Practica Medidas Electricas

SESION 05: DISEÑO, AMPLIACIÓN Y CONSTRUCCIÓN DE UN VOLTIMETRO DE DC

I.-OBJETIVO: Convertir un mecanismo de medición en un voltímetro de diferentes rangos. Diseñar y comprobar experimentalmente el valor de las resistencias multiplicadoras necesarias para construir el voltímetro de diferentes rangos.

II.- MARCO TEÓRICO:

Los aparatos de medida que miden tensiones (voltímetros) o que tienen bobinas voltimétricas (vatimetros, contadores de energía, etc.) las mediciones no se basan directamente en los efectos de la tensión eléctrica sino en los efectos producidos por la intensidad de corriente. lo que sucede es que de acuerdo con la ley de Ohm, la tensión eléctrica y la intensidad de corriente son proporcionales y por lo tanto las escalas de los aparatos de medida pueden graduarse en voltios y medir de esta forma las tensiones eléctricas.

Ahora bien, con objeto de mantener lo mas bajo posible la potencia consumida, el mecanismo de medida ha de recibir intensidades de corriente muy pequeñas.

Si se quieren medir tensiones relativamente elevadas, se conecta una resistencia en serie o resistencia adicional, de forma que la corriente no pueda exceder de los limites considerados como tolerables, de esta forma una parte de la tensión actúa sobre el aparato de medida y el resto (por lo general mucho mayor) se disipa en la citada resistencia adicional.

El voltímetro esta compuesto de un mecanismo de medición y de la resistencia interna multiplicadora.

i : Corriente máxima que deflecta toda la escala del mecanismo de medición v : máxima tensión que puede medir el mecanismo de medición ( v= i r)

r : Resistencia interna del mecanismo de medición

Rmn: Resistencia multiplicadora de uno de los rangos

Vn : Tensión máxima que se desea medir en uno de los rangos

Para determinar las resistencias multiplicadoras de los diferentes alcances, se emplea la siguiente formula:

Rmn = (n-1) r

Donde

n = factor multiplicador o multiplicador

:

Como la resistencia interior del aparato de medida es siempre muy pequeña en comparación con la resistencia adicional, en todos los casos se puede mantener el error del aparato de medida dentro de los limites determinados por la clase de precisión del propio aparato de medida.

La resistencia adicional se instala unas veces en el interior del aparato de medida y otras veces en el exterior de dicho aparato.

Aunque las resistencias en serie o resistencias adicionales puedan aplicarse indistintamente a mediciones en corriente continua y en corriente alterna, en la práctica se emplean con más frecuencia para medida en corriente continua. Cuando se trata de corriente alterna, en muchos casos se utilizan transformadores.

Las resistencias adicionales se emplean, sobre todo, para la ampliación del campo de medida de los voltímetros. Pero los circuitos voltimétricos de los vatímetros, cosfímetros, frecuencimetros y otros aparatos de medida también están provistos de resistencias adicionales.

III.-ELEMENTOS A UTILIZAR:

• Un Miliamperímetro de corriente continua de 10mA

• Un milímetro digital (Voltímetro patrón).

• Resistencias de diferentes valores, de acuerdo al diseño del instrumento.

• Cables de conexión.

• Una fuente rectificadora

• Un variac monofásico

IV.-PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN:

El instrumento de medición de diferentes rangos se realizara de la siguiente manera:

a) Se utilizara el miliamperímetro en el rango de 10mA como mecanismo de medición para la construcción de un voltímetro.

b) Una vez determinadas las resistencias de diferentes valores se procederá a instalarlas en serie con respecto al miliamperímetro y su resistencia interna, de tal manera que estas determinen rangos adicionales al instrumento tomando en cuenta que estas siempre funcionaran conmutando por separado. Se realizará el calculo de la resistencias en serie para los rangos de 50 V, 100

V, y 200V.

c) Luego se utilizara el multímetro digital para realizar medidas comparativas y de esta manera parametrar la escala del nuevo instrumento.

d) Arme el circuito del voltímetro para los rangos diseñados.

e) Contraste su voltímetro experimental con uno patrón tomando por lo menos 4 lecturas por escala o rango.

Características del sistema de medición: i (mA): 50mA r: 5 Ω

Rango de 50 V Rango de 100 V

n = 1000 n =2000

Rmn = 4995 Rmn =9995

Rango de 200 V

n=4000

Rmn =19995

Vpatron i v = ir V = n v

40.8 2mA 0.01 40

79 4mA 0.02 80

122.2 6mA 0.03 120

168 8mA 0.04 160

200 10mA 0.05 200

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