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Universidad catolica de Santa Maria

escuela profesional de ingenieria mecanica, mecanica electrica y mecatronica MEDIDAS ELECTRICAS “Practica”

DOCENTE DEIDAMIA GIOVANNA CHANI OLLACHICA

ALUMNO: Bernal Pedraza Diego William TRABAJO: Informe Nro 4 GRUPO: 03

AQP – 2018

DISEÑO, AMPLIACION Y CONSTRUCCION DE UN AMPERIMETRO DC I.-OBJETIVO: Convertir un mecanismo de medición en un medidor de corriente de diferentes rangos. Diseñar y comprobar experimentalmente el valor de los shunts necesarios para construir el miliamperímetro de diferentes alcances. Conocer el procedimiento a seguir para la ampliación de rango de un amperímetro. II.- MARCO TEÓRICO:. Un amperímetro es un instrumento de medición que indica la magnitud de la corriente eléctrica, por medio de la desviación de la aguja. El amperímetro directo es aquel por la que circula toda la corriente eléctrica a través del sistema móvil (mecanismo de medición). Por razones que se explican a continuación, el alcance de este tipo de instrumento no puede ser grande, ya que la densidad de la corriente eléctrica que circula por los resortes antagonistas que sirven a la vez para conducir la corriente hacia el sistema móvil, es de poco valor. Por estas razones la máxima intensidad de corriente admisible para este tipo de amperímetro no sobrepasa los 0.5 Amperios. La mínima corriente que deflecta toda la escala es de 10 uA.

Para medir corrientes mayores que admite el sistema móvil, se conectan en paralelo resistencias de valor conocido, llamados shunts, tal como se muestra:

Donde:  In : corriente máxima que se desea medir en uno de los alcances.  i : corriente máxima que circula por el sistema móvil  Rsn :Resistencia shunts para un rango determinado r : resistencia interna del sistema móvil para determinar la resistencia shunts de los diferentes alcances, se emplea la siguiente formula:

Donde :

n = In / i se le llama relación del shunt del instrumento De acuerdo con la expresión hallada anteriormente la resistencia shunts es inversamente proporcional a (n-1). Como por otra parte la ampliación del campo de medida es grande (por lo tanto n es grande), resulta que la resistencia shunt ha de ser muy pequeña. Debido a errores de temperatura que se pudieran presentar se le conecta una resistencia adicional Rad en serie, de manganina a la bobina del instrumento

Ejemplo:

El alcance de medida de un amperímetro construido para 150 mV, cuya resistencia interior vale:

Ri = r + Rad = 2 Se ha de ampliar para medir hasta 60 A. ¿Cuál es la resistencia shunts o en derivación que se necesita? 1º Hallamos “n”: = In/i

i =0.15 / 2 = 0.075 A n = 60 / 0.075 = 800 2º Hallamos Rsh

Rsn = 2 / (800-1) = 0.0025 Los shunts pueden estar incluidos directamente en el aparato de medida o en otros casos, se conectan a dicho aparato mediante conductores de conexión. Los shunts no solo se calibran por la intensidad de corriente que pueden absorber, sino por la caída de tensión que producen; de esta forma pueden utilizarse todos los shunts y aparatos de medida que produzcan igual caída de tensión. Generalmente, los shunts que se utilizan con aparatos portátiles o de laboratorio, están previstos para una caída de tensión en el shunt de 60 mV. En los aparatos de medidas industriales y de cuadro se han normalizado las siguientes caídas de tensión: 30, 45, 60, 100, 120, 150, 300 mV. Se construyen shunts para alcances de medida comprendidos entre 1 A y 10000 A. Según su exactitud, los shunts se clasifican en cinco clases: 0.05; 0.1; 0.2; 0.5 y 1.0%. En lo que se refiere a su disposición constructiva, se puede indicar lo siguiente (se acostumbran a fabricarse de manganina): - Para pequeñas corrientes (hasta 20 A): alambres o cintas tensadas - Para corrientes medias (hasta 200A): una o dos cintas o chapas tensadas. - Para corrientes elevadas (hasta 1000 A): dos o mas chapas paralelas o alambres de 5 a 8 mm de diámetro. - Para corrientes muy elevadas (hasta 10000 A): tres o más chapas paralelas.

