UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA Mediciones Eléctricas Ing. Roberto Solís Farfán CIP 84663 MEDICIONES ELECTRICAS 1.- CONTRASTE DE UN INSTRUMENTO 2.- VERIFICACION DE INSTRUMENTOS MAGNETOELECTRICOS 3.- VERIFICACION DE INSTRUMENTOS ELECTRODINAMICOS 1
MEDICIONES ELECTRICAS 1.- CONTRASTE DE UN INSTRUMENTO 2.- VERIFICACION DE INSTRUMENTOS MAGNETOELECTRICOS 3.- VERIFICACION DE INSTRUMENTOS ELECTRODINAMICOS CONTRASTE DE UN INSTRUMENTO El contraste o verificación de un instrumento comprende la comprobación del estado y de la clase de exactitud del instrumento. La verificación requiere de dos procedimientos: Examen visual durante la recepción. Control de funcionamiento. 2
Examen Visual Se efectúa sin necesidad de lentes de aumento y tiene como finalidad comprobar: si el instrumento esta marcado con los símbolos e indicaciones convencionales correctos, si el instrumento tiene la escala correcta y si el instrumento esta intacto. Control de Funcionamiento Nivel de aislamiento: Esta prueba tiene como objeto la seguridad del personal y asegurar la continuidad del trabajo de la instalación a la que el instrumento esta destinado. Los fallos de aislamiento pueden causar diferencia de potenciales entre la caja y sus partes metálicas y tierra. Los valores de la tensión de prueba el instrumento dependen de la tensión nominal de trabajo. 3
Para los instrumentos cuyas tensiones nominales de trabajo están comprendidas entre 40 o 650v, la tensión de prueba es de 2Kv, los instrumentos que trabajan en conjunto con los transformadores de medida se prueban con 2KV. La tensión de prueba de instrumentos de tensiones superiores a 650V se determina mediante la formula: 2. Vnom Vp = + 1000 1KV Donde VP es la tensión de prueba y Vnom es la tensión nominal. Corrector de cero: Durante la prueba de corrector de cero, el instrumento debe estar colocado en la posición indicada en el cuadrante. Cuando el instrumento no lleva indicación ió de posición ió se le debe probar en dos posiciones una vertical y otra horizontal, para efectuar esta prueba, el observador debe colocarse a una distancia del vidrio 20 veces mayor que la distancia que existe entre la escala y el vidrio. 4
Errores del instrumento en condiciones nominales: Los errores del instrumento se verifican en condiciones nominales (normales) determinadas por la temperatura del ambiente, frecuencia nominal y la corriente alterna sinusoidal. La comparación de los errores del instrumento se basa en la comprobación de sus lecturas con las lecturas del instrumento patrón o con los valores calculados mediante un instrumento patrón, como instrumento patrón se debe utilizar al instrumento cuya clase sea superior al instrumento verificado. MEDICIONES ELECTRICAS 1.- CONTRASTE DE UN INSTRUMENTO 2.- VERIFICACION DE INSTRUMENTOS MAGNETOELECTRICOS 3.- VERIFICACION DE INSTRUMENTOS ELECTRODINAMICOS 5
MEDICIONES ELECTRICAS 1.- CONTRASTE DE UN INSTRUMENTO 2.- VERIFICACION DE INSTRUMENTOS MAGNETOELECTRICOS 3.- VERIFICACION DE INSTRUMENTOS ELECTRODINAMICOS VERIFICACION DE INSTRUMENTOS MAGNETOELECTRICOS Antes de realizar la verificación de un instrumento se deben tomar en cuenta tres factores principales: 1. Fuente de alimentación del circuito. 2. Sistema de regulación durante la operación. 3. Tipo de clase del patrón. 6
Fuente de Alimentación La fuente de alimentación debe caracterizarse por su estabilidad d y por la posibilidad d de suministrar i las intensidades y las tensiones requeridas. Sistema de Regulación Para la regulación de tensión o de la corriente se deben elegir esquemas y dispositivos que permitan una regulación lineal y exacta. Los valores de resistencias variables empleadas como reóstatos o como divisores de tensión deben estar en concordancia con las resistencias de los instrumentos verificados y patrones. 7
