Criterios De Selección Apropiados En La Medición De Parámetros Eléctricos Tales Como Voltaje, Corriente, ángulo De Fase, Inductancia, Capacitancia, Potencia Eléctrica, Factor De Potencia Y Energía Eléctrica.
Samduran28 de Noviembre de 2012
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REPORTE 1: Criterios de selección apropiados en la medición de parámetros eléctricos tales como voltaje, corriente, ángulo de fase, inductancia, capacitancia, potencia eléctrica, factor de potencia y energía eléctrica.
Intensidad de corriente o corriente eléctrica (I): es la cantidad de carga que atraviesa la sección de un conductor por unidad de tiempo su unidad de medida es el Ampere = A
Resistencia eléctrica (R): es la oposición al flujo de la corriente eléctrica su unidad de medida es el ohm.
Potencia (P): es la energía consumida por la carga (resistencia) su unidad de medida es el Watt = W
Voltaje o diferencia de potencial (V): es la diferencia de potencial entre dos puntos su unidad de medida es el Volt = V
Recordando que la potencia es P=V x I en la que la intensidad depende del voltaje y la resistencia I= V/R o sea: P=V x (V/R) = P=V x I
Parámetros de la corriente:
Ya hemos visto los componentes pasivos y su comportamiento en corriente continua. Dado que el comportamiento de éstos varía al tratarlos en corriente continua o corriente alterna merece un párrafo aparte la discusión sobre el comportamiento de estos elementos cuando se los somete a la circulación de una corriente alternada. Antes de comenzar conviene remarcar la diferencia de este tipo de corriente con la corriente continua y también la explicación de los parámetros mas importantes de una señal alterna. La corriente continua es aquella que mantiene su valor de tensión constante y sin cambio de polaridad, ejemplo de ella puede ser una batería de las que se utilizan en los automóviles o las pilas con las que alimentamos nuestros juguetes o calculadoras electrónicas. A este tipo de corriente se la conoce como C.C. o, según los autores de habla inglesa, D.C.
La corriente alterna también mantiene una diferencia de potencial constante, pero su polaridad varía con el tiempo. Se la suele denominar C.A. o A.C. en inglés.
Frecuencia: Número de veces que una corriente alterna cambia de polaridad en 1 segundo. La unidad de medida es el Hertz (Hz) y se la designa con la letra F. De esta forma si en nuestro hogar tenemos una tensión de 220 V 50 Hz, significa que dicha tensión habrá de cambiar su polaridad 50 veces por segundo. Una definición más rigurosa para la frecuencia: Número de ciclos completos de C.A. que ocurren en la unidad de tiempo.
Fase: Es la fracción de ciclo transcurrido desde el inicio del mismo, su símbolo es la letra griega q.
Período: Es el tiempo que tarda en producirse un ciclo de C.A. completo se denomina T. En nuestro ejemplo de una tensión de 220 V 50 Hz su período es de 20 mseg. La relación entre la frecuencia y el período es F=1/T
Valor máximo: Valor de la tensión en cada "cresta" o "valle" de la señal.
Valor medio: Media aritmética de todos los valores instantáneos de la señal en un período dado. Su cálculo matemático se hace con la fórmula:
Valor eficaz: Valor que produce el mismo efecto que la señal C.C. equivalente. Se calcula mediante:
Resistencia y C.A:
Estos son los únicos elementos pasivos para los cuales la respuesta es la misma tanto para C. A. como para C.C.
Se dice que en una resistencia la tensión y la corriente están en fase.
Inductancia y C.A.: A este tipo de componente no hemos hecho referencia cuando tratamos a los elementos en C.C. dado su similar comportamiento a las resistencias en ese tipo de corriente. En cambio en C.A. su respuesta varía considerablemente.
Las señales tensión y corriente mantienen la misma forma de onda pero ya no están en fase sino que desfasadas 90º. La corriente atrasa 90º con respecto a la tensión. El parámetro que mide el valor de la inductancia es la reactancia inductiva:
XL = 2 p f L donde XL se expresa en ohms
y como XL = V/I por la Ley de Ohm entonces tenemos que:
i(t) = V(t)/XL = V(t)/2pfL
Donde podemos ver que ahora la corriente no depende exclusivamente del valor de la tensión y de la reactancia inductiva, sino también de la frecuencia, siendo inversamente proporcional a esta.
Capacidad y C.A: En la figura vemos la conexión de una capacidad a un circuito de C.A.
