TECNUN MEDIDA DE IMPEDANCIAS

Transcripción

1 ESCUELA SUPEROR DE NGENEROS DE SAN SEBASTÁN TECNUN UNERSDAD DE NAARRA Práctica de Laboratorio MEDDA DE MPEDANCAS

2 Circuitos. Medida de mpedancias. OBJETO DE LA PRÁCTCA Con esta práctica se pretende que el alumno se familiarice con diferentes métodos de determinación de impedancia, inductancias y capacidades. Para la obtención de unas medidas precisas es necesario recurrir a la utilización de puentes de medida; sin embargo, no es muy normal disponer de ellos. Por este motivo se utilizan métodos industriales, que aunque no son del todo exactos, tienen un nivel de precisión suficiente. En esta práctica el alumno deberá medir la Resistencia y el Coeficiente de autoinducción de una bobina y empleará para ellos los siguientes métodos. Método de Joubert. Método de los 3 oltímetros. Método de los 3 Amperímetros.. MÉTODOS DE MEDDA DE MPEDANCAS.. MÉTODO DE JOUBERT Este método consiste en aplicar primeramente a la impedancia una tensión DC y medir su parte resistiva aplicando la ley de Ohm. A continuación se aplica a la impedancia una tensión AC y se mide su módulo aplicando también la ley de Ohm. Es decir, En DC, R = En AC, Z = Z = R + X DC DC AC AC nductiva X = Lω Capacit iva X = Cω En este método se supone que el valor de L permanece constante para diferentes valores de corriente, lo cual no es del todo cierto pues su valor depende del valor de saturación del hierro y de las corrientes de Foucault. Además la onda de corriente no es totalmente sinusoidal sino que presenta armónicos que pueden originar cambios en el valor de L.

3 Circuitos. Medida de mpedancias 3 Por otra parte el valor de la resistencia calculado con este método tampoco será exacto pues se ha considerado como correcto el valor DC hallado. Sin embargo, dicho valor es distinto del valor en AC debido al denominado efecto pelicular el cual da lugar a un incremento de la resistencia. El esquema eléctrico empleado en el método de Joubert presenta dos variantes. La elección de una u otra dependerá de las características de los amperímetros y voltímetros empleados para la medida. Dichas variantes se presentan en la figura y son: Larga derivación. Se emplea cuando el amperímetro es prácticamente ideal ( r a 0 ). Corta derivación. Se emplea cuando el oltímetro es prácticamente ideal ( r v ) Larga Derivación Corta Derivación r v Z r v Z r a r a A A Figura.. MÉTODO DE LOS TRES OLTÍMETROS El esquema correspondiente a este método es el de la figura. En ella R es una resistencia patrón de valor conocido y Z es la impedancia que deseamos medir. S () R r v 3 Lωj 3 r v Ref. =R R Z r v Diagrama ectorial. S () Figura Las expresiones aproximadas que se obtienen de este esquema considerando que los voltímetros se comportan idealmente (r v ) son las siguientes:

4 Circuitos. Medida de mpedancias 4 R R + X ( R + R ) + X 3 Despejando de estas tres ecuaciones R y X se obtienen los siguientes resultados: R R X 3 R R.3. MÉTODO DE LOS TRES AMPERÍMETROS El esquema correspondiente a este método es el de la figura 3. En ella G es una conductancia patrón de valor conocido e Y es la admitancia que deseamos medir. r a A 3 S () r a r a 3 Bj A A Ref. =G G G Y Diagrama ectorial. S () Figura 3 Las expresiones aproximadas que se obtienen de este esquema considerando que los amperímetros se comportan idealmente (r a 0) son las siguientes: G G + B ( G + G ) + B 3 Despejando de estas tres ecuaciones G y B se obtienen los siguientes resultados: G G B 3 G G

5 Circuitos. Medida de mpedancias 5 3. MATERAL Y EQUPO NECESARO Fuentes de Alimentación de 4 CA y CA Reostato de 470 W. Resistencia Patrón R de valor 50 W. 3 Polímetros. 4. PROCEDMENTO La práctica consistirá en la medición de una bobina a la que se introducirá un núcleo de hierro a diferentes niveles de profundidad con el fin de que su inductancia varíe. Es decir, se realizarán los tres métodos de medición descritos anteriormente para cada uno de los siguientes casos: Bobina sin núcleo de hierro Bobina con núcleo de hierro introducido hasta la mitad Bobina con núcleo de hierro introducido totalmente Sin Núcleo de Hierro / de Núcleo de Hierro Núcleo de Hierro entero 4.. MÉTODO DE JOUBERT 4... Larga Derivación Medir la resistencia de la bobina en DC por medio de un polímetro para cada uno de los tres tipos de impedancias que se van a analizar. Conectar el esquema correspondiente a larga derivación (fig. ) a la fuente de alimentación de 4 CA (ó CA según corresponda) y en serie con el Reostato. Para el caso de la bobina sin núcleo se realizará el ensayo a tres niveles de tensión de 0, 5 y 0 y se anotarán los valores indicados por el amperímetro en cada caso.

