TEMA: TABLEROS DE MEDIDA

TEMA: TABLEROS DE MEDIDA

Prctica de Introduccin al Diseo Elctrico | Denis Moya LagosDocente: Rosado Aguirre Ubaldo | Codigo:20120408A

E-2 TABLEROS DE MEDIDAI. Objetivo:Familiarizar al estudiante con los instrumentos de medicin analgicos y/o digitales que conforman un tablero, verificar sus caractersticas ms importantes, realizar las conexiones y verificar el reconocimiento correcto de todos estos instrumentos.II. Fundamento Terico:En la actualidad la energa elctrica es uno de los principales factores que rige la vida moderna, y los sistemas de medicin de energa juegan un papel preponderante en la relacin econmica entre las empresas suministradoras y los consumidores de Energa.Contadores de Energa electromecnicos: Compuesto por un conversor electromecnico (bsicamente un vatmetro con su sistema mvil de giro libre) que acta sobre un disco, cuya velocidad de giro es proporcional a la potencia demandada, provisto de un dispositivo integrado.La potencia del contador de energa se calcular como: Pm= N: es la cantidad de revoluciones del disco o pulsos contabilizados en el ensayo.K: constante del contador (dato de placa).T: tiempo en segundos que tarda el disco en rotar.*Voltmetro: Un voltmetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito elctrico. -Uso:Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltmetro ha de colocarse en paralelo; esto es, en derivacin sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el voltmetro debe poseer una resistencia interna lo ms alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que dara lugar a una medida errnea de la tensin. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnticos de la corriente elctrica, estarn dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a travs del aparato se consigue el momento necesario para el desplazamiento de la aguja indicadora.

En la actualidad existen dispositivos digitales que realizan la funcin del voltmetro presentando unas caractersticas de aislamiento bastante elevadas empleando complejos circuitos de aislamiento.En la figura se puede observar la conexin de un voltmetro (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 soportaran los devanados y rganos mecnicos del aparato o los circuitos electrnicos en el caso de los digitales, se les dota de una resistencia de elevado valor colocada en serie con el voltmetro, de forma que solo le someta a una fraccin de la tensin total.A continuacin se ofrece la frmula de clculo de la resistencia serie necesaria para lograr esta ampliacin o multiplicacin de escala: Ra=RV (N-1).Donde N es el factor de multiplicacin (N1)Ra es la Resistencia de ampliacin del voltmetroRV es la Resistencia interna del voltmetro.

*Ampermetro: Un ampermetro es un instrumento que se utiliza para medir la intensidad de corriente que est circulando por un circuito elctrico. Un micro ampermetro est calibrado en millonsimas de amperio y un miliampermetro en milsimas de amperio.En trminos generales, el ampermetro es un simple galvanmetro (instrumento para detectar pequeas cantidades de corriente), con una resistencia en paralelo, llamada "resistencia shunt". Disponiendo de una gama de resistencias shunt, se puede disponer de un ampermetro con varios rangos o intervalos de medicin. Los ampermetros tienen una resistencia interna muy pequea, por debajo de 1 ohmio, con la finalidad de que su presencia no disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito elctrico.El aparato descrito corresponde al diseo original, ya que en la actualidad los ampermetros utilizan un conversor analgico/digital para la medida de la cada de tensin en un resistor por el que circula la corriente a medir. La lectura del conversor es leda por un microprocesador que realiza los clculos para presentar en un display numrico el valor de la corriente elctrica circulante. -Uso:Para efectuar la medida es necesario que la intensidad de la corriente circule por el ampermetro, por lo que ste debe colocarse en serie, para que sea atravesado por dicha corriente. El ampermetro debe poseer una resistencia interna lo ms pequea posible con la finalidad de evitar una cada de tensin apreciable (al ser muy pequea permitir un mayor paso de electrones para su correcta medida). Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnticos de la corriente elctrica, estn dotados de bobinas de hilo grueso y con pocas espiras.En algunos casos, para permitir la medida de intensidades superiores a las que podran soportar los delicados devanados y rganos mecnicos del aparato sin daarse, se les dota de un resistor de muy pequeo valor colocado en paralelo con el devanado, de forma que solo pase por ste una fraccin 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 derivacin, la pequea cantidad que fluye por el medidor sigue siendo proporcional a la intensidad total por lo que el galvanmetro se puede emplear para medir intensidades de varios cientos de amperios.La pinza amperimtrica es un tipo especial de ampermetro 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 conexin de un ampermetro (A) en un circuito, por el que circula una corriente de intensidad (I), as como la conexin del resistor shunt (Rs).El valor de Rs se calcula en funcin del poder multiplicador (n) que se quiere obtener y de la resistencia interna del ampermetro (RA) segn la frmula siguiente: Rs=RA/(N-1).As, supongamos que se dispone de un ampermetro con 5 de resistencia interna que puede medir un mximo 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 deber ser: Rs=5/9=0.555.

