Mediciones 4.docx

4.- medición de parámetros y variables eléctricas 4.1.- Puentes de corriente directa. 1.- Puente de Wheatstone El puente de Wheatstone puede utilizarse de varias maneras para medir la resistencia eléctrica: * Para determinar el valor absoluto de una resistencia mediante comparación con otra resistencia conocida * Para determinar cambios relativos en la resistencia Esta última aplicación es la que se utiliza con las galgas extensométricas, ya que permite medir con elevada exactitud cambios relativos en la resistencia de una galga extensométrica, normalmente del orden de entre 10-4 y 10-2 Ω/Ω. La imagen de más abajo muestra dos ilustraciones del puente de Wheatstone que, desde el punto de vista eléctrico, son idénticas: la figura a) muestra la representación habitual en rombo; la figura b) es una representación del mismo circuito más clara para personas no familiarizadas con los circuitos eléctricos. Los cuatro brazos o ramales del circuito del puente están formados por las resistencias R1 a R4. Los puntos 2 y 3 del puente designan las conexiones de la tensión de alimentación del puente Vs. La tensión de salida del puente V0, es decir, la señal de medida, se encuentra disponible en los puntos 1 y 4. El puente de Wheatstone es un instrumento de gran precisión que puede operar en corriente continua o alterna y permite la medida tanto de resistencias óhmicas como de sus equivalentes en circuitos de comente alterna en los que existen otros elementos como bobinas o condensadores (impedancias).

Para determinar el valor de una resistencia eléctrica bastaría con colocar entre sus extremos una diferencia de potencial (V) y medir la intensidad que pasa por ella (I), pues de acuerdo con la ley de Ohm, R=V/I. Sin embargo, a menudo la resistencia de un conductor no se mantiene constante -variando, por ejemplo, con la temperatura y su medida precisa no es tan fácil. Evidentemente, la sensibilidad del puente de Wheatstone depende de los elementos que lo componen, pero es fácil que permita apreciar valores de resistencias con décimas de ohmio. Cuando el puente se encuentra en equilibrio: R1 = R2 y Rx = R3 de donde R1 / Rx = R2 / R3. En este caso la diferencia de potencial (la tensión) es de cero "0" voltios entre los puntos A y B, donde se ha colocado un amperímetro, que muestra que no pasa corriente entre los puntos A y B (0 amperios). Cuando Rx = R3, VAB = 0 voltios y la corriente = 0 amperios. Si no se conoce el valor de Rx, se debe equilibrar el puente variando el valor de R3. Cuando se haya conseguido el equilibrio, Rx será igual a R3 (Rx = R3). R3 debe ser una resistencia variable con una carátula o medio para obtener valores muy precisos. Nota: No existe ninguna regla generalmente aceptada para la designación de los componentes y las conexiones del puente. En la literatura se pueden encontrar todo tipo de designaciones, que tienen su reflejo en las ecuaciones del puente. Por lo tanto, para evitar errores de interpretación es esencial que las designaciones y los subíndices utilizados en las ecuaciones se correspondan con las posiciones en el circuito del puente.

2.- puente de Thomson (doble) Dentro del grupo de circuitos tipo puente para medir resistencias se encuentra el doble puente de Kelvin (figura 1) se utiliza para la medida precisa de resistencias de cuatro terminales de baja resistencia en el rango de 1μΩ hasta 10Ω. La resistencia a medir, X, y la resistencia patrón, S se conectan en serie formando una malla que contiene la fuente de alimentación, un amperímetro, una resistencia variable y un link de baja resistencia l. Las resistencias A, B, A′ y B′ se conectan a los terminales de potencia de las resistencias X y S como se muestra en la figura 1.

La ecuación de equilibrio del doble puente de Kelvin es: •

Ecuación general:

•

Si

Para obtener la ecuación de equilibrio del puente bastará con aplicar la transformación triángulo-estrella a las resistencias A′, B′ y l para obtener de nuevo un puente de Wheatstone (figura 2).

