se define como el valor de una corriente rigurosamente constante (corriente continua) que al circular por una determinada resistencia óhmica pura produce los mismos efectos caloríficos (igual potencia disipada) que dicha corriente variable (corriente alterna). De esa forma una corriente eficaz es capaz de producir el mismo trabajo que su valor en corriente directa. Como se podrá observar derivado de las ecuaciones siguientes, el valor eficaz es independiente de la frecuencia o periodo de la señal. Al ser la intensidad de esta corriente variable una función continua i (t) se puede calcular:
Dónde:
es el periodo de la señal.
Esta expresión es válida para cualquier forma de onda, sea ésta sinusoidal o no, siendo por tanto aplicable a señales de radiofrecuencia y de audio o vídeo. En el caso de una corriente alterna sinusoidal (como lo es, con bastante aproximación, la de la red eléctrica) con una amplitud máxima o de pico Imax, el valor eficaz Ief es:
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En el caso de una señal triangular con una amplitud máxima Imax, el valor eficaz Ief es:
Para una señal cuadrada es:
Para el cálculo de potencias eficaces Pef por ser proporcional con el cuadrado de la amplitud de la tensión eléctrica, para el caso de señales sinusoidales se tiene:
Del mismo modo para señales triangulares:
Es común el uso del valor eficaz para voltajes también y su definición es equivalente:
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