UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

FACULTAD DE INGENIERIA: ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA, MECÁNICA Y MINAS

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

Curso : Laboratorio de Medidas eléctricas I

Docente : Jonny Ninantay Torres

Alumno : Fernando Lozano Inca

Código : 134172

Semestre : 2015-I

Fecha   : 6 de Mayo del 2015

CUSCO-PERU

2015

QUE ES PRESICION?

En ingeniería, ciencia, industria y estadística, se denomina precisión a la capacidad de un instrumento de dar el mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones. Esta cualidad debe evaluarse a corto plazo. No debe confundirse con exactitud ni con reproducibilidad.

LABORATORIO 1: DEFINICIONES DE EQUIPOS

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QUE ES EXACTITUD?

En ingeniería, ciencia, industria y estadística, se denomina exactitud a la capacidad de un instrumento de acercarse al valor de la magnitud real. La exactitud es diferente de la precisión. La exactitud depende de los errores sistemáticos que intervienen en la medición, denotando la proximidad de una medida al verdadero valor y, en consecuencia, la validez de la medida.1 2. Suponiendo varias mediciones, no estamos midiendo el error de cada una, sino la distancia a la que se encuentra la medida real de la media de las mediciones (cuán calibrado está el aparato de medición).

Esta cualidad también se encuentra en instrumentos generadores de magnitudes físicas, siendo en este caso la capacidad del instrumento de acercarse a la magnitud física real.

QUE ES RESISTENCIA SHUNT?

En electrónica, un shunt es una carga resistiva a través de la cual se deriva una corriente eléctrica. Generalmente la resistencia de un shunt es conocida con precisión y es utilizada para determinar la intensidad de corriente eléctrica que fluye a través de esta carga, mediante la medición de la diferencia de tensión o voltaje a través de ella, valiéndose de ello de la ley de Ohm (I = V/R).

Fig. . Una resistencia shunt.

CUANTOS TIPOS DE PUENTES CONOCE PARA ME DIR RESISTENCIA?

Conozco, los siguientes tipos de puentes.

PUENTE WHEATSTONE

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Un puente de Wheatstone se utiliza para medir resistencias desconocidas 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 de bajas medidas.

Disposición del Puente de Wheatstone

El puente de Wheatstone tiene cuatro ramas resistivas, una fuente de f.e.m (una  batería) y un detector de cero (el galvanómetro). Para determinar la incógnita, el puente debe estar balanceado y ello se logra haciendo que el galvanómetro mida 0 V, de forma que no haya paso de corriente por él. Debido a esto se cumple que:

Al lograr el equilibrio, la corriente del galvanómetro es 0, entonces:

Donde Rx es R4 (de la fig. 1), combinando las ecuaciones (7.1), (7.2) y (7.3) se obtiene:

Resolviendo:

Expresando Rx en términos de las resistencias restantes:

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R3 se denomina Rama Patrón y R2 y R1 Ramas de Relación.

El puente de Wheatstone se emplea en mediciones de precisión de resistencias desde  1 hasta varios M Ohm.

PUENTE DE THOMPSON (KELVIN)

El puente Kelvin es una modificación del puente Wheatstone y proporciona un incremento en la exactitud  de las resistencias de valor por debajo de 1. Puente de hilo (Thompson) En la figura 3 se muestra el circuito de puente de hilo, representado por la resistencia  Ry. Ry representa la resistencia del alambre de conexión de  R3 a  Rx. Si se conecta el galvanómetro en el punto m, Ry se suma a Rx, resultando una indicación por arriba de Rx. Cuando se conecta en el punto n, Ry se suma a la rama de R3, ya que R3 indicará más de lo real. Si el galvanómetro se conecta en el punto p, de tal forma que la razón de la resistencia de n a p y de m a p iguale la razón de los resistores R1 y R2.

Fig. 3

La ecuación de equilibrio queda:

Sustituyendo la ecuación (7.11) en la (7.12), se tiene

Operando queda

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Como conclusión, la ecuación (7.14) es la ecuación de equilibrio para el puente  Wheatstone y se ve que el efecto de la resistencia Ry se elimina conectando el galvanómetro  en el punto p.

PUENTE DE MAXWELL

Este puente de C.A. se utiliza para medir una inductancia desconocida en términos de una capacitancia conocida. Una de las ramas de relación tiene una resistencia y una capacidad en paralelo (Figura 4).

Fig. 4

Escribiendo la ecuación (7-21) en términos de Zx (impedancia de la rama desconocida)  se obtiene:

Al escribir utilizando la admitancia Y1:

Observando a la figura 7.12, se obtiene que:

Donde w es la frecuencia angular (2pf). Sustituyendo estos valores en (7-29) da:

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Cuya parte real es:

Y la imaginaria:

Cabe aclarar que las resistencias se expresan en ohms, las inductancias en henrys y las capacitancias en faradios. Limitaciones El puente de Maxwell se limita a la medición de  Q medio (1<Q<10). Esto se  fundamenta utilizando la ecuación (7.24), puesto que los ángulos de fase de R2 y R3 suman 0°  y la suma de los ángulos de las ramas 1 y 4 también será 0°, por lo tanto el ángulo de una  bobina de Q alto sería cercano a +90°, pero el ángulo de fase de la rama capacitiva debería  estar en –90° lo que significaría R1 muy grande lo que es poco práctico; por esta razón, para  estos valores de Q se utiliza el puente de Hay.