Los valores de R1, R2 y R3 toman los valores de

Aplicando la condición de equilibrio del puente de Wheatstone

Despejando la resistencia incógnita

Sustituyendo los valores de R2 y R3 se obtiene la ecuación de equilibrio del puente

Si la proporción entre la resistencia A′ y B′ es igual a la proporción de las resistencias

La ecuación de equilibrio del puente se convierte en

La igualdad de la proporción entre las resistencias A, B, A′ y B′ debe verificarse después de que se equilibre el puente quitando el link de baja resistividad, l. Si se cumple que

el puente se mantendrá equilibrado.

Las resistencias de los conductores r1, r2, r3 y r4 entre el puente y los terminales de potencia de las resistencias X y S pueden provocar el desequilibrio del puente a menos que mantengan la misma proporción que las resistencias de las ramas a las que están conectadas. Cuando existe un desequilibrio provocado por las resistencias de los conductores este se puede compensar añadiendo una resistencia en paralelo a A′ o B′ hasta conseguir de nuevo el equilibrio en el puente cuando el link de baja resistividad está desconectado. Dos de las resistencias del mismo lado de un rama poseen valores fijos de 10, 100 o 1000Ω (en la figura 1 podrían ser las resistencias B y B′). El equilibrio del puente se obtiene ajustando el valor de las resistencias de los otros brazos, Ay A′, ya que se puede seleccionar su valor hasta los 1000Ω en pasos de 0.1Ω.

Como en el caso del Puente Wheatstone, la conexión de la batería debe ser reversible y con dos bornes independientes entre sí para eliminar los posibles errores termoeléctricos.

Puente de Kelvin o Thompson El puente Kelvin es una modificación del Wheatstone y proporciona un gran incremento en la exactitud de las mediciones de resistencias de valor bajo, y por lo general inferiores a 1 ohm. Considérese el circuito puente de la figura, donde Ry representa la resistencia del alambre de conexión de R3 a Rx. Son posibles dos conexiones del galvanómetro, en el punto m ò en el punto n. Cuando el galvanómetro se conecta en el punto m, la resistencia Ry del alambre de conexión se suma a la desconocida Rx, resultando una indicación por arriba de Rx.

Cuando la conexión se hace en el punto n, Ry se suma a la rama del puente R3 y el resultado de la medición de Rx será menor que el que debería ser, porque el valor real de R3 es más alto que su valor nominal debido a la resistencia Ry. Si el galvanómetro se conecta en el punto p, entre m y n, de tal forma que la razón de la resistencia de n a p y m a p iguale la razón de los resistores R1 y R2, entonces. (Rnm=R1)/ (Rmp=R2) (1) La ecuación de equilibrio para el puente da: Rx+Rnp=R1/R2 (R3+Rmp) (2) Al sustituir la ecuación (1) en la, se tiene Rx+R1/ (R1+R2) Ry=R1/R2 (R3+R2/ (R1+R2) Ry)

4.2.- puentes de corriente alterna. Puente de Maxwell El puente de Maxwell (figura 1) es otro circuito tipo puente cuya principal característica es que permite la medida de inductancias con una alta precisión. La ventaja del puente de Maxwell frente a otros circuitos tipo puente (puente simétrico de impedancias) para la medida de inductancias es que utiliza un condensador para ello. El uso de un condensador permite medidas más precisas ya que es más fácil de aislar que las inductancias dado que el campo magnético externo que produce es prácticamente nulo.

La ecuación de equilibrio del puente Maxwell-Viena es: El equilibrio del puente se lleva a cabo modificando la resistencia R2 y la capacidad C2 variables, ya que ambas variables no interactúan entre sí. En caso de que la capacidad, C2 posea un valor fijo, el equilibrio del puente se alcanza modificando el valor de la resistencia variable R2 y las resistencias R1 y R3. La interacción de estos parámetros entre sí conlleva que conseguir el equilibrio en el puente de Maxwell-Viena resulte tedioso.

