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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO

LABORATORIO MEDIDAS ELECTRICAS

Laboratorio N 03

AMPLIACION DE ESCALAS DE VOLTIMETROS DE C.A. 1. OBJETIVO.  determinar en forma experimental y construir la ampliación de escalas de un voltímetro de corriente alterna. 2. TEORIA.  Ampliación de escalas de un voltímetro. Para realizar las mediciones altas como el KW de deberá ampliar la escala de manera realizada el laboratorio pero para realizar estas mediciones en las industrias se desarrollo banco de resistencias que son fáciles de acoplar a los instrumentos y nos ahorran tiempo tanto en el calculo como en el montaje del circuito.

𝐼=

𝑉 𝑅𝑖

(1) ; 𝐼 =

𝐸−𝑉 𝑅𝑆

(2)

Igualando ambas ecuaciones. 𝑉 𝐸−𝑉 = 𝑅𝑖 𝑅𝑆 𝑅𝑆 =

(𝐸 − 𝑉)𝑅𝑖 𝑉

𝐸 𝑅𝑆 = ( − 1)𝑅𝑖 𝑉 MAQ

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Donde: n=E/V 𝑅𝑆 = (𝑛 − 1)𝑅𝑖 Rs: resistencia de shunt Ri: resistencia interna del voltímetro n: factor de ampliación de escalas A continuación determinamos la resistencia interna del voltímetro para luego calcular la resistencia shunt para conectar en serie con el voltímetro que lo que necesitamos para ampliar la escala del voltímetro. Primero calculamos la resistencia interna del voltímetro para ello necesitamos el consumo especifico del instrumento. Ce=12.44mA

para la máxima escala de 300V 𝑅𝑖=

300𝑣 12.4

𝑅𝑖= 24.2KΩ

resistencia interna del voltímetro

Calculo de la Resistencia shunt voltimétrica. Ahora calculamos la resistencia shunt: 𝑅𝑠 𝑅𝑖 + 𝑅𝑆 =

400𝑉 12.4𝑚𝐴

𝑅𝑆 = 8𝐾Ω Primero calculamos la resistencia interna del voltímetro para ello necesitamos el consumo especifico del instrumento. Ce=8.25mA

para la máxima escala de 750V 𝑅𝑖=

𝑅𝑖= 90.9KΩ

750𝑉 8.25𝑚𝐴 resistencia interna del voltímetro MAQ

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Calculo de la Resistencia shunt voltimétrica. Ahora calculamos la resistencia shunt: 𝑅𝑠 𝑅𝑠 =850V/8.25mA R_s=103.03KΩ 3. EQUIPOS Y ELEMENTOS A EMPLEAR  1 AUTOTRANSFORMADOR 0-260V  1 voltímetro v 0-300V. c.a

 1 voltímetro patrón (Vp) 0-750V. c.a  1 amperímetro 0-1 A

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 02 multimetros  01 resistencia variable. X (Ω)

 01 interruptor unipolar  Destornilladores y alicates  Conductores y conectores de conexión

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4. PROCEDIMIENTO Para proceder con las mediciones de la ampliación de escalas del voltímetro, tenemos los siguientes circuitos que se muestran a continuación, que son los circuitos utilizados Para determinar la resistencia shunt conectada en serie, porque la resistencia voltimétrica es mas elevada que la del amperímetro. 1

conecte el circuito de la figura N° 1

2. el circuito de la figura, nos proporciona la impedancia interna del voltímetro (V), cuya escala se debe ampliar. Tomar varios valores de tensión y corriente

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hasta la deflexión máxima del voltímetro (V) que se desea ampliar su rango de medición. Para la escala de 0-300 (V): 3. conecte el circuito de la fig.2

4. calcular los valores de (Rs) para ampliar la escala del voltímetro (V) a los siguientes rangos 100, 120, 150,200 y 220V respectivamente. 5. con la resistencia (Rs) para los rangos mencionados y anotar el valor V luego variar la salida del autotransformador hasta conseguir siempre la deflexión máxima, anotando para cada caso también el valor de (Vp) respectivamente.