Ecuación (7.24).

Para  Q<1 existen problemas de convergencia debido a la aparición del denominado equilibrio deslizante por valores de Q bajos (se genera una interacción entre los controles). El procedimiento normal para equilibrar el puente de Maxwell consiste en ajustar R3 hasta que obtener el equilibrio inductivo y luego ajustar  R1 hasta obtener el equilibrio resistivo, repitiéndose este proceso hasta el equilibrio definitivo.

PUENTE DE HAY

Como primera característica de este puente, se puede mencionar su utilización para la  medición de inductancias. En la figura  5 se observa la configuración clásica del puente  Hay. A primera vista este puente no difiere demasiado de su equivalente de Maxwell, salvo  que en esta ocasión el capacitor C1 se conecta en serie con la resistencia R1, por lo tanto para  ángulos de fase grandes la resistencia  R1 debe tener un valor muy bajo. Es esta pequeña  diferencia constructiva la que permite su utilización para la medición de bobinas de Q alto (Q>10).

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Fig. 5

Si se sustituyen los valores de impedancias de las ramas del puente en la ecuación  general de equilibrio de los puentes de CA, se obtiene:

Sustituyendo los valores anteriores en la ecuación de equilibrio:

Si se distribuye: 

Separando los términos reales de los imaginarios:

Como en ambas ecuaciones (7.35) y (7.36) están presentes los términos  Lx y Rx, se deben resolver simultáneamente, entonces: 

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Como se puede observar en las expresiones (7.37) y (7.38) tanto la inductancia como la resistencia desconocida se encuentran en función de la velocidad angular w, por lo tanto sería necesario conocer con exactitud la frecuencia de la fuente de voltaje.

Observando la figura 6:

Se deduce que: 

Si los ángulos de fase son iguales, sus tangentes también lo son:

Si se reemplaza (7.39) en las igualdades (7.38), se obtiene:

Para Q>10, el término (1/Q2)<1/100, por lo tanto:

En resumen se puede decir que para la medición de inductores con Q alto (Q>10) se debe utilizar el puente Hay. En el caso de inductores de Q bajo (Q<10) el método apropiado es la medición a través del puente Maxwell. 

DEFIRNIR UN TELUROMETRO APLICACIONES Y USOS.

En el tema de la seguridad eléctrica un sistema de puesta a tierra es de vital importancia para brindar seguridad a las personas en primer lugar y para la protección de equipos sensible a las sobretensiones. El telurómetro es un aparato que nos permite realizar la medición de un SPAT para comprobar su correcto funcionamiento siendo así el principal indicador del estado del mismo.

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Un telurómetro es un equipo profesional para efectuar mediciones en Sistemas de Puesta a Tierra en parámetros de voltaje y resistencia.

TIPOS DE TELURÓMETRO

TELUROMERO ANALÓGICOLa forma y procedimiento para medir la resistencia del pozo es la misma la única diferencia es que el valor obtenido lo marcará la aguja y este dependerá de la escala que se este utilizando

Marca: TAE KWANGModelo: TKE-1030

TELURÓMETRO DIGITALSon lo que actualmente son mayormente utilizados y su utilización es mas precisa al arrojarnos un único valor en el displays eliminándose así los errores de medición por paralelaje

¿Para qué nos sirve averiguar conocer la resistencia del pozo a tierra?

Para mantener la seguridad de las personas que trabajen o estén en contacto con las instalaciones, se hace necesario un sistema de puesta a tierra así como mantener en condiciones óptimas de operación los distintos equipos de la red eléctrica.

Las distintas medidas que se hacen de la puesta a tierra y de la resistividad del terreno tienen por objeto garantizar ésta seguridad, no sólo en condiciones normales de funcionamiento, sino también ante cualquier circunstancia que anule el aislamiento de las líneas

Existen dos parámetros importantes a la hora de diseñar o efectuar el mantenimiento de un sistema de puesta a tierra: la resistencia de puesta a tierra (medida en ohmios) y la resistividad del terreno (medida en ohmios metro).

La resistividad del suelo es la propiedad que tiene éste para conducir electricidad, es conocida además como la resistencia específica del terreno, para nosotros nos es de mucha importancia el poder conocer estos datos ya que influirán mucho en las mediciones que realicemos.

Los telurómetros MRU-100/MRU-101. Estos telurómetros son portátiles y miden la resistencia de puesta a tierra y la resistividad por el método de Wenner.