La deducción de la ecuación de equilibrio del puente Maxwell se obtiene siguiendo las mismas pautas que las expuestas en el puente de impedancias, de donde se tiene que:

Luego

Donde

Impedancia en paralelo equivalente de

De este modo se tiene que

Separando las componentes reales e imaginarias se tiene que:

Puente de Wien El puente de Wien es un circuito electrónico compuesto por una combinación de resistencias y condensadores en serie-paralelo. Se utiliza generalmente en instrumentos de medida y generadores de señales de baja frecuencia para laboratorios y servicios de electrónica. Cuando se implementa como oscilador, el puente de Wien puede generar frecuencias de entre 1 Hz a 1 MHz aproximadamente y entregar una forma de onda perfectamente senoidal. El puente de Wien se usa siempre en circuitos de corrientes o señales alternas. Por este motivo y en un principio, su grado de complejidad es más alto que otros puentes que hacen su trabajo con corriente continua, siendo estos últimos de funcionamiento más asequible y más fáciles de comprender. Una característica fundamental de este tipo de puente es que usa exclusivamente resistencias puras, es decir, no incluye componentes reactivos como bobinas o condensadores. Por lo tanto, su condición general de equilibrio puede expresarse mediante una simple proporción aritmética. Sin embargo, el puente de Wien no solo se compone de resistencias, sino que incorpora una combinación de estas con condensadores. Concretamente incluye uno en serie con R1 y otro en paralelo con R2.

Un circuito de CA, en el que una rama consta de una resistencia y una capacitancia en serie, y la contigua de una resistencia y una capacitancia en paralelo, siendo las dos ramas restantes puramente resistivas. El puente indicado en la figura, se usa para medida de capacitancias en términos de resistencia y frecuencia. En el equilibrio, se aplican las siguientes relaciones: C1/C2=R4/R3-R2/R1

C1C2=1/(w^2 R1R2)

Que dan las siguientes expresiones para C1 y C2 C1□ (64&2/1) = (R1R4-R2R3)/ (w^2 〖R1〗^2 R2R3)

C2□ (64&2/2) = R3/ (w^2 R2 (R1R4-R2R3)

Puente de Hay Es un circuito puente que generalmente se utiliza para la medida de inductancia en términos de capacitancia, resistencia y frecuencia. Se diferencia del puente Maxwell en que el condensador se dispone en serie con su resistencia asociada. La configuración de este tipo de puente para medir inductores reales, cuyo modelo circuito consta de una inductancia en serie con una resistencia es la mostrada en la Figura

La ecuación de balance para este puente es la siguiente: (R1-J 1/wC1)(Rx+JwLx) = R2R3 Esta ecuación puede separarse en las siguientes: R1Rx+Lx/C1=R2R3 R1wLx-Rx/wC1=0 Ahora bien, en el punto anterior indicamos que esta configuración la vamos a utilizar cuando el valor de Q sea elevado, ya que en caso contrario es conveniente emplear el puente de Maxwell. Como Q=1/wC1R1, cuando Q>>l, podemos considerar que los denominadores tanto de Lx como de Rx son igual a 1, sin introducir en la medición del inductor un error mayor que él debido a la exactitud con la que se conoce el valor real de los otros elementos del puente.

Con esta aproximación, las fórmulas para Lx y Rx son: Lx=C1R1R2 Rx=w^2 〖C1〗^2 R1R2R3 Utilizando estas relaciones se puede calcular el valor de Lx y Rx en forma mucho más directa. Podemos considerar que a partir de Q=10, este valor es lo suficientemente grande como para realizar la aproximación. Puente de Schering El puente de Schering se utiliza para la medición de capacitores, siendo de suma utilidad para la medición de algunas de las propiedades de aislamiento, con ángulos de fase muy cercanos a 90°.

En la figura, se muestra el circuito típico del puente Schering, nótese que la rama patrón (rama 3) solo contiene un capacitor. Por lo general, el capacitor patrón es de mica de alta calidad para las mediciones generales de capacidad, o puede ser de un capacitor de aire para mediciones de aislamiento. Los capacitores de mica de buena calidad, poseen pérdidas muy bajas y por consiguiente un ángulo aproximado de 90°, en cambio un capacitor de aire tiene un valor muy estable y un campo eléctrico muy pequeño, por lo tanto el material aislante se puede conservar fuera de cualquier campo fuerte. Puesto que el capacitor patrón está en la rama 3, las sumas de los ángulos de fase de las ramas 2 y 3 será 0° + 90° = 90°, para cumplir con la ecuación de equilibrio, se necesita que los ángulos de fase de las ramas 1 y 4 sea de 90°.

