DOCENTE:

CODIGO:20092507D

FINAL

INFORME DE LABORATORIO TABLEROS DE MEDIDA

TABLEROS DE MEDIDA

I. OBJETIVOS

Familiarizar al estudiante con los instrumentos de medición y/o digitales que conforman un tablero, verificar sus características más importantes, realizar las conexiones y verificar el reconocimiento correcto de todos estos instrumentos

II. FUNDAMENTO TEÓRICO

Las mediciones eléctricas son los métodos, dispositivos y cálculos usados para medir cantidades eléctricas. La medición de cantidades eléctricas puede hacerse al medir parámetros eléctricos de un sistema. Usando transductores, propiedades físicas como la temperatura, presión, flujo, fuerza, y muchas otras pueden convertirse en señales eléctricas, que pueden ser convenientemente registradas y medidas.

En la actualidad la energía eléctrica es uno de los principales factores que rige la vida moderna, los sistemas de medición de energía juegan un papel preponderante en la relación económica entre las empresas suministradoras y los consumidores de energía.

Contadores de energía electrodomésticos: Compuestos por un convertidor electromecánico (básicamente un vatímetro con su sistema móvil de giro libre) que actúa sobre un disco, cuya velocidad de giro es proporcional a la potencia demandada, provisto de un dispositivo integrador.

La potencia del contador de energía se calcula como:

Pm=3600.NK .T

N: Es la cantidad de revoluciones del disco o pulsos contabilizados en el ensayo

K: Constantes del contador (Dato de la placa).

T: Tiempo en segundos que tarda el disco en rotar.

Tableros de Medidas1

III. INSTRUMENTOS DE MEDIDA

-Voltímetro:

Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico.

-Uso:Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltímetro ha de colocarse en paralelo; esto es, en derivación sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el voltímetro debe poseer una resistencia interna lo más alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medida errónea de la tensión. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a través del aparato se consigue el momento necesario para el desplazamiento de la aguja indicadora.

En la actualidad existen dispositivos digitales que realizan la función del voltímetro presentando unas características de aislamiento bastante elevadas empleando complejos circuitos de aislamiento.

En la figura se puede observar la conexión de un voltímetro (V) entre los puntos de a y b de un circuito, entre los que queremos medir su diferencia de potencial.En algunos casos, para permitir la medida de tensiones superiores a las que soportarían los devanados y órganos mecánicos del aparato o los circuitos electrónicos en el caso de los digitales, se les dota de una resistencia de elevado valor colocada en serie con el voltímetro, de forma que solo le someta a una fracción de la tensión total.A continuación se ofrece la fórmula de cálculo de la resistencia serie necesaria para lograr esta ampliación o multiplicación de escala:

Ra=RV (N-1).

Donde N es el factor de multiplicación (N≠1)Ra es la Resistencia de ampliación del voltímetroRV es la Resistencia interna del voltímetro.

-Amperímetro:

Un amperímetro es un instrumento que se utiliza para medir la intensidad de

Tableros de Medidas2

corriente que está circulando por un circuito eléctrico. Un micro amperímetro está calibrado en millonésimas de amperio y un miliamperímetro en milésimas de amperio.

En términos generales, el amperímetro es un simple galvanómetro (instrumento para detectar pequeñas cantidades de corriente), con una resistencia en paralelo, llamada "resistencia shunt". Disponiendo de una gama de resistencias shunt, se puede disponer de un amperímetro con varios rangos o intervalos de medición. Los amperímetros tienen una resistencia interna muy pequeña, por debajo de 1 ohmio, con la finalidad de que su presencia no disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito eléctrico.