Tipo de Clase del Patrón En calidad de instrumentos patrones se utilizan instrumentos magnetoeléctricos tipo laboratorio. La clase exactitud del patrón debe ser superior a la del instrumento verificado. Para verificar el instrumento de clase 1, el patrón debe ser clase 0.2. Igualmente, para verificar un instrumento de clase 2.5, el patrón que se utiliza es de clase 0.5. El presente esquema mas apropiado para la verificación de mili voltímetros magnetoeléctricos. El circuito esta constituido por dos divisores de tensión R1 y R2 conectados en cascada El mejor resultado de regulación se obtiene cuando la relación entre las dos resistencias de acerca a 10. Un ejemplo de ello es cuando R1 = 300Ω, R2 = 30Ω. Con resistencias de valor mayor se efectúan la regulación aproximada y con la otra se afina la lectura. Los conductores a los cuales esta conectado, deben estar incluidos (la resistencia del mili voltímetro es pequeña). 8
Este esquema es una variante en la cual el divisor de tensión esta constituido por dos resistencias R1 y R2 conectados en serie a la fuente Una de las resistencias tiene un valor 10 veces mayor que la otra, de manera que con un cursor se hace el ajuste aproximado y con el otro el ajuste fino. Este sistema es apropiado para verificación de voltímetros de baja tensión. Para la verificación de un voltímetro en baja tensión se usa el siguiente esquema. En este caso la fuente de alimentación puede ser un generador de corriente continua o mucho mas frecuente una fuente una fuente de energía. La regulación se efectúa utilizando un divisor de tensión R1 i un reóstato R2. El valor de la resistencia del divisor se calcula en base a la tensión de entrada y el valor de la resistencia del reóstato, en base a la resistencia equivalente de los dos voltímetros 8verificado y patrón) conectados en paralelo. La mejor regulación se obtiene cuando la resistencia R2 tiene un valor aproximadamente igual a la resistencia equivalente. 9
El esquema que se muestra se utiliza para la verificación de miliamperímetros. El circuito esta compuesto por tres reasistencias. La resistencia R1 (divisor9 regula la tensión de alimentación y la resistencia R2 afina la intensidad de corriente. La resistencia R3 es la resistencia de seguridad; se la calcula para que en un caso extremo (R1 en la máxima posición del cursor y R2 cortocircuitada) la intensidad de corriente no sobrepase el valor de la máxima desviación de cualquiera de los dos miliamperímetros En la figura se observa un circuito de conexiones apropiado para utilizarlo en la verificación de amperímetros magnetoeléctricos, las resistencias R1, R2 y R3 son de regulación y la resistencia R4 (fija) es limitadora El valor de la resistencia se calcula de igual manera que la resistencia R3 de la figura 4. la relación entre e los valores de las resistencias s e R2 y R3 debe oscilar entre 5 y 10 para asegurar una regulación fina y constante. La resistencia R1 es de bajo valor y sirve para llegar a una primera aproximación. 10
MEDICIONES ELECTRICAS 1.- CONTRASTE DE UN INSTRUMENTO 2.- VERIFICACION DE INSTRUMENTOS MAGNETOELECTRICOS 3.- VERIFICACION DE INSTRUMENTOS ELECTRODINAMICOS MEDICIONES ELECTRICAS 1.- CONTRASTE DE UN INSTRUMENTO 2.- VERIFICACION DE INSTRUMENTOS MAGNETOELECTRICOS 3.- VERIFICACION DE INSTRUMENTOS ELECTRODINAMICOS 11
VERIFICACION DE INSTRUMENTOS ELECTRODINAMICOS Los instrumentos electrodinámicos se utilizan para mediciones de instrumentos en corriente continua como en corriente alterna: Como es sabido existen dos tipos de instrumentos electrodinámicos, sin núcleo y ferrodinamicos. Los primeros indican igual en ambos sistemas de corriente, en cambio los ferrodinamicos debido a la existencia de núcleos ferrosos, indicaran con diferentes errores según se los indiquen con corriente alterna o con corriente continua. En consecuencia deben verificar por separado en ambos sistemas de corriente, para la verificación de amperímetros y voltímetros electrodinámicos en corriente continua se utilizan esquemas y el método de verificación de instrumentos magnetoeléctricos y en corriente alterna de los instrumentos electromagnéticos. Los vatimetros electrodinámicos en los cuales el sistema electrodinámico es de mayor aplicación, se verifican de dos maneras: 1. Con corriente continua utilizando como patrones el amperímetro y el voltímetro. 2. Con corriente alterna utilizando un vatímetro patrón. 12