La conexión en paralelo del capacitor C1 con el resistor R1 proporciona a la rama 1 un ángulo de fase pequeño, ya que en general la medición desconocida Zx posee un ángulo de fase menor de 90°. Planteando la ecuación general de equilibrio de los puentes de CA. Z1Z4 = Z2Z3 (1) Aplicando la ecuación (7.45) al circuito de la Figura Zx = Z2Z3Y1 (2) Por lo tanto: Rx-j/wCx = R2 (-j/wC3) (1/R1+jwC1)

Si se expande: Rx-j/wCx=R2C1/C3-jR2/wC3R1

Igualando los términos reales y los imaginarios: Rx=R2 C1/C3

Cx=C3 R1/R2

(3)

Si se observa en el circuito de la Figura, se puede ver que las dos variables que se escogen para el ajuste del equilibrio son el capacitor C1 y el resistor R2. Puente de Owen El puente Owen es ampliamente utilizado para la medición de inductores, más precisamente para aquellas inductancias con factor de calidad bajos (Q<1). Su configuración clásica se representa en la figura, y observando esta se puede remplazar la ecuación de equilibrio para los puentes de C.A.

Z1Z3 = Z2Z4 (1) Por lo tanto: (-1/jwC1) (Rx+jwLx) = R2 (R3-1/jwC3) (2) Si se igualan las partes reales e imaginarias, se obtiene:

Rx=C1R2/C3

Lx=C1R2R3

(3)

Como se puede ver de las ecuaciones (3), el equilibrio del puente es independiente de la frecuencia, y como el término C1R2 es conocido, dicho equilibrio depende exclusivamente de los elementos ajustables C3 y R3. El puente de Owen permite determinar el incremento de inductancia en bobinas con núcleo de hierro, superponiendo una corriente alterna con una corriente continua. La corriente continua se introduce en el circuito del puente a través de una fuente de tensión continua conectada en serie con una gran inductancia a través de la rama del detector. Para proteger el galvanómetro y la fuente de corriente alterna, condensadores de baja impedancia se conectan en serie a ellos bloqueando el paso de la corriente continua.

4.3.- Medición de impedancias La impedancia es un parámetro de gran importancia en la caracterización de circuitos y componentes electrónicos, así como de los materiales usados para la fabricación de estos últimos. La impedancia (Z) generalmente se define como la oposición total que un dispositivo o circuito ofrece al paso de una corriente alterna (AC) a una determinada frecuencia, y se representa como un número complejo con representación gráfica en el plano vectorial. Un vector impedancia consta de la parte real (resistencia, R) y la parte imaginaria (reactancia, X). La impedancia se puede expresar utilizando las coordenadas rectangulares en la forma R+jX, o en la forma polar como una magnitud y ángulo de fase: | Z| «Ø [1]. Los instrumentos más utilizados para la medición de impedancia son: el medidor o puente LCR y el analizador de impedancia. El primero proporciona una medición de impedancia simple y exacta para un valor específico de frecuencia. Sin embargo, para componentes que no son un inductor (L), capacitor (C) o resistencia (R) puros, es inadecuado para determinar su función. En estos casos se utiliza el analizador de impedancia para medir y representar gráficamente la impedancia compleja del dispositivo bajo prueba sobre un rango de frecuencias. Un analizador de impedancia típico puede costar más de $20.000 dólares en el mercado, mucho más que un medidor LCR. Esto hace que surja la motivación y necesidad, en algunos grupos de trabajo, de diseñar este tipo de equipamiento utilizando medidores LCR, como el LCR 3522 y el Tegam3550, para obtener un sistema analizador de impedancia combinándolo con la instrumentación virtual.