Es ahora el caso en el que la corriente se adelanta 90º con respecto a la tensión, manteniendo la misma forma de onda que ésta. El cálculo de la reactancia capacitiva (medida en ohms) se hace con la siguiente fórmula:
XC = ½pfC
y aplicando nuevamente la Ley de Ohm:
i(t) = V(t) / XC = 2pfC V(t)
También aquí la corriente depende de la frecuencia, pero ahora es directamente proporcional a ésta.
Impedancia:
Un factor que aparece en alterna es la impedancia. Esta se mide en ohms y se define:
Z = R + j(XL - XC)
Al ser un valor complejo (suma vectorial), se mide su módulo y fase:
La inversa de la impedancia se denomina admitancia (Y) y se define:
Y = 1/Z
REPORTE 2: Conocer y realizar mediciones de corriente con el amperímetro de gancho.
El amperímetro es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico, es decir, es un instrumento que sirve para medir o detectar pequeñas cantidades de corriente disponiendo de una gama de resistencia con varios rangos o intervalos de medición.
Función de un amperímetro: El amperímetro es un instrumento versátil utilizado para efectuar la medida de la intensidad de corriente por lo que este deberá colocarse en serie para que sea atravesado por dicha corriente y a su vez deberá poseer una resistencia interna lo más pequeña posible con la finalidad de evitar una caída de tensión apreciable. Siendo este un aparato que ofrece un máximo de seguridad al usuario, además podrá determinar múltiples magnitudes.
Conexión de un amperímetro a un circuito:
En la figura mostramos la conexión de un amperímetro(a) a un circuito por el que circula una corriente de intensidad (i) ,así como la conexión del resistor(rs).el valor rs se calcula en función del poder multiplicador (n) que queremos obtener y de la resistencia interna del amperímetro (ra).
REPORTE 3: Conocer y realizar mediciones de potencia con el Watmetro.
Es un instrumento para medir la potencia consumida por una carga en un circuito. En los tradicionales a aguja, contenían dos bobinados uno se conectaba en paralelo a la carga (muestreo de tensión) y el otro en serie (muestreo de corriente). Ubicadas estas bobinas convenientemente en una disposición mecánica, se lograba obtener una fuerza proporcional al producto de ambos parámetros y esto desplazaba la aguja. La potencia eléctrica es proporcional al producto de la tensión aplicada a una carga por la corriente que circula por el mismo (en corriente alterna, se debe considerar la correspondencia de fase de ambos parámetros, porque el watthorimetro mide potencia "activa", salvo que sea específicamente hecho para medir potencia "aparente", de muy raro uso). Hoy existen watthorimetro digitales, que no contienen bobinas, pero si, circuitos de muestreo de tensión y corriente. Todos los Watthorimetro tienen bornes para conectar en paralelo y en serie con la carga (uno suele ser común a ambos circuitos, por resultado lógico de la conexión).
Por último, la potencia aparente, es un parámetro que importa mucho a las distribuidoras grandes de electricidad, porque la potencia activa puede llegar a ser cero, y sin embargo una gran corriente puede estar circulando por los conductores. Este método es apropiado para medir factor de potencia KVAR, KW, KVA en cargas conectadas en delta o en estrella que estén balanceados.
Todos los watthometros monofásicos están construidos de acuerdo a su principio de operación, con dos bobinas una bobina que es de corriente (B. C) que se conecta en serie y una bobina de potencia (B. P) que se conecta en paralelo, la lectura que nos da un sistema monofásico es:
Donde V es el voltaje aplicado en las terminales de la carga. I es la corriente que pasa la carga y q es el ángulo de desfasamiento entre V e I. Puede observar en el circuito anterior que la B.P. del watthorimetro está en paralelo con carga y mide el voltaje de fase y que la B.C. esta en serie con la carga y mide la corriente de fase.
Watmetro Monofásico Digital:
Medidor de Potencia Eléctrica Digital para circuitos monofásicos
Display de lectura de 3 1/2 dígitos Watmetro compacto, versátil y de uso rudo para todo tipo de aplicaciones Medición directa de potencia real (no aparente) Capacidad de medición de DCV, ACV, DCA y ACA.
CARACTERISTICAS:
• Display de cristal liquido de 13 mm
• WATTS (AC, potencia real) : 2000 W, 6000 W.
• DCV, ACV, DCA, ACA.
• Batería DC 9 V
• Bajo consumo de corriente.
• Tamaño 180 x 86 x 35 mm
• Indicador de batería baja.
• Panel de control codificado por colores para fácil operación.
Medición de Potencia Trifásica con dos watmetros:
Este método es apropiado para medir factor de potencia KVAR, KW, KVA en cargas
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