*Vatmetro:El vatmetro es un instrumento electrodinmico para medir la potencia elctrica o la tasa de suministro de energa elctrica de un circuito elctrico dado. El dispositivo consiste en un par de bobinas fijas, llamadas bobinas de corriente, y una bobina mvil llamada bobina de potencial.Las bobinas fijas se conectan en serie con el circuito, mientras la mvil se conecta en paralelo. Adems, en los vatmetros analgicos la bobina mvil 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 electromagntico cuya potencia es proporcional a la corriente y est en fase con ella. La bobina mvil tiene, por regla general, una resistencia grande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella.El resultado de esta disposicin es que en un circuito de corriente continua, la deflexin de la aguja es proporcional tanto a la corriente como al voltaje, conforme a la ecuacin W=VA o P=EI. En un circuito de corriente alterna la deflexin es proporcional al producto instantneo medio del voltaje y la corriente, midiendo pues la potencia real y posiblemente (dependiendo de las caractersticas de cargo) mostrando una lectura diferente a la obtenida multiplicando simplemente las lecturas arrojadas por un voltmetro y un ampermetro independientes en el mismo circuito.Los dos circuitos de un vatmetro son propensos a resultar daados por una corriente excesiva. Tanto los ampermetros como los voltmetros son vulnerables al recalentamiento: en caso de una sobrecarga, sus agujas pueden quedar fuera de escala; pero en un vatmetro 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 posicin depende del factor de potencia, el voltaje y la corriente. As, un circuito con un factor de potencia bajo dar una lectura baja en el vatmetro, incluso aunque ambos de sus circuitos est cargados al borde de su lmite de seguridad. Por tanto, un vatmetro no slo se clasifica en vatios, sino tambin en voltios y amperios.

III. Cuadros y/o Esquemas:

IV. Procedimiento:a) Identificar de los datos tcnicos de los instrumentos a utilizar en el conexionado del tablero de medida.b) Realizar las conexiones del circuito mostrado, teniendo en cuenta los circuitos amperimtricos y voltimtricos. c) Efectuar clculos previos para cada punto y tomar datos.d) Para cierto nmero de valores de carga previamente determinados anteriormente, se debe contabilizar un nmero exacto de revoluciones del disco del contador de energa (kW-h); as como el tiempo de empleado.e) El ajuste del voltaje del autotransformador ser de 220V (valor nominal de trabajo de los instrumentos).

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

*Voltmetro: Notamos que el porcentaje de error es de 0.5 de ncleo hierro mvil y soporta una tensin mxima de 2Kv puede ser continua como alterna.

*Ampermetro: Notamos que el porcentaje de error es de 1.5 de ncleo hierro mvil y soporta un corriente mxima de 200 A puede ser tanto alterno como continuo.