En caso que no se disponga de un medidor LCR que permita la comunicación con la PC, sería necesario realizar el diseño de todo el sistema de medición de impedancia. Existen varias configuraciones para el diseño de puentes medidores de impedancia como: el puente Schering y el puente Maxwell. Estas tienen la dificultad de que requieren obtener la condición de balance. Además, se utilizan generalmente para la medición de impedancias inductivas o capacitivas puras. Para la obtención de la impedancia en forma compleja se utilizan métodos electrónicos, tales como el método vectorial y el método que utiliza dos ondas sinusoidales en cuadratura. Otra forma de medir la impedancia en forma compleja es el método de las tres tensiones. Sin embargo este precisa de tensiones elevadas al cuadrado lo que hace que los errores de la medición sean mayores, además de que requiere instrumentos muy precisos para realizar las medicines. El grupo de Sensores Inalámbricos del Centro de Investigaciones en Microelectrónica utiliza para la medición de impedancias el puente LCR XJ2811C. Este instrumento permite realizar la medición de inductancia (L), capacidad (C), resistencia (R), factor de calidad (Q) y factor de disipación (D) a tres valores de frecuencia (100 Hz, 1 kHz y 10 kHz) con una exactitud básica de 0,25 %. Sin embargo no permite la comunicación con la computadora, por lo que no puede ser utilizado para diseñar un sistema analizador de impedancia mediante instrumentación virtual.

4.4.- pruebas para dispositivos semiconductores (diodos y transistores). Las fallas más comunes en un circuito o un proyecto son causadas por muchos motivos pero en ocasiones solo se debe a la ruptura interna de un componente o a su mal funcionamiento, debido a esto es muy importante entender cómo funcionan los elementos que usaremos y como se les realizan pruebas para verificar su buen funcionamiento. Los dispositivos semiconductores pueden ser definidos como la mezcla de un conductor y un aislante, esto significa que poseen la capacidad de dejar fluir energía y al mismo tiempo oponerse a esta, estos dispositivos pueden presentarse en estado sólido y líquido. Los dispositivos semiconductores más comunes son Diodos y los Transistores. * Cuando se le induce una corriente eléctrica a un diodo este permite que esta pase a través de el por un sentido, sin embargo no deja que esta circule por ambos sentidos, esta característica es lo que vuelve a un diodo un semiconductor. * Un transistor es el elemento más utilizado en la electrónica en general, se puede encontrar en computadoras, electrodomésticos, proyectos de ingeniería, robótica y prototipos, un transistor puede actuar como un amplificador de señales, además de permitir el caso o e corte de corriente eléctrica a partir de una señal de mando.

Métodos para probar Diodos El problema más común en los diodos es que estos se habrán debido a un corto circuito, puesto que estos también son utilizados como elementos de seguridad. La forma más sencilla de probar un diodo es con la utilización de un Multímetro digital, hay varios métodos para hacerlo, pero si el multímetro cuenta con la opción de probar diodos entonces es tan fácil. Si tu Multímetro no cuenta con la característica de probar diodos entonces puedes usar el siguiente método de prueba que se presenta aquí es el método típico de medición de un diodo con un multímetro. Para empezar, se coloca el selector para medir resistencias (ohmios / ohms), sin importar de momento la escala. Se realizan las dos pruebas siguientes: 1 – Se coloca el cable de color rojo en el ánodo de diodo (el lado de diodo que no tiene la franja) y el cable de color negro en el cátodo (este lado tiene la franja). El propósito es que el multímetro inyecte una corriente continua en el diodo (este es el proceso que se hace cuando se miden resistores). – Si la resistencia que se lee es baja indica que el diodo, cuando está polarizado en directo, funciona bien y circula corriente a través de él (como debe de ser). – Si esta resistencia es muy alta, puede ser una indicación de que el diodo esté “abierto” y deba que ser reemplazado.

2 – Se coloca el cable de color rojo en el cátodo y el cable negro en el ánodo del diodo. En este caso como en anterior el propósito es hacer circular corriente a través del diodo, pero ahora en sentido opuesto a la flecha de éste. * Si la resistencia leída es muy alta, esto nos indica que el diodo se comporta como se esperaba, pues un diodo polarizado en inverso casi no conduce corriente. * Si esta resistencia es muy baja puede ser una indicación de que el diodo está en “corto” y deba ser reemplazado. Nota: – El cable rojo debe ir conectado al terminal del mismo color en el multímetro – El cable negro debe ir conectado al terminal del mismo color en el multímetro (el común / common) Método para probar transistores. Los pasos para comprobar el buen estado de un transistor con un multímetro digital son los siguientes: Para probar transistores bipolares hay que analizar un circuito equivalente de éste, en el que se puede utilizar lo aprendido al probar diodos. Ver la figura.