Aunque las resistencias en derivación o shunts pueden aplicarse indistintamente a medidas en corriente continua y en corriente alterna, en la práctica se emplean casi exclusivamente para medidas en corriente continua. Para las medidas en corriente alterna de corrientes grandes se utilizan los transformadores de medida. Los shunts se emplean sobretodo para la ampliación de campo de medida de los amperímetros, es decir, para la medición de intensidades de corriente. Naturalmente, también se utilizan en aquellos aparatos y dispositivos de medida provistos de circuitos amperimétricos (vatímetros, medidores de energía, etc). III.-ELEMENTOS A UTILIZAR:    

Un Miliamperímetro de corriente continua de10mA Un multímetro digital, Un Amperímetro digital patrón de corriente continua. Resistencias de diferentes valores, de acuerdo al diseño del instrumento 1000Ohmios, 44 ohmios, 10 ohmios

 Cables de conexión.  Un variac monofasico  Una fuente rectificadora IV.-PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN: a) Se utilizara el miliamperímetro de 10 mA (como galvanómetro del instrumento) como pantalla del instrumento. b) Se calculará la resistencia shunts para los rangos de 1 y 3 A, con una valor de la resistencia adicional de 1Kohmio. c) Una vez determinadas las resistencias de diferentes valores se procederá a instalarlas según el siguiente circuito. La resistencia de carga RL, se calibrara a su mayor valor (44ohmios).

d) Variar la fuente de tensión para 04 valores diferentes en cada rango, anotar la corriente que indica el amperímetro patron (Ipatron)( amperímetro digital) y la corriente del miliamperímetro (i) hasta conseguir su máxima escala. e) Luego se utilizara el multímetro para realizar medidas comparativas y de esta manera parametrar la escala del nuevo instrumento.

Rango de 1 A

Rango de 3 A

Rs =9.94

Rs=3.29

n =100

n =300

V 8.33 16.72 24.75 33 41.20 54.90

Ipatron 0.15A 0.30A 0.44A 0.59A 0.74A 0.98A

i 1.5 mA 3 mA 4.5 mA 6 mA 7.5 mA 10mA

I=ni 0.15A 0.30A 0.45A 0.60A 0.75A 1A

V 20.39 40.51 62.18 84.5 105.4 142.2

Ipatron 0.41A 0.82A 1.26A 1.62A 2.15A 2.90A

i 1.5 mA 3 mA 4.5 mA 6 mA 7.5 mA 10mA

I=ni 0.45A 0.90A 1.35A 1.80A 2.25A 3A

V.-CUESTIONARIO: 1. ¿QUÉ ES UN MILIAMPERÍMETRO? Un amperímetro es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico. Un microamperímetro está calibrado en millonésimas de amperio y unmiliamperímetro en milésimas de amperio. Si hablamos en términos básicos, el amperímetro es un simple galvanómetro (instrumento para detectarpequeñas cantidades de corriente) con una resistencia en serie, llamada shunt . Disponiendo de una gama de resistencias shunt podemos disponer de un amperímetro con varios rangos o intervalos demedición. Los amperímetros tienen una resistencia interna muy pequeña, por debajo de 1 ohmio, con lafinalidad de que su presencia no disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito eléctrico

