Embed Size (px)
Citation preview
8/10/2019 uso de escalas
http://slidepdf.com/reader/full/uso-de-escalas 1/11
ESCUELA POLITECNICA NACIONAL
AREA DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS, E INTELIGENCIA
ARTIFICIALLABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS
INFORME DE :
Tecnología Eléctrica
Análisis de Circuitos Eléctricos I
Análisis de Circuitos Eléctricos II
Práctica #: 3 Tema: USO DE ESCALAS
Fecha de Realización: 09 / 10 / 7año mes día
Realizado por:
Alumno (s):
(Espacio Reservado)
Fecha de entrega: ____ / ____ / ____ f.
______________________año mes día Recibido por:
Sanción:
Semestre: Oct - Mar x
Mar - Ago 2009-2010
W8TE - #G5
X
8/10/2019 uso de escalas
http://slidepdf.com/reader/full/uso-de-escalas 2/11
TITULO:
USO DE ESCALAS
OBJETIVO:
Interpretar las lecturas efectuadas con varios instrumentos de medición y en
diferentes escalas de: diferencias de potencial (voltaje) e intensidades de
corriente (corriente) en algunos elementos de un circuito eléctrico. Analizar los
errores cometidos, comentarlos y justificarlos.
TEORIA:
Medidores de voltaje:
Voltímetro:
En la figura 1 se presenta un esquema que representa el uso del galvanómetro
como instrumento de medir voltaje, un voltímetro.
En este caso, un resorte en espiral mantiene la aguja en el valor cero de la
escala, por lo que solo sirve para medir los voltajes conectados con la polaridad
señalada en los bornes positivo y negativo del aparato durante la conexión. Si la
conexión se hace en sentido contrario, la aguja tenderá a moverse por debajo
del cero.Para que un aparato pueda medir el voltaje de un circuito, no debe producir
carga apreciable a él, o de lo contrario modifica el propio valor de lo que mide,
esto es, debe tener una elevada resistencia interna para extraer muy poca
corrientes del medio a medir. Si conectamos directamente el galvanómetro al
circuito, como la resistencia eléctrica de la bobina es baja y el hilo conductor
muy fino, lo más probable es que circule demasiada corriente y arruine el
aparato, o, en el mejor de los casos, se afecte el voltaje a medir debido a la
carga que impone el instrumento, por tal razón se colocan las elevadas
resistencias R₁ y R₂ que reducen la carga al circuito a un valor inapreciable.Como el galvanómetro puede trabajar con esas pequeñas corrientes se
garantiza una medición confiable y la protección del instrumento.
Solo falta calibrar la escala a los valores apropiados.
Salta a la vista que los valores de las resistencias R₁ y R₂ deben guardar una
estrecha relación con el rango de valores del voltaje a medir, y de este modo,
mantener el galvanómetro en la zona de sus corrientes de operación. Usando
entonces un juego de resistencias diferentes y un conmutador, un mismo
galvanómetro puede usarse para gran cantidad de rangos de medición, lo que
es muy común en los voltímetros en la práctica.
8/10/2019 uso de escalas
http://slidepdf.com/reader/full/uso-de-escalas 3/11
8/10/2019 uso de escalas
http://slidepdf.com/reader/full/uso-de-escalas 4/11
Micro amperímetros:
Un micro amperímetro está calibrado en millonésimas de amperio y un
miliamperímetro en milésimas de amperio.
Los galvanómetros convencionales no pueden utilizarse para medir corrientesalternas, porque las oscilaciones de la corriente producirían una inclinación en
las dos direcciones.
Electrodinamómetros:
Puede utilizarse para medir corrientes alternas mediante una inclinación
electromagnética. Este medidor contiene una bobina fija situada en serie con
una bobina móvil, que se utiliza en lugar del imán permanente del
galvanómetro. Dado que la corriente de la bobina fija y la móvil se invierten enel mismo momento, la inclinación de la bobina móvil tiene lugar siempre en el
mismo sentido, produciéndose una medición constante de la corriente. Los
medidores de este tipo sirven también para medir corrientes continuas.