Se ve que los circuitos equivalentes de los transistores bipolares NPN y PNP están compuestos por diodos y se sigue la misma técnica que probar diodos comunes. La prueba se realiza entre el terminal de la base (B) y el terminal E y C. Los métodos a seguir en el transistor NPN y PNP son opuestos.

4.5.- Conexiones para medición de potencia. El Wattmetro. 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. VA = W Conexión Las bobinas fijas se conectan en serie con el circuito, mientras la móvil se conecta en paralelo. Además, en los Wattmetro 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=VA o P=EI 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 carga) mostrando una lectura diferente a la obtenida multiplicando simplemente las lecturas arrojadas por un voltímetro y un amperímetro independientes en el mismo circuito. Wattmetro electrónico Los wattmetro electrónicos se usan para medidas de potencia directa y pequeña o para medidas de potencia a frecuencias por encima del rango de los instrumentos de tipo electrodinamómetro.

Medición de potencia en sistemas monofásicos Ya se ha visto al estudiar instrumentos electrodinámicos el funcionamiento del wattmetro y su conexión para la medición de la potencia eléctrica en corriente alterna monofásica.

Donde: BM: bobina móvil (bobina voltimétrica) BF: bobina fija (bobina amperométrica) Rv: Resistencia de bobina voltimétrica (típicamente en el orden de los FΩ a, b: Terminales de corriente (terminal homólogo: a) c, d: Terminales de tensión (terminal homólogo: c)

Para sistemas trifásicos El vatímetro trifásico único nos permite tomar una sola medida y obtener la potencia total del sistema en una sola lectura, ya que posee las bobinas de dos vatímetros juntos solo que en un mismo equipo y conectamos el instrumento en el sistema a medir, recordando un poco sabemos que las bobinas voltímetricas miden las tensiones de línea a línea además que las amperimétricas se ponen enserie en dos líneas, considerando una como referencia. Se pueden dar dos casos: que la instalación trifásica disponga de neutro o que no sea así .a) La instalación trifásica dispone de neutro El vatímetro debe disponer de tres sistemas inductores; el vatímetro trifásico ya está preparado para que su lectura nos dé la potencia total de la carga, tanto si el circuito está equilibrado como desequilibrado. b) La instalación trifásica no dispone de neutro Para no tener que crear un neutro artificial, los vatímetros que aquí se utilizan están basados en el sistema de medida Aron; dispone de dos sistemas inductores y su principio de funcionamiento es el mismo que el sistema con conexión Aron. En el interior del instrumento se dispone de dos vatímetros conexionados de tal forma que, con una sola medición, nos indica la potencia total. El método de los dos vatímetros (conocido también como Método ARÓN) se utiliza para medir la potencia activa consumida por una carga equilibrada o desequilibrada sin hilo neutro. Las conexiones de los dos vatímetros a la red están representadas en la fig. 1. Las bobinas amperimétricas se introducen en dos fases cualesquiera de la red, y las bobinas voltimétricas se conexionan entre la fase que tiene la bobina amperimétrica correspondiente y la fase restante.

4.6.- Transformadores de potencial y corriente. Hace algo más de un siglo que se inventó el Transformador. Este dispositivo ha hecho posible la distribución de energía eléctrica a todos los hogares, industrias, etc. Si no fuera por el transformador tendría que acortarse la distancia que separa a los generadores de electricidad (centrales eléctricas) de los consumidores.

Se denomina transformador a un dispositivo electromagnético (eléctrico y magnético) que permite aumentar o disminuir el voltaje y la intensidad de una corriente alterna manteniendo constante la potencia (ya que la potencia que se entrega a la entrada de un transformador ideal, esto es, sin pérdidas, tiene que ser igual a la potencia que se obtiene a la salida). Aunque el transformador aumente la tensión de un lado a otro (del primario al secundario) el producto de la V x I, que es la potencia, permanece constante.