El aparato descrito corresponde al diseño original, ya que en la actualidad los amperímetros utilizan un conversor analógico/digital para la medida de la caída de tensión en un resistor por el que circula la corriente a medir. La lectura del conversor es leída por un microprocesador que realiza los cálculos para presentar en un display numérico el valor de la corriente eléctrica circulante. -Uso:Para efectuar la medida es necesario que la intensidad de la corriente circule por el amperímetro, por lo que éste debe colocarse en serie, para que sea atravesado por dicha corriente. El amperímetro debe poseer una resistencia interna lo más pequeña posible con la finalidad de evitar una caída de tensión apreciable (al ser muy pequeña permitirá un mayor paso de electrones para su correcta medida). Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, están dotados de bobinas de hilo grueso y con pocas espiras.En algunos casos, para permitir la medida de intensidades superiores a las que podrían soportar los delicados devanados y órganos mecánicos del aparato sin dañarse, se les dota de un resistor de muy pequeño valor colocado en paralelo con el devanado, de forma que solo pase por éste una fracción de la corriente principal. A este resistor adicional se le denomina shunt.Aunque la mayor parte de la corriente pasa por la resistencia de la derivación, la pequeña cantidad que fluye por el medidor sigue siendo proporcional a la intensidad total por lo que el galvanómetro se puede emplear para medir intensidades de varios cientos de amperios.La pinza amperimétrica es un tipo especial de amperímetro que permite obviar el inconveniente de tener que abrir el circuito en el que se quiere medir la intensidad de la corriente.En la figura se muestra la conexión de un amperímetro (A) en un circuito, por el que circula una corriente de intensidad (I), así como la conexión del resistor shunt (Rs).El valor de Rs se calcula en función del poder multiplicador (n) que se quiere obtener y de la resistencia interna del amperímetro (RA) según la fórmula

Tableros de Medidas3

siguiente:

Rs=RA/(N-1).

Así, supongamos que se dispone de un amperímetro con 5 Ω de resistencia interna que puede medir un máximo de 1 A (lectura a fondo de escala). Si se desea que pueda medir hasta 10 A, lo que implica un poder multiplicador de 10. La resistencia Rs del shunt deberá ser: Rs=5/9=0.555Ω.

-Vatímetro:

El vatímetro es un instrumento electrodinámico para medir la potencia eléctrica o la tasa de suministro de energía eléctrica de un circuito eléctrico dado. El dispositivo consiste en un par de bobinas fijas, llamadas “bobinas de corriente”, y una bobina móvil llamada “bobina de potencial”.Las bobinas fijas se conectan en serie con el circuito, mientras la móvil se conecta en paralelo. Además, en los vatímetros analógicos la bobina móvil tiene una aguja que se mueve sobre una escala para indicar la potencia medida. Una corriente que circule por las bobinas fijas genera un campo electromagnético cuya potencia es proporcional a la corriente y está en fase con ella. La bobina móvil tiene, por regla general, una resistencia grande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella.El resultado de esta disposición es que en un circuito de corriente continua, la deflexión de la aguja es proporcional tanto a la corriente como al voltaje, conforme a la ecuación W=VA o P=EI. En un circuito de corriente alterna la deflexión es proporcional al producto instantáneo medio del voltaje y la corriente, midiendo pues la potencia real y posiblemente (dependiendo de las características de cargo) mostrando una lectura diferente a la obtenida multiplicando simplemente las lecturas arrojadas por un voltímetro y un amperímetro independientes en el mismo circuito.Los dos circuitos de un vatímetro son propensos a resultar dañados por una corriente excesiva. Tanto los amperímetros como los voltímetros son vulnerables al recalentamiento: en caso de una sobrecarga, sus agujas pueden quedar fuera de escala; pero en un vatímetro el circuito de corriente, el de potencial o ambos pueden recalentarse sin que la aguja alcance el extremo de la escala. Esto se debe a que su posición depende del factor de potencia, el voltaje y la corriente. Así, un circuito con un factor de potencia bajo dará una lectura baja en el vatímetro, incluso aunque ambos de sus circuitos esté cargados al borde de su límite de seguridad. Por tanto, un vatímetro no sólo se clasifica en vatios, sino también en voltios y amperios.

Tableros de Medidas4

IV. EQUIPO Y MATERIALES:

01 Amperímetro 0-5 A 01 Voltímetro de 250V 01 Vatímetro monofásico de 250V-5ª 01Contador de energía de inducción 01 Cronometro digital Panel de lámparas incandescentes (cargas) Conductores

Tableros de Medidas5

V.CUADROS Y/O ESQUEMAS:

Tableros de Medidas

Con el multímetro podemos medir la cantidad de corriente que pasa por un sistema puede ser alteno o continuoTambien se puede medir el voltaje de un sistema o el voltaje que pasa por un dispositvo dado puede ser tanto en corriente continua o alterna Notamos que en algunos multímetros tienen la opción de poder medir la potencia eléctrica(Watts)

6

Identificar de los datos técnicos de los instrumentos a utilizar en el conexionado

del tablero de medida.

Realizar las conexiones del circuito mostrado, teniendo en cuenta los

circuitos amperimétricos y voltimétricos.

Para cierto número de valores de carga previamente determinados

anteriormente, se debe contabilizar un número exacto de revoluciones del

disco del contador de energía (kW-h); así como el tiempo de empleado.