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

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

De los datos tomados en el laboratorio:Evale la potencia a partir de la lectura del contador de energa (Kw-h), asimismo evale a partir de las lecturas del voltmetro y ampermetro.-Notamos que el contador de energa nos da la relacin de potencia en el tiempo, como la pregunta nos pide calcular la potencia, entonces solo habr que relacionar dicha potencia en un tiempo determinado de acuerdo a la ecuacin siguiente: Pm=

De la imagen notamos que la constante K es de 1875 de donde N es el nmero de vueltas y T el tiempo que demora en dar una vuelta sabes adems que cada vuelta demora 0.5 segundo aproximadamente con un total de 5 focos prendidos de la experiencia remplazndolo en la ecuacin 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 adems 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 N1(1 foco):V(1)=220 V , R(1)=275 ,P(1)=176 W Experiencia N2(2 foco):V(2)=220 V , R(2)=129 ,P(2)=375.2 WExperiencia N3(3 foco):V(3)=220 V , R(3)=84.61 ,P(3)=572.036 WExperiencia N4(4 foco):V(4)=220 V , R(4)=64.89 ,P(4)=745.877 WHacemos anlogamente con el ampermetro solo que la ecuacin nueva ser I2xR:Experiencia N1(1 foco):A(1)=0.82 A , R(1)=275 ,P(1)=184.91 WExperiencia N2(2 foco):A(2)=1.7 A , R(2)=129 ,P(2)=372 WExperiencia N3(3 foco):A(3)=2.6 A , R(3)=84.61 ,P(3)=571.9636 WExperiencia N4(4 foco):A(4)=3.38 A , R(4)=64.89 ,P(4)=741.33 W

Compare estos valores con el valor de la potencia medida por el vatimetro para un mismo punto.Qu puede concluir?Experiencia N1(1 foco):P(1)=172 WExperiencia N2(2 foco):P(2)=374 WExperiencia N3(3 foco):P(3)=564 WExperiencia N4(4 foco):P(4)=760 WNotamos que hay una diferencia entre la medida de la potencia por diferentes formas, un posible explicacin es que mientras ms elementos tengas que medir mayor ser el error ya que en los instrumentos analgicos a la hora de la medicin no es tan exacto (el porcentaje de medida para cada valor su error aumenta ya que la vista no es muy exacta mientras ms midas as ms error tendrs).

Explique las caractersticas ms importantes de la curva, asimismo indique el significado de dicha grafica.

De la grfica Potencia VS Tiempo se puede observar la dependencia inversa que se tiene, ya que el producto (P1 t) resultar constante debido a que para todos los casos N (nmero de vueltas) = 5.

P1 (kW) =

el significado que podemos rescatar del grfico y de la ecuacin anterior es q si el disco del contador de energa gira a mayor velocidad el tiempo de cada revolucin disminuye y por lo tanto la potencia consumida es mayor.

Observaciones y conclusiones

Al aumentar el nmero de cargas (lmparas incandescentes) observamos que aument la potencia consumida por el circuito y en consecuencia tambin aumenta la energa consumida en el mismo tiempo.El nmero de vueltas del disco del contador de energa en un tiempo dado es proporcional a la energa consumida por las cargas, ya que la energa es el producto de la potencia y el tiempo.El par de terminales del transformador de potencia donde est el fusible y donde no est son los terminales de salida y entrada respectivamente..El ampermetro se conect en serie con la carga (equivalente), mientras que el voltmetro y el frecuencmetro se conectaron en paralelo; el vatmetro y el contador de energa tienen ambos cuatro terminales de los cuales dos se conectan en serie (los de corriente) y dos en paralelo (los de tensin).El ampermetro tiene varias terminales, dependiendo de cul terminal se use se tiene una escala determinada, debe usarse una escala de tal manera que la corriente no sea ni muy baja (porque los valores ledos no sern muy exactos) ni muy alta (ya que se puede daar el equipo).

VI. Bibliografa: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.htmlGua del laboratorio de Prctica de Introduccin al Diseo Elctrico.

Informe - Final Tableros de Medidas1