6 Circuitos. Medida de mpedancias 6 Para las otros dos tipos de bobina se realizará el ensayo a los mismos niveles de corriente, medidos para el caso de bobina sin núcleo, correspondientes a cada nivel de tensión y se anotarán los valores indicados por el voltímetro en cada caso. Con las mediciones efectuadas y a través de las expresiones obtenidas para este método se calcularán la resistencia y la inductancia de la bobina en cada caso Corta Derivación El procedimiento es análogo al de larga derivación pero con su esquema correspondiente (fig. ) En este caso sin embargo el procedimiento a seguir para el caso de las bobinas con núcleo de hierro parcial y totalmente introducido es el mismo que el realizado para la bobina sin núcleo de hierro en el caso de larga derivación. Es decir, se realizará a los niveles de tensión de 0, 5, y MÉTODO DE LOS TRES OLTÍMETROS Conectar el esquema correspondiente a este método (fig. ) a la fuente de alimentación de 4 CA ( ó CA según corresponda ) y en serie con el Reostato. Realizar el ensayo para cada una de las tres bobinas a unos niveles de tensión de 0, 5 y 0 indicados por el voltímetro conectado a la impedancia que deseamos medir. Anotar las medidas de los voltímetros correspondientes a cada caso y con las expresiones obtenidas para este método calcular los valores de las tres bobinas MÉTODO DE LOS TRES AMPERÍMETROS Conectar el esquema correspondiente a este método (fig. 3) a la fuente de alimentación de 4 CA ( ó CA según corresponda ) y en serie con el Reostato. Realizar el ensayo para cada una de las tres bobinas a unos niveles de corriente indicados por el amperímetro A conectado en serie con la conductancia G tales que las caídas de tensión en dicha conductancia ( R ) sean de 0, 5 y 0. Anotar las medidas de los amperímetros correspondientes a cada caso y con las expresiones obtenidas para este método calcular los valores de las tres bobinas.

7 Circuitos. Medida de mpedancias 7 4. TABLAS DE MEDCONES 4.. MÉTODO DE JOUBERT Resistencia DC ( Ω ) Bobina Sin Núcleo Bobina con / Nucleo Bobina con Núcleo Entero MÉTODO DE JOUBERT Larga Derivación Corta Derivacion Sin Núcleo / Núcleo Núcleo Entero Sin Núcleo / Núcleo Núcleo Entero () (ma) () (ma) () (ma) () (ma) () (ma) () (ma)

8 4.. MÉTODO DE LOS TRES OLTÍMETROS Resistencia Patrón ( Ω ) MÉTODO DE LOS TRES OLTÍMETROS Sin Núcleo / Núcleo Núcleo Entero () () 3 () () () 3 () () () 3 () MÉTODO DE LOS TRES AMPERÍMETROS Resistencia Patrón ( Ω ) MÉTODO DE LOS TRES AMPERÍMETROS Sin Núcleo / Núcleo Núcleo Entero (ma) / G () (ma) 3 (ma) (ma) / G () (ma) 3 (ma) (ma) / G () (ma) 3 (ma)

9 Circuitos. Medida de mpedancias 9 5. RESULTADOS ORENTATOS Resistencia DC ( Ω ) Bobina Sin Núcleo 553 Bobina con / Nucleo 553 Bobina con Núcleo Entero 553 MÉTODO DE JOUBERT Larga Derivación Corta Derivacion Sin Núcleo / Núcleo Núcleo Entero Sin Núcleo / Núcleo Núcleo Entero () (ma) () (ma) () (ma) () (ma) () (ma) () (ma) Resistencia Patrón ( Ω ) 49.0 MÉTODO DE LOS TRES OLTÍMETROS Sin Núcleo / Núcleo Núcleo Entero () () 3 () () () 3 () () () 3 () MÉTODO DE LOS TRES AMPERÍMETROS Sin Núcleo / Núcleo Núcleo Entero (ma) / G () (ma) 3 (ma) (ma) / G () (ma) 3 (ma) (ma) / G () (ma) 3 (ma) OSCLOSCOPO. Ángulo de la mpedancia Sin Núcleo.4 / Núcleo.6 Núcleo Entero 8.8

10 Circuitos. Medida de mpedancias 0 LARGA DERACÓN Sin Núcleo / Núcleo Núcleo Entero Z (W) R (W) X (W) Z (W) R (W) X (W) Z (W) R (W) X (W) CORTA DERACÓN Sin Núcleo / Núcleo Núcleo Entero Z (W) R (W) X (W) Z (W) R (W) X (W) Z (W) R (W) X (W) MÉTODO DE LOS TRES OLTÍMETROS Sin Núcleo / Núcleo Núcleo Entero R (W) X (W) Z (W) j ( ) R (W) X (W) Z (W) j ( ) R (W) X (W) Z (W) j ( ) MÉTODO DE LOS TRES AMPERÍMETROS Sin Núcleo G (W - ) B ( W - ) Y (W - ) R (W) X (W) Z (W) j ( ) / Núcleo G (W - ) B ( W - ) Y (W - ) R (W) X (W) Z (W) j ( ) Núcleo Entero G (W - ) B ( W - ) Y (W - ) R (W) X (W) Z (W) j ( )