UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y FORMALES PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENI
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UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y FORMALES PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
Guía de Práctica del curso: ELÉCTROTÉCNIA PRÁCTICA DE LABORATORIO
PROFESOR ING. LUIS A. CHIRINOS A. Arequipa – Perú
2012
Nº 1
Experiencia N° 01.- NORMAS DE SEGURIDAD, HERRAMIENTAS Y UTILIZACIÓN DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DE MAGNITUDES ELÉCTRICAS
1.- OBJETIVO: Revisar, estudiar y aplicar las normas de seguridad en la utilización de la energía eléctrica e instrucciones para la utilización de instrumentos de medición de magnitudes eléctricas. Verificar las características eléctricas de cada tipo de instrumento que se va a utilizar en el laboratorio, con la información impresa como de dato de placa, con la finalidad de poder usar el instrumento adecuado en cada experimento y obtener la precisión deseada.
2.- FUNDAMENTO TEORICO: La Seguridad en el laboratorio: Utilice el equipo de protección y seguridad necesario. No energizar ningún circuito, sin antes haber consultado al profesor. Siga las instrucciones del profesor, si tiene alguna duda consulte al profesor inmediatamente antes de realizar cualquier operación. Mantenga las fuentes de tensión apagadas mientras construye o hace cambios al circuito. No se permite la utilización de auriculares u otros implementos que perturben la atención durante la sesión del laboratorio. (Se recomienda apagar el teléfono celular durante su permanencia en el laboratorio y sólo se utilizará en casos de emergencia) Al terminar la sesión verificar que todo el equipo eléctrico facilitado así como los instrumentos estén correctamente ubicados. Recuerde que se tiene que trabajar con seguridad en todo momento ya que se va a trabajar en todo momento con energía electrica. La seguridad es tarea de todos.
3.- ELEMENTOS A UTILIZAR: Completar características de los elementos que se utilizaron en el desarrollo de la practica.
Vatímetro.
*Alicate de puntas.
Amperímetro.
*Navaja de electricista.
Multimetro.
*Alicate de corte diagonal
Megometro.
*Destornilladores planos y estrella.
Voltímetro.
*Puente de resistencias (Puente Wheatstone).
4.- PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN: Reconocer las herramientas a utilizarse en el laboratorio de electricidad. Identificar instrumentos de medición analógicos:
- Características - Tipos de escalas - Formas de utilización en medición
de:
. Tensión . Corriente . Resistencia . Potencia . Otras magnitudes eléctricas Identificar instrumentos de medición digital. - Características - Formas de utilización. - Rangos de medición Identificar los terminales del puente de resistencias (Puente Wheatstone).
EL OHMIMETRO DEFINICIÓN.- Instrumento que se utiliza para las mediciones de resistencia en general cortocircuitos y continuidad de corriente eléctrica. Se utiliza para probar bobinas y transformadores, pruebas de aislamiento (en forma limitada), de diversos dispositivos y componentes electrónicos.
COMO UTILIZAR EL OHMIMETRO EN EL MULTÍMETRO
La lectura del ohmimetro se realiza de derecha a izquierda de la parte superior en la línea de ohmiaje, PARA INSTRUMENTOS ANALÓGICOS, y en forma directa en DIGITALES La principal dificultad es la graduación del selector ya que la posición elegida dependen del valor de las resistencias que uno va a medir. ¿CÓMO POSICIONAR EL SELECTOR? La posición del selector se realiza de la siguiente manera: como sabemos las posiciones elegidas dependen de las resistencias que uno desee medir. Las posiciones son. RX1(X1)
RX10(X10) RX100(X100) RX1000X1000) ó RX1K RX10L (X10k)
La posición del selector es muy importante porque cada posición da rango a la medida en la escala de lectura porque cada posición es un valor multiplicativo del valor indicado en la escala de lectura.
Puente de Wheatstone o puente de resistencias. Un puente de Wheatstone es un instrumento eléctrico de medida de resistencias eléctricas, fué inventado por. Samuel Hunter Christie en 1832, mejorado y popularizado por Sir Charles Wheatstone en 1843. Se utiliza para medir resistencias desconocidas con una buena precisión. mediante el equilibrio de los brazos del puente. Estos están constituidos por cuatro resistencias que forman un circuito cerrado, siendo una de ellas la resistencia que se va ha medir o calibrar.
Descripción
Figura 1.-Disposición del Puente de Wheatstone En la Figura 1 vemos que, Rx es la resistencia cuyo valor queremos determinar, R1, R2 y R3 son resistencias de valores conocidos, además la resistencia R2 es ajustable. Si la relación de las dos resistencias del brazo conocido (R1/R2) es igual a la relación de las dos del brazo desconocido (Rx/R3), el voltaje entre los dos puntos medios será nulo y por tanto no circulará corriente alguna entre esos dos puntos C y B. Para efectuar la medida lo que se hace es variar la resistencia R2 hasta alcanzar el punto de equilibrio. La detección de corriente nula se puede hacer con gran precisión mediante el galvanómetro V. La dirección de la corriente, en caso de desequilibrio, indica si R2 es demasiado alta o demasiado baja. El valor de la F.E.M. (E) del generador es indiferente y no afecta a la medida.
Cuando el puente esta construido de forma que R3 es igual a R2, Rx es igual a R1 en condición de equilibrio. (corriente nula por el galvanómetro). Asimismo, en condición de equilibrio siempre se cumple que:
Si los valores de R1, R2 y R3 se conocen con mucha precisión, el valor de Rx puede ser determinado igualmente con precisión. Pequeños cambios en el valor de Rx romperán el equilibrio y serán claramente detectados por la indicación del galvanómetro. De forma alternativa, si los valores de R1, R2 y R3 son conocidos y R2 no es ajustable, la corriente que fluye a través del galvanómetro puede ser utilizada para calcular el valor de Rx siendo este procedimiento más rápido que el ajustar a cero la corriente a través del medidor.