Medidores de aleta de hierro:
Otro tipo de medidor electromagnético es el medidor de aleta de hierro o de
hierro dulce. Este dispositivo utiliza dos aletas de hierro dulce, una fija y otra
móvil, colocadas entre los polos de una bobina cilíndrica y larga por la que pasala corriente que se quiere medir. La corriente induce una fuerza magnética en
las dos aletas, provocando la misma inclinación, con independencia de la
dirección de la corriente. La cantidad de corriente se determina midiendo el
grado de inclinación de la aleta móvil.
Medidores de termopar:
Para medir corrientes alternas de alta frecuencia se utilizan medidores que
dependen del efecto calorí fico de la corriente. En los medidores de termopar se
hace pasar la corriente por un hilo fino que calienta la unión de termopar. La
electricidad generada por el termopar se mide con un galvanómetro
convencional. En los medidores de hilo incandescente la corriente pasa por un
hilo fino que se calienta y se estira. El hilo está unido mecánicamente a un
puntero móvil que se desplaza por una escala calibrada con valores de
corriente.
8/10/2019 uso de escalas
http://slidepdf.com/reader/full/uso-de-escalas 5/11
Cuadro de simbología básica:
NOMBRE SIMBOLOGÍA
Voltímetro
Vatímetro registrador
Osciloscopio
Contador horario
Amperihorímetro
Varihorímetro
Amperímetro de
corriente reactiva.
Vármetro
Aparato de medida del
factor de potencia
Fasímetro
Frecuencímetro
Termómetro - Pirómetro
Ondámetro
Voltímetro diferencial
Galvanómetro
Tacómetro
Sincronoscopio
8/10/2019 uso de escalas
http://slidepdf.com/reader/full/uso-de-escalas 6/11
Medidores de voltaje y amperaje:
El instrumento más utilizado para medir la diferencia de potencial (el voltaje) es
un galvanómetro que cuenta con una gran resistencia unida a la bobina.
Cuando se conecta un medidor de este tipo a una batería o a dos puntos de uncircuito eléctrico con diferentes potenciales pasa una cantidad reducida de
corriente (limitada por la resistencia en serie) a través del medidor. La corriente
es proporcional al voltaje, que puede medirse si el galvanómetro se calibra para
ello. Cuando se usa el tipo adecuado de resistencias en serie un galvanómetro
sirve para medir niveles muy distintos de voltajes. El instrumento más preciso
para medir el voltaje, la resistencia o la corriente continua es el potenciómetro,
que indica una fuerza electromotriz no valorada al compararla con un valor
conocido.
Para medir voltajes de corriente alterna se utilizan medidores de alterna conalta resistencia interior, o medidores similares con una fuerte resistencia en
serie.
Los demás métodos de medición del voltaje utilizan tubos de vacío y circuitos
electrónicos y resultan muy útiles para hacer mediciones a altas frecuencias. Un
dispositivo de este tipo es el voltímetro de tubo de vacío. En la forma más
simple de este tipo de voltímetro se rectifica una corriente alterna en un tubo
de diodo y se mide la corriente rectificada con un galvanómetro convencional.
Otros voltímetros de este tipo utilizan las caracterí sticas amplificadoras de los
tubos de vacío para medir voltajes muy bajos. El osciloscopio de rayoscatódicos se usa también para hacer mediciones de voltaje, ya que la
inclinación del haz de electrones es proporcional al voltaje aplicado a las placas
o electrodos del tubo.
Sin duda los valores de corriente y voltaje de un sistema de corriente directa
son los parámetros básicos para identificar las propiedades del circuito. Los
aparatos destinados a estas mediciones se conocen como voltímetro (para
voltaje) y amperímetro (para intensidad corriente).