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El método de Wenner consiste en medir la resistividad del suelo, para esto se insertan 4 electrodos en el suelo. Los cuatro electrodos se colocan en línea recta y a una misma profundidad de penetración, las mediciones de resistividad dependerán de la distancia entre electrodos y de la resistividad del terreno.

Personal que debe efectuar las mediciones

La persona que efectúa las mediciones debe ser un instalador eléctrico autorizado o personal técnicamente competente. Como tal instalador o técnico competente, conocerá las normas básicas de seguridad en el ámbito de este procedimiento y estará familiarizado con el manejo del telurómetro con el que se efectuarán las mediciones. Previo a cualquier medición, habrá leído y entendido este procedimiento o habrá solicitado la oportuna formación adicional al respecto.

MEGOMETRO El término megóhmetro hace referencia a un instrumento para la medida del aislamiento eléctrico en alta tensión. Se conoce también como "Megger", aunque este término corresponde a la marca comercial del primer instrumento portátil medidor de aislamiento introducido en la industria eléctrica en 1889. El nombre de este instrumento, megóhmetro, deriva de que la medida del

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aislamiento de cables, transformadores, aisladores, etc. se expresa en megohmios (MΩ). Es por tanto incorrecto el utilizar el término "Megger" como verbo en expresiones tales como: se debe realizar el megado del cable... y otras similares. El Megóhmetro o megger es un aparato que permite establecer la resistencia de aislamiento existente en un conductor o sistema de tierras. Funciona en base a la generación temporal de una sobrecorriente eléctrica la cual se aplica al sistema hasta que se rompe su aislamiento, al establecerse un arco eléctrico… PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO: Este instrumento basa su funcionamiento en una fuente de alta tensión pero poca energía, de forma tal que colocando una resistencia en los bornes de la fuente podemos observar que la tensión en la fuente disminuye, logrando una fracción de la tensión que la fuente es capaz de generar en vacío. Mientras menor es el valor de la resistencia colocada, tanto menor es la tensión suministrada por la fuente. Entonces censando la tensión producida por la fuente y asociándolos a valores de resistencias correspondientes, podemos estimar el valor de la resistencia colocada para su medición. En los instrumentos antiguos la fuente de tensión era a manivela, en los actuales se ha reemplazado por dispositivos electrónicos. El diagrama y procedimiento de funcionamiento es el del instrumento construido con dispositivos electrónicos. DIAGRAMA EN BLOQUES:

PROBADOR DE AISLAMIENTO (MEGOMETRO)

ESQUEMA DEL VERIFICADOR:

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Criterio para la elección del instrumento para la evaluación del nivel de aislamiento La cantidad que se quiere medir. El entorno, la resolución precisión y el margen y escala. Características de respuesta. Calibración. Interferencias y ruidos.

C.-ELEMENTOS A UTILIZAR: Megometro. Transformador de potencia. Motor de corriente continúa. Motor de corriente alterna.

D.-PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN: D.-1verificamos la información del megometro a aplicarse para determinar la evaluación del nivel de aislamiento del equipo asignado. MEGÓHMETROELECTRÓNICODE ALTA TENSIÓN HASTA 20kV ALCANCE HASTA 4.000.000MW 4 TENSIONES DE PRUEBA 5KV, 10KV, 15KV Y 20KV BORNE GUARD BATERÍA RECARGABLE MÚLTIPLES RANGOS DE MEDICIÓN AUMENTAN LA PRECISIÓN DEL EQUIPO PORTÁTIL, SEGURO Y ROBUSTO PRUEBA DE BATERÍA

El megóhmetro de alta tensión MI-20KVe es un instrumento verdaderamente portátil que permite realizar mediciones de resistencias de aislación con tensión de prueba de hasta 20kV. Utiliza una moderna tecnología que proporciona mediciones confiables de resistencias de aislación de hasta 4.000.000MW con cuatro tensiones de prueba: 5kV, 10kV, 15kV, 20kV

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Las lecturas se realizan en un indicador analógico con escala amplia y de fácil lectura. Este equipo es especialmente indicado para probar la resistencia de aislación en las líneas de transmisión y distribución de media tensión, aérea o subterránea, ya que permite realizar la prueba con tensiones próximas a las de trabajo. También es un excelente auxiliar en la detección de fallas de aislación en cables. Para maximizar la seguridad del operador este equipo está construido dentro de un gabinete plástico de alta rigidez dieléctrica. Un indicador luminoso advierte sobre la presencia de tensiones peligrosas tanto en el equipo como en el elemento bajo prueba, y se apaga solo cuando el proceso de descarga se haya completado. Este megóhmetro posee borne GUARD que permite eliminar el efecto de resistencias parásitas y de corrientes superficiales sobre la resistencia de aislación que se desea medir. Por sus dimensiones y peso reducidos, autonomía de alimentación y robustez mecánica, este megóhmetro es muy adecuado para el uso en trabajos de campo, en condiciones ambientales severas.

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