Variantes Variantes del puente de Wheatstone se pueden utilizar para la medida de impedancias, capacidades e inductancias y toman el nombre de puente de impedancias o puente de capacitancias, etc La disposición en puente también es ampliamente utilizada en instrumentación electrónica. Para ello, se sustituyen una o más resistencias por sensores, que al variar su resistencia dan lugar a una salida proporcional a la variación. A la salida del puente (en la Figura 1, donde está el galvanómetro) suele colocarse un amplificador.
Puente de Kelvin. Una modificación del puente de Wheatstone que utiliza como elementos de comparación resistencias muy pequeñas. Como se muestra en la figura, este puente presenta un par adicional, R3R4, que guardan la misma relación que R1 y R2. Donde R5 y R6, son las resistencias de pequeño valor que se utilizan como elementos de comparación y R7, es la resistencia desconocida. En la condición de equilibrio se cumple la siguiente condición:
Fig. Puente de Kelvin VOLTÍMETRO DE CORRIENTE DIRECTA (CD) DEFINICIÓN.- Instrumento que se utiliza para la medición de voltaje o diferencia de potencial en sistemas de corriente continua o directa así como también pilas, baterías y acumuladores.
CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES Su resistencia interna del instrumento que ofrece el circuito a medir debe ser la más alta, porque debe ingresar al instrumento una corriente muy pequeña. La conexión para la medición se efectúa en paralelo con el circuito a medir y para tener una buena aproximación en la lectura del instrumento se debe seleccionar la escala más adecuada, con criterio de ingeniería. No olvidar que la señal CD o DC tiene una polaridad definida.
Las lecturas son de valores medios o valor promedio COMO UTILIZAR EL VOLTÍMETRO EN EL MULTÍMETRO El voltímetro es un instrumento importante en la instrumentación eléctrica y electrónica, se utiliza de la siguiente manera: El principal paso es como graduar el SELECTOR de rango según el voltaje que se desea medir. Las posiciones del SELECTOR con respecto al voltímetro son: 0,1V; 0,5V; 2,5V; 10V; 50V; 250V; 600V. Los cuales se pueden separar en 3 campos: Para la medición de voltajes pequeños se utilizan las posiciones : 0,1; 0,5; 2,5; y 10 voltios respectivamente. Para la medición de voltajes intermedios se utilizan las posiciones: 50 y 250 voltios respectivamente. Para los voltajes mayores se utiliza la posición de 600 voltios.
VOLTÍMETRO DE CORRIENTE ALTERNA (CA) DEFINICIÓN.- Instrumento que se utiliza para la medición de tensiones o diferencias de potencial alternas (CA). Su funcionamiento es similar al voltímetro de corriente continua con la diferencia en que no es necesario tener en cuenta la polaridad. Pero su lectura es similar al voltímetro de C.D.
CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES La característica principal que la diferencia del Voltímetro CD es tener un DIODORECTIFICADOR conectado en serie con el medidor. Este diodo convierte la tensión alterna en tensión de corriente directa, pulsante para que funcione correctamente el medidor (bobina móvil).
Las demás características son similares del Voltímetro CD.
Las lecturas de estos instrumentos son valores eficaces o RMS COMO UTILIZAR EL VOLTÍMETRO EN EL MULTÍMETRO Su funcionamiento o modo de utilizar es casi igual al voltímetro de CD en primer lugar es necesario ubicar al SELECTOR de funciones de la manera más adecuada según la magnitud a medir, siempre es indispensable poner el selector en el máximo valor si no se conoce su magnitud que se va a medir. Las posiciones del SELECTOR en CA son las siguientes: 10; 50; 250 y voltios.
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, llamadas «bobinas de corriente» o amperimétrica , y una bobina móvil llamada «bobina de potencial» o de tensión. Las lecturas se dan en vatios o watts.
Observar el esquema de montaje del instrumento y la forma de interpretar los resultados de la medición aplicando los factores descritos en la parte frontal del instrumento.
5.- CUESTIONARIO: 5.1.- ¿Cuál es la forma correcta de leer las magnitudes en los instrumentos analógicos? 5.2.- ¿Cómo se calibra un ohmmimetro digital? 5.3.- ¿Cuál es el principio de operación de los megohmetros?
5.4.-Por el margen de error de los instrumentos analógicos clasifique a estos instrumentos. 5.5.- Explique como conseguiría ampliar el rango de medición de tensión de un instrumento de medición analógico. 5.6.- Explique el principio de operación del puente de resistencias.
6.- OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: Describa las observaciones y conclusiones en forma clara y precisa sobre el tema desarrollado en la sesión de laboratorio Indicar por lo menos 6
7.- BIBLIOGRAFÍA: Indicar la bibliografía consultada en la elaboración del informe, y de haberse utilizado información de la red indicar la dirección WWW. NOTA: Los informes del laboratorio desarrollado se presentarán en la sesión inmediata posterior a la ejecución de la práctica, son de carácter personal y serán calificados de acuerdo a la tabla inferior explicada y detallada en el primer laboratorio
Nota: La calificación se distribuye de la siguiente manera:
ITEM PUNTAJE P.A.
2ptos.
2
5 ptos.
4
2 pto.
5
8 ptos.
6
2 ptos.
7
1 pto
P. A. = Presentación y Acabado.
Jefe de Practicas: Ing. Luis A. Chirinos.