Ampliación del alcance del voltímetro con resistencia adicional
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16.12.4)Medida de resistencia de una toma tierra:
En las instalaciones eléctricas siempre existe el riesgo de que alguno de los conductores activos se ponga en contacto con alguna chapa metálica. En estos casos aparece en la chapa metálica una tensión respecto a tierra que, al ser tocada por nosotros nos electrocutaríamos. Para evitarlo Es imprescindible que la resistencia de la toma tierra sea lo mas baja posible. El valor de la resistencia a tierra depende fundamentalmente de la naturaleza del terreno, de los electrodos utilizados y de la calidad del contacto entre el electrodo y el terreno. Una vez realizada la toma a tierra hay que medir su resistencia para comprobar si su valor óhmico se encuentra según lo requerido para evitar accidentes. Los valores que se recomiendan para la resistencia de tierra según el uso que se le valla a dar son ( edificios de viviendas: 80 ohmios; edificios con pararrayos :15 ohmios; Instl de máxima seguridad de 2 a 5 ohmios; Instalaciones de ordenadores de 1 a 2 ohmios.) Para la medida de la resistecia de tierra se usa el TELUROMETRO: consiste en clavar una serie de picas auxiliares a una determinada distancia de la toma de tierra.
16.1)Errores en la medida:
Siempre que vallamos a tomar una medida eléctrica, nunca conseguiremos un valor exacto lla que por causas tanto del aparato como humanas siempre hay un error.16.1.1)Errores absolutos y relativos:
Es la diferencia entre el valor leído por el aparato y el valor real de la medida: error absoluto= valor leído-valor real. Para obtener el valor mas próximo al real utilizaremos un aparato de medida patrón en el laboratorio.16.1.2) Precisión de un aparato de medida:
Cuanto mas preciso mas nos acercaremos a la medida real. Para ello según su precisión el aparato lo dividiremos en clases. Esto lo calcularemos así: Clase= (error absoluto máximo/tensión máxima) por 100. Cada aparato en su placa carácterística nos indica que clase es dicho aparato. En el mercado existen las siguientes clases de precisión: 0,1, 0,2, 0,5, 1, 1,5, 2,5, 5. Nos ceñiremos a la precisión, es decir, si son medidas que requieran una gran precisión utilizaremos los aparatos con clase 0,1, 0,2 o 5.16.2) Normas generales para la toma de medidas eléctricas:
Antes de utilizar la medida de una magnitud eléctrica habrá que tener en cuenta unas normas para un mejor resultado. Algunas de estas normas son: 1)No todos los aparatos miden tanto en c.C como en c.A por ello debemos elegir el aparato adecuado. 2)Hay que tener el campo de medida que vallásemos a medir como por ejemplo si cogiésemos un voltímetro de c.C para medir la tensión de una pila cogeríamos un voltímetro con un campo de medida de 0-5V, pero si llegásemos a coger un voltímetro con un campo de medida de 0-300v apenas apreciaríamos la medida en la escala. 3)Cuanto mas preciso es el aparato mas caro es. Así por ejemplo perderíamos el tiempo si utilizásemos un aparato con precisión 0,1 para la tensión en una línea de suministro eléctrico. 4)Hay que ser ordenado y tomarse su tiempo, así como ir apuntando los valores en algún formulario. 5)Hay que procurar que los aparatos no pierdan precisión (para ello con el aparato de medida patrón se calibran de nuevo). 6)Si el aparato es de aguja hay que tener en cuenta su posición (la cual aparece inscrita en el mismo aparato) para medir, ya que la aguja por su propio peso puede variar la medida. 7)Los analógicos tenemos que calcular cuanto vale cada división. EJ: La pantalla de un voltímetro con un campo de medida de 0-500V: k=fondo de escala/numero total de divisiones. Si queremos averiguar cuanto vale la medida:Medida= numero total de divisiones por k.