En los dos casos, el paso de una corriente eléctrica por el instrumento es la quedefine el valor de la medición en la escala, ya sea esta calibrada en voltios o en
ampéres. De este hecho se desprende que el instrumento indicador esencial es
un amperímetro (miliamperímetro) al que se le adicionan elementos externos
para uno u otro propósito de medición, veamos:
En la figura 2 se muestra el dispositivo básico de medición, que muchos llaman
galvanómetro de aguja.
Consta de una bobina de alambre muy fino arrollada en un núcleo de hierro y
sostenida por un eje con muy poca resistencia al movimiento, la bobina estácolocada entre las dos zapatas polares de un imán permanente. Al núcleo de
8/10/2019 uso de escalas
http://slidepdf.com/reader/full/uso-de-escalas 7/11
hierro está adosado un puntero que sirve para señalar valores en una escala.
Cuando circula una corriente por la bobina, el núcleo de hierro se magnetiza y
recibe la atracción de los polos del imán en una dirección u otra en
dependencia de la polaridad de la conexión, el núcleo gira en el pivote, y la
aguja indicadora registra la magnitud. Un resorte en espiral colocado en el ejede giro, o un pequeño contrapeso, regresan la aguja a su posición original
cuando se desconecta.
Estos aparatos son muy sensibles y pueden detectar muy pequeñas corrientes.
En dependencia de como se conecte este galvanómetro al circuito puede
construirse con él tanto un voltímetro como un amperímetro.
Parte experimental:
Equipo a utilizarse:
Fuente: 1 Fuente de corriente continua
Elementos: 1 Banco de resistencias (100 y 300 Ω)
1 Reóstato de 600Ω
Equipo de medida: 1 Voltímetro D. C.1 Amperímetro D. C.1 Multímetro analógico1 Multímetro Digital.
Elementos de maniobra y protección: 1 Interruptor doble con protección.4 Interruptores1 Adaptador para medir intensidad de
corriente
Juego de cables
PROCEDIMIENTO PRÁCTICO:
4.1.- Exposición del profesor sobre el objetivo y las tareas a cumplir durante lapráctica.
8/10/2019 uso de escalas
http://slidepdf.com/reader/full/uso-de-escalas 8/11
4.2.- Anotar las características (técnicas) de los elementos que tiene en la mesa
de trabajo, si ya los tiene anote la serie.
4.3.- Armar el circuito de la Fig. 1, con los elementos de protección y maniobranecesarios.
4.3.1- Alimentar al circuito con una fuente de corriente directa de
aproximadamente 20V.
4.3.2.- Mediante la variación del divisor de voltaje regular a 15V el nivel de
tensión (medido con el multímetro digital) que alimente al circuito.
4.4.- Tomar nota de los valores de voltaje para cada elemento con todos losvoltímetros existentes y en 2 escalas diferentes (si es posible).
CUESTIONARIO MÍNIMO QUE DEBE ADJUNTARSE EN EL INFORME:
1. Presentar loa datos debidamente tabulados incluyendo el error relativo
(considere la medida obtenida con el Multímetro digital como valor real), la
constante de escala de cada uno de los instrumentos analógicos utilizados y el
error de lectura para cada medida efectuada con los instrumentos.
Corriente
Multímetro digital Voltímetro analógico
Estudiante
1
Estudiante
2
Estudiante
1
Estudiante
2
Promedio Error
74.3 mA 74.3 mA 76 mA 75 mA 75.5 mA 0.016 R1 50 Ω
42.5 mA 42.5 mA 43 mA 45 mA 44 mA 0.0353 R2 100 Ω
31.9 mA 31.9 mA 32.1 mA 32 mA 32.05 mA 0.0047 R3 200 Ω
8/10/2019 uso de escalas
http://slidepdf.com/reader/full/uso-de-escalas 9/11
Voltaje
Multímetro digital Voltímetro analógico
Estudiante
1
Estudiante
2
Estudiante
1
Estudiante
2
Promedio Error
2.20 V 2.20 V 2.2 V 2.1 V 2.15 V -0.022 R1 50 Ω
4.23 V 4.23 V 4.2 V 4.1 V 4.15 V -0.0189 R2 100 Ω
6.42 V 6.42 V 6.4 V 6.35 V 6.375 V -0.007 R3 200 Ω
2. Presentar Claramente un ejemplo de cálculo para cada valor de la tabla del
numeral anterior.
