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Circuitos Eléctricos I

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LABORATORIO Nº1 RECONOCIMIENTOS DE MATERIALES I.

OBJETIVOS 

II.

Conocer las características del transistor cuando opera en las zonas de corte y saturación.

MATERIALES Y EQUIPOS A UTILIZARSE      

Autotransformador Voltímetro Amperímetro Wattmetro Reostatos Mutltitester

OSCAR ! AUTOTRANSFORMADOR 

a) b) c) d)

CLASIFICACIÓN: SENSIBILIDAD: RESISTENCIA INTERNA: ESCALA:

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e) ERROR

VOLTÍMETRO 

Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico.



El voltímetro por lo tanto revela el voltaje; es decir, la cantidad de voltios.

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Los voltímetros tienen que contar con una resistencia eléctrica elevada para que al ser conectados al circuito para realizar la medición, no generan un consume que lleve a medir la tensión de manera errónea.

a) CLASIFICACIÓN: Hay dos tipos de voltímetros: analógicos y digitales: - Digitales - Analógicos Voltímetros digitales: 

Los voltímetros digitales son hoy ampliamente utilizados para la medición de múltiples cálculos como tensión, corriente y resistencia.



Del mismo modo, el voltímetro digital también se ha convertido en una opción popular.

Voltímetros analógicos: 

Son excelentes para la medición de tensión, corriente, resistencia, frecuencia y potencia de la señal.



Tiene comprobación de diodos, un voltímetro analógico es más preciso que el uso de un voltímetro digital en esta comprobación.



Los problemas de cortocircuito se pueden encontrar con una mejor salida mediante un voltímetro analógico. Al igual que la versión digital, la mayoría de las versiones avanzadas de voltímetros analógicos tienen grandes características como condensador, diodo y nodos de prueba.

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b) SENSIBILIDAD: 

Aquí la sensibilidad está expresada en ohmios por voltio, o sea, la resistencia del instrumento. Para que el voltímetro sea preciso que este tome una corriente muy baja del circuito, lo cual se obtiene mediante una alta resistencia.

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El número de ohmios por voltio de un voltímetro se obtiene dividiendo la resistencia total del instrumento entre el voltaje máximo que puede medir.

Ejemplo: Para un trabajo general en electrónica, un voltímetro debe tener como mínimo una sensibilidad de 1,000 ohmios por voltio. c) RESISTENCIA INTERNA: 

Los voltímetros de mejor calidad tienen una resistencia interna muy grande. Depende de los datos ya dados.

d) ESCALA: 

Escala de 0 – 750 V

Alcance: Al igual que en los amperímetros podemos ampliar el campo de medida de un voltímetro. En este caso para conseguir dicha ampliación tenemos que conectar resistencias en serie. Sin ninguna resistencia adicional estos voltímetros pueden medir valores de hasta 0,1 V. Podemos llegar a medir valores de hasta 750 V pero, a partir de los 500 V aproximadamente, debemos colocar las resistencias adicionales fuera del voltímetro para que no se produzcan errores debido al calentamiento. Todo lo dicho hasta ahora se refiere a la medida de tensiones en corriente continua, pero también podemos medir tensiones en corriente alterna introduciendo pequeños cambios. e) ERROR: 

La precisión define la “clase del instrumento” y está indicada en error relativo absoluto (porcentual absoluto) referido al valor máximo de la escala y especificado para cada rango o escala. El error absoluto máximo de una medida en esa escala se halla aplicando el error relativo a fondo de escala.

Ejemplo: Para un “clase 2” en la escala de rango 0-250V. El fabricante asegura una precisión porcentual absoluta 2%. Por lo tanto el error absoluto en esa escala será = 2% . 250 = ± 5V. En una medida de 230 V tendremos una imprecisión de ± 5V. El mismo que tendremos en una medida de 20 V en esa escala; es decir, ± 5V.

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AMPERÍMETRO 

Un amperímetro es un dispositivo que permite realizar la medición de los amperios que tiene la corriente eléctrica. Para comprender con precisión el significado del concepto debemos, por lo tanto, saber qué son los amperios y qué es la corriente eléctrica.



La corriente eléctrica se produce por el movimiento de cargas eléctricas en un material. Se trata de una magnitud que refleja la electricidad que, en una unidad de tiempo, fluye por el material conductor. El amperio, en este marco, es la unidad que permite cuantificar la intensidad de la corriente.

a) CLASIFICACIÓN: Los sistemas de medida más importantes son los siguientes: - Magnetoeléctrico - Electromagnético - Electrodinámico - Digital - Rectificador Cada una de ellas con su respectivo tipo de amperímetro.