16.3)Instrumentos de medida analógicos y digitales:
Los analógicos son aquellos que mediante una aguja nos indica la medición en cambio los analógicos son aquellos en los cuales lla me aparece directamente la medición con una cifra y son los mas utilizados lla que estos lla vienen con circuitos integrados y son mas resistentes y precisos. Los analógicos funcionan de la siguiente manera: La corriente pasa por una bobina que puede girar sobre un eje. Esta bobina a su vez se introduce en un campo magnético producido por un imán. La corriente a medir genera en la bobina móvil otro campo magnético que, al interactuar con el campo fijo del imán, produce una fuerza que hace que la bobina gire en un sentido determinado. Esta bobina se conecta a la aguja la cual tiene otro muelle que contrarresta ese movimiento el cual es proporcional al estiramiento (esta calculado). La fuerza que hace girar la aguja es proporcional a la corriente a medir. Cuando las fuerzas antagonistas se igualan se obtiene una medida representada por la aguja en la escala. Los digitales: no necesitan ningún elemento mecánico. Esto se sustituye por circuitos integrados. El resultado de la medida se representa con un display de 7 segmentos en forma de números. Sus ventajas: Son mas precisos que los analógicos. La lectura de la medida es mucho mas cómoda lla que no interpretamos nada leemos directamente la medida. Son muy robustos y aguantan fuertes impactos y vibraciones sin alterar su funcionamiento ( ya que no hay elementos móviles).16.5 Medida de intensidad de corriente:
Se realiza con el amperímetro. Se conecta en serie con el circuito cuya corriente se quiere medir. Es aconsejable que la preferible que la resistencia sea mínima así se evitan caídas considerables de tensión en el amperímetro y consumos de potencia elevadas. Para medidas de c.A da igual la polaridad de conexión. Para C.C hay que conectar el amperímetro como nos indique el mismo, de no hacerlo así la aguja marcará datos negativos. Cuando queremos medir grandes intensidades es difícil encontrar aparatos de medida adecuados entonces se recurren a sistemas de apoyo que consiguen cumplir el alcance de medida sin cambiar el amperímetro. Para corriente continua se emplean los shunts y para C.A transformadires de intensidad.16.5.1) Ampliación del alcance de un amperímetro mediante shunt:
Este dispositivo consiste en conectar una resistencia en paralelo, con el amperímetro que consiga desviar parte de la corriente que se quiere medir. (Supongamos que disponemos de un amperímetro con un alcance de 50a necesitamos incorporar a un amperímetro de cuadro para saber la medida de la intensidad de la corriente en un sistema de generación: alcance del amperímetro 50A potencia instalada 6 kw y ta tensión de alimentación es de 24 voltios en C.C. Esto seria igual a intensidad es igual a potencia entre vatios y me sale los amperios totales por lo k la resistencia shunt deberá desviar 200A ya que el amperímetro solo es capaz de medir 50A).16.5.2) Ampliación del alcance de amperimetros mediante transformadores de intensidad:
Solo funcionan en C.A. Consta de dos circuitos: el primario que se conecta en serie con la línea donde se quiere medir la corriente, y el secundario, que se conecta entre los dos extremos del amperímetro. El transformador de intensidad lo que hace es que por el circuito secundario, donde se conecta el amperímetro, circule una corriente mas reducida y proporcional a la corriente del primario conectado con el circuito a medir. Así se reduce considerablemente la corriente por el amperímetro. Debemos conocer la relación de transformación para poder mas adelante interpretar la medida y es una relación entre la corriente que pasa por el primario y la del secundario (m=I sub uno/I sub dos). En las placas de los transformadores de intensidad nos indica los calores de la intensidad nominal del primario y del secundario por ejemplo: 100/5A primario 100A secundario 5A. (5,10,15,20,25...). Ventajas: Tiene la posibilidad de medir grandes corrientes con aparatos de medidad de bajo alcance. Ademas de poder usarlos en líneas de A.T con aparatos de B.T son mas sencillos y mas baratos. (Nunca se debe desconectar el amperímetro del secundario sin previamente haber cortocircuitado las bornes de aquel. Esto es pork se crean tensiones muy elevadas en el secundario k podrían afectar al usuario y al transformador. También se coneta a tierra uno de los terminales del secundario así evitamos la apariion de tensiones elevadas ante un fallo de aislamiento entre el primario y el secundario).16.6) Medidas de tensión:
Se realiza mediante el voltímetro. Es necesario que la resistencia del instrumento sea alta para así evitar consumos de corriente y potencias elevadas. Se conecta en paralelo.16.6.1) Ampliación del alcance de un voltímetro mediante resistencias adicionales en serie:
Se conecta una resistencia en serie con el voltímetro con el fin de conseguir una caída de tensión que haga que la tensión que aparece en bornes del voltímetro quede reducida proporcionalmente repecto a la tensión a medir.16.6.2) Ampliación del alcance de un voltímetro mediante transformadores de tensión:
Consta de dos circuitos el primario que se conecta entre los extremos de la línea donde se quiere medir la tensión y el secundario que se conecta entre los extremos del voltímetro. Esto consigue que por el circuito secundario (donde se conecta el voltímetro) aparezca una tensión mas reducida y proporcional a la del primario (así se consigue reducir considerablemente la tensión por el voltímetro). Hay que conocer la proporción para interpretar despuçes la medida (m= tension1º/tension2º). Los valores de tensión nominal aparecen en inscrita en los transformadores por ej: 5500/110V primario 5500 secundario 110V (tensiones primarias: 110, 230, 380, 440, 2200, 3300....V). Por seguridad hay que conectar a tierra uno de los terminales del secundario para evitar tensiones elevadas. Es importante conocer la potencia nominal que puede proporcionar el transformador de tensión a los aparatos de medida (10, 15, 25, ...VA).16.8) Medidas de potencia:
El vatímetro se puede utilizar tanto para C.C como para C.A. Está formado por un circuito amperimétrico el cual conectamos en serie con la línea (resistencia baja) y un circuito voltimétrico el cual conectamos en paralelo ( resistencia muy alta) en C.C el vatímetro nos multiplica directamente tensión por intensidad y en C.A alterna tensión por intensidad por coseno de fi. Para calcular la constante deberemos multiplicar el alcance de la tensión por el alcance de la intensidad y dividirlo entre el número de divisiones. Para aumentar el alcance en C.A se utilizan transformadores de medida.16.8.1) Medida de la potencia reactiva con vármetro:
Es un vatímetro con inductancias o condensadores en serie con la bobina voltimétrica con el fin de desfasar 90º la tensión de la intensidad. Por ello el aparato directamente nos calcula tensión por intensidad por coseno de fi (potencia reactiva VAR).16.8.2) Medida de la potencia activa en C.A trifásica:
Con cargas desequilibradas:
Se utilizaran tres vatímetros que se conectaran en las fases y el neutro. Como son desequilibradas la potencia activa total sera el resultado de la suma de todas las potencias marcadas por los tres vatimetros.Con cargas equilibradas:
En este caso solo utilizaremos un vatímetro y la medida k nos de (al ser equilibradas) la multiplicamos por tres.Medidas de potencia activa para sistemas sin neutro: cargas equilibradas:
Al no tener neutro le conectamos dos lineas adicionales Z1 y Z2 del mismo valor que la bobina voltimetrica así se crea un neutro artificial. Tensión lineal por intensidad por coseno de fi esto es la lectura de una fase pues solo nos quedaría multiplicarlo por tres lla que son equilibradas.Medidas de potencia activa para sistemas sin neutro: Cargas desequilibradas:
En este caso se crea el neutro conectando los vatimetros así se consigue medir la potencia de cada una de las cargas. Lo único que hay que hacer sumar las medidas de cada matimetro. En este caso deveremos sumar cada medidad dada por cada vatímetro para consequir la potencia total.16.9) Medida de energía en sistemas trifásicos:
La medida de energía eléctrica se lleva a cabo mediante contadores. Estos lo que nos permiten es realizar el producto de la potencia por el tiempo. Para ello se utiliza un vatímetro. L os mas utilizados son los de inducción. Los contadores trifásicos se conectan de la misma forma que los vatímetros.16.10) Medida de la frecuencia:
Se mide mediante el frecuencímetro. Se conecta entre los extremos de las fases de la red cuya frecuencia se quiere medir. Existen dos tipos de lamina bivrante y de bobina móvil con convertidor interior de frecuencia a C.C. Para medidas altas el frecuencímetro se interconecta mediante transformadores de tensión.16.11) Medida del factor de potencia:
El aparato k mide facto de potencia es el fasímetro basados en sistemas de medida móvil con convertidor de ángulo de fase a C.C de función lineal. Se conecta como un vatímetro lla k también posee circuitos amperimetricos y voltimetricos.