Cálculo de error en la medición de voltaje:
Error relativo =Vr
Vr Vm
50 Ω:
022.020.2
20.215.2
Er
100 Ω:
0189.023.4
23.415.4
Er
200 Ω:
007.042.6
42.6375.6
Er
Cálculo de error en la medición de corriente:
Error relativo =Vr
Vr Vm
Voltaje Voltímetro 1
Escala 30
Voltímetro 2
Escala 65
Constante
escala (k) 0.1 1.08333
Constante de escala (k)
8/10/2019 uso de escalas
http://slidepdf.com/reader/full/uso-de-escalas 10/11
50 Ω:
016.00743.0
0743.00755.0
Er
100 Ω:
0353.00425.0
0425.0044.0
Er
200 Ω:
0047.00319.0
0319.003205.0
Er
K = (valor de fondo de escala)/ (# divisiones)
Escala 30:
1.0
300
301 k
Escala 65:
08333.160
652 k
3. Interpretar las medidas y justificar los errores cometidos en cada magnitud.
En la medida de los voltajes se observa poco error, al comparar la medida
tomada con el multímetro y con el voltímetro analógico, los datos que no
coincidieron, debieron su razón a un error de aproximación o redondeo, y aque las escalas de medida eran diferentes .
Pero hay que especificar que hubo una caída de voltaje de los 15V que se
especificaban en la práctica al momento de cerrar s1 este voltaje bajo a 6.42V
A lo cual se procedió a realizar los cálculos con éste voltaje.
En la medida de las intensidades se nota mayor error, esto se debe a la
capacidad de apreciación de cada instrumento ya que la una escala (0.3A)
media en amperios - se tomo la escala de 3A y el valor tomado se dividió por 10
mientras que la otra escala media directamente en mili amperios.
4. Conclusiones:
Los valores de voltaje medidos en dos escalas diferentes, no coincidieron por
completo, se tomaron dos valores con error cero y dos con error distinto de
cero.
8/10/2019 uso de escalas
http://slidepdf.com/reader/full/uso-de-escalas 11/11
Los valores de intensidad medidos en dos escalas diferentes, presentaron todo
error distinto de cero concluyéndose que la diferencia entre las escalas para
tomar las mediciones es clave en la aceptación de un valor a tomarse.
Se puede concluir que las mediciones deben tomarse cuidadosamente, con
paciencia y tener presente que midiendo en escalas diferentes, la tendencia esa tomar valores que discrepan, amplia o ligeramente.
5. Recomendaciones:
Deben conectarse correctamente los elementos del circuito y los
correspondientes aparatos de medida, teniéndose muy en cuenta la polaridad.
En lo posible debe utilizarse los instrumentos digitales en la toma de
mediciones.
Deben realizarse mediciones en distintas escalas para tener una idea del error
que se comete en las lecturas.
6. Posibles aplicaciones.
Las posible aplicaciones que se pueden dar a esta practica pueden ser, que al
momento de realizar medidas para cualquier magnitud se cometa el menor
error posible y identificar adecuadamente la escala que se esta utilizando.
7. Bibliografía adicional.
Instrumentación Electrónica Moderna y Técnicas de Medición. William Cooper
Técnicas de medición eléctricas. Siemens. Págs.29-40
MSC. Augusto CevallosHablemos de la electricidad
Cubillo EugenioTecnología Eléctrica
Instrumentación Electrónica Moderna y Técnicas de Medición, William DCooper
TIPPENS, Física general, 6ta edición
http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna
http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continua