Amperímetros magnetoeléctricos: 

Para medir la corriente que circula por un circuito se tiene que conectar el amperímetro en serie con la fuente de alimentación y con el receptor de corriente. Así, toda la corriente que circula entre esos dos puntos va a pasar antes por el amperímetro.



Estos aparatos tienen una bobina móvil que está fabricada con un hilo muy fino (aproximadamente 0,05 mm de diámetro) y cuyas espiras, por donde va a pasar la corriente que se quiere medir, tienen un tamaño muy reducido. Por todo esto, se puede decir que la intensidad de corriente, que va a poder medir un amperímetro cuyo sistema de medida sea magnetoeléctrico, va a estar limitada por las características físicas de los elementos que componen dicho aparato.

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

El valor límite de lo que se puede medir sin temor a introducir errores va a ser alrededor de los 100 miliamperios, luego la escala de medida que se va a usar no puede ser de amperios sino que debe tratarse de miliamperios. Para aumentar la escala de valores que se puede medir, se puede colocar resistencias en derivación, pudiendo llegar a medir amperios (aproximadamente hasta 300 amperios).



Las resistencias en derivación pueden venir conectadas directamente en el interior del aparato o se pueden conectar externamente.

Amperímetros electromagnéticos: 

Los amperímetros más utilizados se basan bien en las interacciones entre campos magnéticos y corrientes, bien en los efectos térmicos de éstas. Entre los primeros se destacan los de cuadro móvil, los electrodinámicos y los de hierro móvil.



Los amperímetros de cuadro móvil constan de un imán fijo entre cuyos polos se encuentra una bobina móvil. Cuando la corriente que se mide pasa por la bobina, el campo magnético del imán fijo determina la aparición de un par de fuerzas que desplazan la bobina en proporción directa a la intensidad de la corriente.



Los amperímetros electrodinámicos son semejantes a los anteriores, con la salvedad de que en este caso el campo magnético lo crea una bobina fija unida en serie a la móvil. La desviación resulta entonces proporcional al cuadrado de la intensidad. En los amperímetros de hierro móvil el campo creado por una bobina fija unida al circuito desvía una pieza de hierro dulce provista de un resorte recuperador.



Los amperímetros térmicos aprovechan los cambios de temperatura asociados al desprendimiento de calor por efecto Joule en algún elemento del circuito. Los más modernos están provistos de un par termoeléctrico conectado a un mili voltímetro.

Amperímetros electrodinámicos: 

Los amperímetros con sistema de medida "electrodinámico" están constituidos por dos bobinas, una fija y una móvil.

Amperímetros digitales: 

Estos amperímetros utilizan una resistencia de derivación y un convertidor analógico-digital (ADC).

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Amperímetros rectificadores: 

Se utilizan para la medición de corriente alterna que está conectada a la corriente secundaria de un transformador de corriente, la corriente secundaria es mucho menor que la primaria y está conectada con un puente rectificador a un amperímetro de bobina móvil.

b) SENSIBILIDAD: 

Ejemplo:

La sensibilidad está relacionada con la máxima corriente que puede medir en su menor escala. Si las escalas son 0 - 0,5 mA; 0 - 10 mA; 0 - 15 mA, entonces su sensibilidad es de 0,5 Ma.

c) RESISTENCIA INTERNA: 

En el amperímetro debe ser una mínima resistencia (por debajo de 1 ohmio) ya que medirá resistencias, sino el aparato competirá con sí mismo a la hora de dar lecturas. En los voltímetros lo opuesto, pues debe dar información de diferencias de potencial para lo cual necesita una resistencia amplificada. d) ESCALA:

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Con una escala de 0 – 5 Amp e) ERROR:

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Presenta cierto error de precisión.

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WATTMETRO 

Es un instrumento electrodinámico para hacer la medición de la potencia eléctrica en el suministro de energía de un circuito eléctrico, que además es multifuncional ya que mide con precisión la corriente continua



Dicho dispositivo consiste en un par de bobinas fijas (bobinas de corriente) y una bobina móvil (bobina potencial).



Instrumento de medición eléctrico que mide la potencia eléctrica, este está constituido por un voltímetro y un amperímetro ya que relacionados estos con la siguiente fórmula nos da como resultado la potencia.

a) CLASIFICACIÓN: El wattmetro se clasifica en dos tipos: -

Análogos (Analógicos) Digitales (Electrónico)

Wattmetro analógico: 

En los wattmetros analógicos la bobina móvil tiene una aguja que se mueve sobre una escala para indicar la potencia medida. Una corriente que circule por las bobinas fijas genera un campo electromagnético cuya potencia es proporcional a la corriente y está en fase con ella. La bobina móvil tiene, por regla general, una resistencia grande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella.