5. CUESTIONARIO Fundamente teóricamente la experiencia realizada. Encontrar la expresión que nos indica la variación en la escala del voltímetro (V) por la presencia de la resistencia shunt en serie Rs. Comparar las indicaciones de (V) Y (Vp) respectivamente. Afecta la precisión de la medida el uso de las resistencias shunt para la explicación de escalas. Explique Si afecta debido a:

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- La resistencia que se presenta en los conductores, debido a que la corriente que circula por el voltímetro es pequeña y la potencia que se perderá en las mismas representará una gran pérdida en porcentaje. - En la resistencia adicional existe una caída de tensión debido a la corriente que circula por esta y por consiguiente habrá pérdida de energía.

¿Qué características eléctricas deben reunir las resistencias Shunts usadas para ampliar escalas? Explique. -En el caso de que la resistencia Shunt sea un reóstato, su escala deberá ser del orden de los Kilo ohmios. - Su potencia debe de ser baja es decir que su consumo debe de ser mínimo ¿Qué materiales se usan en su fabricación? Enumere. Según las averiguaciones e indagaciones realizadas se puede enumerar dos: - Constantan. - Manganita. Estos instrumentos por sus características eléctricas antes mencionadas. ¿Puede usarse resistencias en serie con todos los tipos de instrumentos voltimétricos? Explique. Si se puede usar en todos los instrumentos que cuenten con una bobina voltimétrica. Pues por la ley de Ohm en esta se produce una caída de tensión que será el producto de la corriente circulante por su resistencia interna (impedancia voltimétrica), entonces al incrementar su resistencia interna la caída de tensión será mayor y esto se verá traducido en un mayor alcance de tensión que se puede suministrar. ¿Cómo mediría tensiones en forma directa del orden de los kilovoltios con Shunt voltimétricos ? Explique.

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Para la realización de mediciones de tensiones altas como los kilovoltios se deberá a m p l i a r l a e s c a l a d e l a m a n e r a v i s t a e n e l l a b o r a t o r i o , p e r o p a r a r e a l i z a r e s t a s mediciones en la industria se desarrollo bancos de resistencias que son fáciles de acoplar a los instrumentos y nos ahorran tiempo tanto en cálculo como en el montaje del circuito. Pero la forma de funcionamiento es idéntica a la vista y desarrollada por los alumnos en el laboratorio. Explique porque el error por temperatura es negativo en un instrumento, como compensaría este error. Explique. El error por temperatura en un instrumento es debido a la relación que existe entre la resistividad y la dilatación por causa del incremento de la temperatura. Cuando empleamos por tiempo prolongado un instrumento, es de suponer que este cuenta con una impedancia que es producida por su resistencia interna, y es inminente e inevitable que se produzca el efecto Joule que se manifiesta en el calentamiento delas bobinas del instrumento y al ocurrir esto se produce dilatación volumétrica y al analizar la dilación superficial (por un corte transversal) se verá que la corriente tiene mayor facilidad para fluir por las bobinas y entonces su impedancia o resistencia i n t e r n a d i s m i n u i r á haciendo variar las lecturas reales y creando un error p o r temperatura. El error mencionado anteriormente se puede aliviar controlando el tiempo de uso del instrumento y especificando después de cuanto tiempo y trabajando a que rangos se c r e a u n e r r o r p o r t e m p e r a t u r a d e t e r m i n a d o , t a m b i é n s e p u e d e a l i v i a r c o l o c a n d o ventiladores similares a los de los computadores para enfriar un poco pero esto sería más aplicado en las industrias donde los instrumento trabajan casi todo el día y a muy altas potencias.

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CONCLUSIONES: El experimento realizado se desarrollo con el propósito de ampliar las escalas de los voltímetros de corriente alterna para las 2 mediciones que se realizo una para la escala de 300 y la otra para 750. La cual se realizo con un error levemente grande debido a muchos factores. Los resultados obtenidos en el laboratorio en la parte teórica si se podría decir que si los cálculos realizados se aproximan a las mediciones realizadas pero en la parte practica no debido a que los instrumentos del laboratorio en muchos de los casos no tienen mayor escala de medición y por ende se induce al error experimental.

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BIBLIOGRAFIA:  https://es.scribd.com/doc/97342884/Ampliacion-de-Escalas-de-Voltimetros1  educativa.catedu.es/.../aula/.../221_ampliacin_de_escala_mediante_resistencia .html

 www.ecured.cu/Ampliación_de_alcance_de_voltímetros 

http://documents.tips/documents/ampliacion-de-escala-de-un-voltimetro-y559dfbf909c40.html

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