La figura muestra la conexión del vatimetro cuando se mide la potencia. Si quisiéramos emplear este circuito para verificar el vatimetro se presentaría varios inconvenientes. En primer lugar, hay que mantener una tensión constante y de valor nominal correspondiente a la tensión nominal del vatimetro En segundo lugar habría que disponer de un receptor de potencia variable que permita la regulación lineal de la intensidad, ademase te método requiere de un gasto de energía que en casos de potencias grandes (kilo vatímetros) presentaría un gasto innecesario. Para evitar estos inconvenientes y disponer de una regulación exacta e independiente en ambos circuitos de tensión y de intensidad, se utiliza para la verificación de vatimetros un método denominado ``método de carga ficticia. Este consiste en la utilización de dos fuentes: una para aplicar la tensión nominal a la bobina de tensión del vatimetro y la otra para hacer circular corriente por la bobina de intensidad. La figura muestra el circuito de conexiones correspondiente. Una fuente de baja tensión (E1) que puede suministrar las intensidades requeridas por la bobina de intensidad del vatimetro, alimenta el circuitote intensidad compuesto por la bobina de intensidad del vatimetro, el amperímetro patrón y las resistencias R1 y R2 La fuente (E2), a través de un divisor de tensión R, alimenta el circuito de tensión compuesto por la bobina de tensión del vatimetro y el voltímetro patrón. Ambos circuitos, de tensión y de intensidad, se regulan por separado permitiendo obtener una regulación precisa de intensidad y de tensión. Para calcular el error se considera como potencia real la obtenida del producto de lecturas del amperímetro y del voltímetro. 13
P- U. I P- U. I d% =.100 =.100 P U. I max nom nom P es la potencia acusada por el vatimetro verificado, U es la tensión que indica el voltímetro patrón, I es la intensidad que indica el amperímetro patrón, Pmax =Unom.Inom es la potencia obtenida del producto de alcances de intensidad y de tensión del vatimetro verificado. Una vez verificado el vatimetro con corriente continua se procede a su verificación con corriente alterna. Esta prueba permite establecer errores con los cuales el vatimetro indicara potencia con varios factores de potencia (cosф). El circuito correspondiente a esta verificación esta ilustrada en la Figura C. Como se puede precisar, se sigue el mismo método de carga ficticia en el circuito anterior, es decir, aplicando dos circuitos it independientes, de tensión y de intensidad. El circuito de intensidad esta alimentado por el transformador II de varias salidas de baja tensión. Al primario de este transformador esta conectado el auto transformador variable I. El amperímetro patrón, la bobina de intensidad del vatimetro patrón y la bobina de intensidad del vatimetro verificado están conectados en serie; las resistencias R1 y R2 se utilizan para regulación fina de la intensidad de corriente. El circuito de tensión formado por las bobinas de tensión de los vatimetros Wp y Wx y por el voltímetro patrón conectados en paralelo están alimentados por un auto transformador de relación variable III. El auto transformador III se puede conectar a un desfasador (no aparece en la figura) y utilizándolo, obtener desfases de tensión con respecto a la intensidad en el circuito de intensidad 14
El conjunto se controla por medio de tres instrumentos patrones, o sea, el vatimetro Wp, el amperímetro Ap y el voltímetro Vp. El factor de potencia que aparece se calcula por: Pp cosj = U. I Para verificar el vatimetro Wx, se comparan sus lecturas con las lecturas del vatimetro patrón para distintos cosф ( 0; 0.5 y 1). El error se calcula por: Px - Pp d% =.100 Px MAX Donde: Px es la potencia indicada por el vatimetro verificado, Pp es la potencia indicada por el vatimetro patrón, Pxmax = Up nom.ipnom es el alcance del vatimetro verificado. p p GRACIAS 15