INSTRUMENTOS DE CORRIENTE ALTERNA

TEMA: INSTRUMENTOS DE CORRIENTES ALTERNA

OBJETIVO

Conocer las características de los instrumentos A.-C.

Verificar el factor de forma y sus aplicaciones.

Verificar la respuesta en frecuencia: instrumento A.C. y digital.

Diseñar y construir un voltímetro de corriente alterna que utilice un rectificador de media onda y onda completa.

DISPOSITIVO Y EQUIPO

Voltímetro de C.A.

Voltímetro digital fluke.

Osciloscopio.

Resistores.

Diodo rectificador.

Generador de funciones.

Potenciómetros: 5K, 10K, 50K y 100K.

Extensión, conectores.

CUESTIONARIO PREVIO

¿Qué es un instrumento A.C.? explique sus características y sus diferencias con respecto al D.C.

Los medidores AC son similares a los medidores DC, excepto que las magnitudes medidas están relacionadas con la forma de onda de la señal AC. Las magnitudes que pueden ser leídas por un medidor AC son el voltaje medio de la señal, el valor de pico o el valor eficaz de la señal.

Los medidores AC, usualmente, están calibrados para medir valores eficaces de la señal. Los aparatos analógicos, como hemos comentado repetidamente, están basados en el galvanómetro D’Arsonval. Este tipo de aparatos responden al valor medio de la corriente que los atraviesa (el valor medio de la señal se puede medir, pues, con el medidor en modo DC, el valor medido es el valor medio de la señal). Por ello, para que el polímetro marque un valor distinto de cero, la señal debe de tener un valor medio no nulo (una señal sinusoidal, por ejemplo, tiene un valor medio cero, por lo que el galvanómetro mediría un valor cero en presencia de señal). Es necesario introducir un mecanismo de rectificación, a fin de obtener una señal de valor medio no nulo, capaz de producir una deflexión de la aguja del galvanómetro.

El método más sencillo de rectificado es el rectificador de media onda. Este método de

rectificado elimina los semiciclos negativos de la señal, quedando pues una señal de valor medio distinto de cero. El circuito más sencillo capaz de realizar esto utiliza un diodo y lo podemos ver en la figura 9

Otra manera de conseguir una señal de valor medio distinto de cero es mediante el circuito

rectificador de onda completa (figura 10).

Las señales a la salida de los rectificadores tienen un valor medio distinto de cero, y por lo tanto, el galvanómetro será capaz de medir (se produce desviación de la aguja).

Vamos a ver el caso particular de la señal sinusoidal. El valor eficaz de una señal sinusoidal vale Vef = Vp /√2, y el valor medio de la señal rectificada por el circuito rectificador de media onda vale Vm = Vp/∏ y en el caso del circuito rectificador de onda completa vale Vm = 2Vp/∏. La relación entre el valor medio de la señal rectificada y el valor eficaz de la señal están matemáticamente relacionados, mediante el denominado factor de forma

Explique como es la respuesta de un galvanómetro ante una señal: senoidal y cuadrada.

El galvanómetro de movimiento D’Arsonval responde al valor promedio o de corriente continua de la corriente que circula por la bobina móvil. Si el galvanometro conduce una corriente alterna con medios ciclos positivos y negativos, el par producido será en una dirección para el ciclo positivo y en la otra para el negativo. Si la frecuencia de la señal es muy baja, la aguja oscilara hacia adelante y hacia atrás alrededor del punto cero de la escala del medidor. A altas frecuencias, la inercia de la bobina es tan grande que la aguja no puede seguir las rápidas inversiones en el par y vibra suavemente alrededor del cero. Para medir corriente alterna con un galvanómetro D’Arsonval, se deben diseñar algunos medios para obtener un par unidireccional que no se invierta cada medio ciclo. Un método es el de rectificación de la corriente alterna, de tal forma que la corriente rectificada deflecte la aguja.

Explique el principio, funcionamiento y aplicaciones de los instrumentos de: termopar, voltímetro de diodo, voltímetro selectivo y un medidor watt/hora.

Medidores de termopar:

Para medir corrientes alternas de alta frecuencia se utilizan medidores que dependen del efecto calorífico de la corriente. En los medidores de termopar se hace pasar la corriente por un hilo fino que calienta la unión de termopar. La electricidad generada por el termopar se mide con un galvanómetro convencional. En los medidores de hilo incandescente la corriente pasa por un hilo fino que se calienta y se estira. El hilo está unido mecánicamente a un puntero móvil que se desplaza por una escala calibrada con valores de corriente.

Voltímetro selectivo

Un analizador analógico, de espectro es un equipo electrónico que muestra la composición del espectro de ondas eléctricas, acústicas, ópticas, de radiofrecuencia, etc. Contrario a un osciloscopio un Analizador de Espectros muestra las ondas en el dominio de frecuencia en vez del dominio de tiempo. Puede ser considerado un voltímetro de frecuencia selectiva, que responde a picos calibrados en valores RMS de la onda. Los analizadores analógicos utilizan un filtro pasa banda de frecuencia variable cuya frecuencia central se afina automáticamente dentro de una gama de fija. También se puede emplear un banco de filtros o un receptor superheterodino donde el oscilador local barre una gama de frecuencias. Algunos otros analizadores como los Tektronix (de la serie RSA) utilizan un híbrido entre análogo y digital al que llaman analizador de Espectros "en tiempo real". La señales son convertidas a una frecuencia más baja para ser trabajadas con técnicas FFT o transformada rápida de Fourier desarrollada por Jean Baptiste Joseph Fourier, 1768-1830.

Medidor watt/hora

Los medidores de energía son los dispositivos diseñados para calcular la cantidad de energía eléctrica que usan las oficinas y residencias. Los medidores de kilovatios hora son un tipo frecuentemente usado de

...