Transformadores de Potencial P.T. Principales funciones: • Alimentar los aparatos de medición o protección conectados en su secundario con un voltaje mucho menor, proporcional y ligeramente desfasado al que aparece en sus terminales primarios, y aislar estos aparatos de la red de alta tensión prestando protección a los operarios e instrumentos conectados en su secundario. • Su forma de conexión es similar a la de un transformador de potencia, pero sus requerimientos son diferentes, puesto que en un TP se busca que la tensión de salida sea muy similar a la tensión de entrada, pero con una magnitud mucho menor, lo cual obliga a que la caída de tensión interna en el TP sea muy baja y el desfase, despreciable. Tipos de transformadores de potencial • Inductivos: constan de dos arrollamientos realizados sobre un mismo núcleo magnético. • capacitivos: contienen un divisor de voltaje capacitivo, el cual disminuye su costo respecto al inductivo debido a que se requieren menores niveles de aislamiento. Componentes principales • Núcleo: los TP se construyen con núcleos de chapas magnéticas de gran permeabilidad y de rápida saturación, sin importar si son para protección o para medida, puesto que la tensión en un sistema – a diferencia de la corriente- no presenta grandes variaciones. • Aislamiento externo: evolvente de cerámica que abarca el cuerpo del transformador, la cual define una línea de fuga suficiente mente larga para evitar que a través de la superficie pueda haber un arco eléctrico y por consiguiente un cortocircuito, en condiciones de lluvia, niebla o de contaminación como polvo, etc. • Bobinados: son de hilo de cobre electrolítico puro, esmaltado, dispuestos en capas de ejecución anti-resonante para la distribución uniforme de las sobretensiones transitorias.

Parámetros que se deben considerar para la operación y selección de un transformador de potencial •

Tensión nominal primaria

•

Tensión nominal secundaria

•

Relación de transformación real

•

Relación de transformación nominal

•

Error de tensión

•

Clase de precisión

•

Burden

•

Frecuencia nominal

•

Placa característica

•

Condiciones de servicio

Transformador de corriente El transformador de corriente se utiliza en el consultorio para medir la corriente sin interrupción del conductor. La medición de corriente con ayuda del transformador de corriente es por tanto muy segura. El transformador de corriente utiliza el campo magnético natural para determinar la corriente del conductor. La corriente medible va desde unos pocos mA hasta varios miles de amperios. De esta manera no es problema medir con exactitud y sobre todo con seguridad corrientes de proceso en un rango de 1 mA hasta 20 mA y también corrientes mayores de hasta 10.000 A. El transformador de corriente se divide en diferentes grupos: Transformador de corriente sencillo para corriente alterna, pinza de corriente para corriente alterna y pinza de corriente para corriente alterna y continúa. El transformador de corriente se puede conectar a diferentes aparatos. De esta manera es posible conectar las pinzas de corriente con conexión BNC a un osciloscopio e indiquen sin problema la corriente en la pantalla. Así mismo es posible adaptar todos los transformadores de corriente a un multímetro. Gracias a los diferentes modelos de transformador de corriente puede utilizar este ayudante de aplicación universal casi en cualquier lugar. De modo que los transformadores de corriente sencillo pueden emplearse en puntos de medición de difícil acceso o donde el conductor tiene un diámetro tan grande que las pinzas de corriente alcanzan su límite. EL transformador de corriente sencillo se utiliza en casos con sistemas de carril o grandes haces de cables. El transformador de corriente se aplica en la industria en trabajos de mantenimiento y servicio. Gracias el ancho de banda en el rango de frecuencia, el transformador de corriente también se puede utilizar en la investigación donde frecuentemente aparecen frecuencias elevadas en el desarrollo de circuitos eléctricos.

Índice 4.1 Puentes de corriente directa...........………………………...1 4.2 Puentes de corriente alterna...……………………………...7 4.3 Medición de impedancias…....…......………………….….15 4.4 pruebas para dispositivos semiconductores (diodos y transistores)................................................................................17 4.5 Conexiones para medición de potencia......…………………………………………………….20 4.6 transformadores de potencial y corriente..........................23