Efectuar cálculos previos para cada

punto y tomar datos.

El ajuste del voltaje del autotransformador será de

220V (valor nominal de trabajo de los instrumentos).

VI. Bibliografía:

http://es.wikipedia.org/wiki/Volt%C3%ADmetrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amper%C3%ADmetrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Vat%C3%ADmetrohttp://www.uco.es/grupos/giie/cirweb/practicas/electrotecnia/etprat-5.pdfhttp://medicionesvoltimetro.blogspot.com/2007/12/voltimetro.htmlhttp://elamperimetro.blogspot.com/2007/11/la-necesidad-de-controlar-y-minimizar.htmlGuía del laboratorio de Práctica de Introducción al Diseño Eléctrico.

CUESTIONARIO:

Tableros de Medidas7

Especificar la clase de precisión de los instrumentos utilizados incluyendo el transformador utilizado en la experiencia.

*Voltímetro: Notamos que el porcentaje de error es de 0.5 de núcleo hierro móvil y soporta una tensión máxima de 2Kv puede ser continua como alterna.

*Amperímetro: Notamos que el porcentaje de error es de 1.5 de núcleo hierro móvil y soporta un corriente máxima de 200 A puede ser tanto alterno como continuo.

*Frecuencímetro: Notamos que el porcentaje de error es de 1.5 y soporta como máximo 64Hz.

*Transformador: Notamos por la forma del transformador y sus valores mínimos medidos y máximos que su porcentaje de error es de 0.66%.

De los datos tomados en el laboratorio:Evalúe la potencia a partir de la lectura del contador de energía (Kw-h), asimismo evalúe a partir de las lecturas del voltímetro y amperímetro.-Notamos que el contador de energía nos da la relación de potencia en el tiempo, como la pregunta nos pide calcular la potencia, entonces solo habrá que relacionar dicha potencia en un tiempo determinado de acuerdo a la ecuación

Tableros de Medidas8

siguiente:

Pm=3600.NK .T

De la imagen notamos que la constante K es de 1875 de donde N es el número de vueltas y T el tiempo que demora en dar una vuelta sabes además que cada vuelta demora 0.5 segundo aproximadamente con un total de 5 focos prendidos de la experiencia remplazándolo en la ecuación dada nos da que la potencia es de:

P=960W

-Sabemos que por la ley de Ohm de que V=I.R de donde I: corriente circulante en un circuito dado y R la resistencia de dicho circuito dado y V: el voltaje del circuito. Sabemos además que potencia (P) es igual al voltaje del circuito (V) por su corriente (I), relacionado adecuadamente las ecuaciones notamos que la potencia (P) va a ser equivalente al voltaje al cuadrado (V2) divido entre la resistencia (R). Experiencia N°1(1 foco):V(1)=220 V , R(1)=275 Ω ,P(1)=176 W

Experiencia N°2(2 foco):V(2)=220 V , R(2)=129 Ω ,P(2)=375.2 WExperiencia N°3(3 foco):V(3)=220 V , R(3)=84.61 Ω ,P(3)=572.036 WExperiencia N°4(4 foco):V(4)=220 V , R(4)=64.89 Ω ,P(4)=745.877 WHacemos análogamente con el amperímetro solo que la ecuación nueva será I2xR:

Tableros de Medidas9

Experiencia N°1(1 foco):A(1)=0.82 A , R(1)=275 Ω ,P(1)=184.91 WExperiencia N°2(2 foco):A(2)=1.7 A , R(2)=129 Ω ,P(2)=372 WExperiencia N°3(3 foco):A(3)=2.6 A , R(3)=84.61 Ω ,P(3)=571.9636 WExperiencia N°4(4 foco):A(4)=3.38 A , R(4)=64.89 Ω ,P(4)=741.33 W

Compare estos valores con el valor de la potencia medida por el vatimetro para un mismo punto.¿Qué puede concluir?Experiencia N°1(1 foco):P(1)=172 WExperiencia N°2(2 foco):P(2)=374 WExperiencia N°3(3 foco):P(3)=564 WExperiencia N°4(4 foco):P(4)=760 WNotamos que hay una diferencia entre la medida de la potencia por diferentes formas, un posible explicación es que mientras más elementos tengas que medir mayor será el error ya que en los instrumentos analógicos a la hora de la medición no es tan exacto (el porcentaje de medida para cada valor su error aumenta ya que la vista no es muy exacta mientras más midas así más error tendrás).

Tableros de Medidas10