2. ADJUNTE LOS CÁLCULOS DE LOS DISEÑOS DEL MILIAMPERÍMETRO, PARA LOS RANGOS REALIZADOS.

3. ¿CUÁL ES LA FUNCIÓN DE LA RESISTENCIA SHUNT? Es ampliar la escala de medición. Esta es conectada en paralelo al amperímetro y ahorra el esfuerzo de tener otros amperímetros de menor rango de medición a los que se van a medir realmente. 4. ¿QUÉ PRECAUCIONES DEBE TENER PARA EL USO DEL AMPERÍMETRO? Al momento de hacer la practica se tiene que ver que la cantidad de voltaje no sea muy alta en relación a la escala con la que utilizamos en el amperímetro ya que puede ocurrir que este falle debido a que sus resistencias son muy bajas 5. ¿QUÉ PASARÍA SI NO SE REALIZARA UNA BUENA CONEXIÓN CON LA RESISTENCIA SHUNTS, CUANDO SE ESTA EFECTUANDO LA MEDICIÓN DE CORRIENTE? Lo que puede pasar es que al momento de de realizar la medición este marcaria como un amperímetro normal y el flujo de corriente que circule seria normal según la escala indicada no sucedería un incremento en la escala y este podría fallar con cantidades de voltaje muy altas 6.

DEMOSTRAR LA FÓRMULA PARA ENCONTRAR EL VALOR DE LA RESISTENCIA DE SHUNT.

7. COMPARAR LAS LECTURAS DE LA CORRIENTE PATRÓN Y LA CORRIENTE MEDIDA CON EL SHUNT. HALLANDO EL ERROR ABSOLUTO, RELATIVO PORCENTUAL. EXPLIQUES LAS DIFERENCIAS.

8. ¿QUÉ

CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEBEN

REUNIR

LAS

RESISTENCIAS SHUNTS AMPERIMÉTRICOS Y QUE MATERIALES SE USAN EN SU FABRICACIÓN? EXPLIQUE. La caracterización eléctrica de un material superconductor no puede realizarse usando un amperímetro, ya que la resistencia interna de éste siempre será mayor que la del superconductor (nula por definición) y por lo tanto actuaría como elemento limitante de la corriente que puede circular a un determinado nivel de voltaje. Las resistencias shunt están hechas de materiales de alta calidad: los terminales de la resistencia son de manganina, una aleación especial de manganeso, cobre y níquel, de modo que se logra un coeficiente de temperatura extremadamente reducido. Su dimensión y su construcción mecánica están diseñadas de tal forma que solo se produce un calentamiento moderado hasta que se alcanza la corriente nominal. 9. PODRÍA MEDIRSE INTENSIDADES DE CORRIENTE DEL ORDEN DE LOS KILOAMPERIOS UTILIZANDO RESISTENCIAS SHUNTS AMPERIMÉTRICOS?

EXPLIQUE Si se puede ya que para eso nosotros tenemos que usar escalas bien altas en los amperímetros y a su vez resistencias mas altas para medir intensidades de corrientes muy altas 10. ¿CUÁL ES LA PRINCIPAL APLICACIÓN QUE SE LES DA A LAS RESISTENCIAS SHUNTS? La principal aplicación de las resistencias de shunts es amplificar de escala en la medición para amperímetros como también para voltímetros y estas debido a su uso se deben conectar en serie y paralelo según sea su función VI.-OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:

OBSERVACIONES: -

Para las mediciones con las resistencias de shunts se debe usar la escala correcta Las resistencias de shuts poseen valores muy elevados Los valores de las resistencias internas de los instrumentos digitales son muy bajos en relación a los instrumentos analógicos Para saber cuanto es la resistencia interna de un equipo este tiene que estar desconectado

CONCLUCIONES: -

La resistencia de shunt ayuda a elevar la escala de medición para poder medir cantidades grandes Los errores absolutos y relativos se usan según la escala que se use Las medidas que se obtienen teóricamente y prácticamente tienen siempre un margen de error y debido a esto se puede encontrar la medida correcta La resistencia de shunt es mayor a las resistencias internas

VII.-BIBLIOGRAFÍA.

http://electricidadipl.blogspot.pe/2014/06/teoria-de-los-errores-en-las-medidas.html http://jogomez.webs.upv.es/material/errores.htm https://www.ecured.cu/Shunt_(El%C3%A9ctrico) Medidas eléctricas y electrónicas. Aut.: J. Turín. Ed.: Paraninfo Fundamentos de Electricidad. Aut.: Milton Gussow. Ed.: Mc Graw Hill