El resultado de esta disposición es que en un circuito de corriente continua, la deflexión de la aguja es proporcional tanto a la corriente como al voltaje, conforme a la ecuación 𝑊 = 𝑉. 𝐴 o 𝑃 = 𝐸. 𝐼



En un circuito de corriente alterna la deflexión es proporcional al producto instantáneo medio del voltaje y la corriente, midiendo pues la potencia real y posiblemente (dependiendo de las características de cargo) mostrando una lectura diferente a la obtenida multiplicando simplemente las lecturas arrojadas por un voltímetro y un amperímetro independientes en el mismo circuito.

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Wattmetro electrónico: 

Los wattmetro electrónicos se usan para medidas de potencia directas y pequeñas o para medidas de potencia a frecuencias por encima del rango de los instrumentos de tipo electrodinamómetro.



Cuenta con placas conductoras separadas entre sí por el vacío o por un material de tipo dieléctricos. Al ser llevadas ante un voltaje o diferencia de potencial, dichas placas adquieren cargas eléctricas tanto negativas como positivas.



El rango de frecuencia puede llegar hasta los 20 megahercios. Pero para lograr eso se tiene que hacer uso de los llamados “tubos de pentodos”, de lo cual vienen a sustituir a los más tradicionales triodos.



Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío

b) SENSIBILIDAD: 

La sensibilidad de un instrumento se determina por la intensidad de corriente necesaria para producir una desviación completa de la aguja indicadora a través de la escala. El grado de sensibilidad se expresa de dos maneras, según se trate de un amperímetro o de un voltímetro. c) RESISTENCIA INTERNA:



Se presenta una resistencia de aislamiento, más de 10M-ohmios en 500V en corriente continua entre el circuito eléctrico y el protector. d) ESCALA:

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La escala prácticamente lineal y tiene 120 divisiones equidistante. Con un rango de frecuencia en DC de 25 a 1000 Hz.

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e) ERROR 

Con una precisión de 0.5% a máxima escala.

f) 

MANTENIMIENTO:

Al almacenar el este instrumento y poder proporcionar su larga vida operacional, es necesario evitar zonas que sean: -

Muy húmedas Sujetas a la luz solar Cerca de fuente de calor con altas temperaturas Zonas sujetas a vibraciones

REOSTATOS 

Es el elemento de un circuito eléctrico que permite variar la magnitud de su resistencia mediante el giro de un eje o el deslizamiento de un cursor.



Por tanto un reóstato es un resistor cuyo valor de resistencia es variable y se utiliza para variar niveles de corriente. Este componente se utiliza circuitos de corrientes considerables, ya que pueden disipar más potencia



El reóstato va conectado en serie con el circuito y se debe tener cuidado de que su valor (ohmios) y la potencia (Watts (vatios)) que puede aguantar sea el adecuado para soportar la corriente (I) en amperios (ampere) que va a circular por él.

a) CLASIFICACIÓN: Se clasifican en dos tipos: -

Electrónicos Mecánicos

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Reóstatos electrónicos: 

Tienen la capacidad de limitar la onda de intensidad, generando así un considerable ahorro de energía.

Reóstatos mecánicos:



Es este tipo es la más común, basada en una resistencia por la cual pasa la corriente sin suponer un ahorro energético.

b) APLICACIONES 

Siendo entre ellos de la marca GANZ (baja): -

Marca: Tipo: N: R: Vns2: GYEV: SuLy: In:

Conexión de un reóstato como resistencia fija Conexión de un reóstato como resistencia variable. Conexión de un reóstato como potenciómetro. Regulación de velocidad en el motor universal. Arranque de motores de corriente continua por reóstatos.

GANZ (baja) TE 0.4 83.66 89 Ω 250 73 3 1.7

c) RESISTENCIA INTERNA / ERROR: El reostatos es un instrumento en el cual es graduada manualmente a conveniencia del desarrollo del experimento.

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DAVID ! MULTITESTER 

a) b) c) d) e)

CLASIFICACIÓN: SENSIBILIDAD: RESISTENCIA INTERNA: ESCALA: ERROR:

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III.

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CIRCUITO DE PRUEBA

Inductor Variable

Terminal

Voltimetro

Amperimetro

Bobina

Resistor

IV.



CONCLUSIONES

Durante el desarrollo del circuito se debe tener en cuenta que tanto el voltímetro como el amperímetro presentan cierta vulnerabilidad al recalentamiento, que por consecuencia las agujas de los instrumentos se pueden des-calibrar.

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