TABLEROS
DE MEDIDA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
Objetivos:
Crear en el estudiante un ambiente familiarizado con los instrumentos (analógico o digitales) de medición utilizados en este laboratorio tanto como realizar conexiones y comprobar prácticamente el buen funcionamiento de estos.
Fundamento teórico:
El sistema eléctrico necesita de una serie de aparatos de medida y control que indiquen la
energía consumida en kWh y la potencia demandada en kW.
El contador de energía eléctrica es el aparato que contabiliza esta energía en las líneas y redes de corriente alterna, tanto monofásica como
trifásicas.
De los diferentes tipos de contadores de energía eléctrica para corriente alterna, el contador de inducción es el de mayor aplicación en las instalaciones eléctricas de viviendas y edificios.
Para esta medición utilizaremos los indicadores luminosos emisores de pulsos de energía. Estos LEDs rojos, ubicados en el panel frontal del medidor, presentan una pulsación proporcional a la energía utilizada según sendas constantes de integración:
1000 impulsos/kWh para la energía activa y 1000 impulsos/kVarh para la energía
reactiva.
Seleccionaremos un periodo de medición adecuado (T) y en ese lapso registraremos simultáneamente las cantidades de impulsos de ambos indicadores (Na y Nr). Con las siguientes ecuaciones calculamos P y Q:
Donde:
P: es la potencia activa expresada en kW.
Na: es la cantidad de impulsos del indicador de energía activa computados durante el periodo T.
Ka: es la constante de integración de energía activa. En el caso del medidor Ampy es 1000 imp/kWh.
T: es el tiempo durante el cual se realiza la medición expresado en segundos.
Clasificación de los aparatos de medida
a. Magnetoeléctricos: constan de una bobina y un imán que producen dos campos magnéticos, uno móvil y otro fijo. Según sean los campos magnéticos se denominan:
o De imán móvil: el imán permanente es el elemento móvil.
o De cuadro móvil: la bobina produce el campo magnético móvil. Son los que se usan actualmente. La aguja indicadora va acoplada a la bobina que gira libremente entre los polos del imán permanente. La corriente que se va a medir se hace llegar a la bobina, donde crea un campo magnético contrario al del imán, que hace girar la bobina, y por tanto, la aguja, hasta un punto en la escala del aparato proporcional a la intensidad que recorre la bobina. Sólo se emplean para corriente continua. Tienen gran precisión y sensibilidad. Son: amperímetros, voltímetros, óhmetros, etc.
b. Electromagnéticos (o de hierro móvil): formados por una bobina con un interior constituido por dos núcleos de material ferromagnético, uno fijo y otro móvil, este último conectado a la aguja indicadora. Funcionan porque al circular corriente (la que se quiere medir) por la bobina se origina una campo magnético que imanta los dos núcleos con la misma polaridad, originándose una repulsión que hace girar el núcleo móvil. El campo magnético es proporcional a la corriente que atraviesa la bobina. Se usa para amperímetros y voltímetros tanto de corriente continua como alterna.
c. Electrodinámicos: formados por dos bobinas, una fija y otra móvil, concéntricas, que son atravesadas por la corriente que se quiere medir, creándose en ambas bobinas campos magnéticos que hacen que la bobina móvil gire moviendo la aguja indicadora. Se usan para amperímetros, vatímetros y voltímetros tanto de corriente continua como alterna.
d. De inducción: están formados por un electroimán atravesado por una corriente alterna que da lugar a un campo magnético variable. En el entrehierro del imán tienen un disco de aluminio que va acoplado a la aguja indicadora y que es móvil. En dicho disco se originan corrientes de Foucault que dan lugar a un campo magnético opuesto al del imán, deteniéndose la aguja en una determinada posición de la escala. Se usan para
amperímetros y voltímetros de corriente alterna.
e. Electrotérmicos: se basan en el efecto Joule. Actualmente, los más usados tienen una lámina bimetálica formada por dos metales con distinto coeficiente de dilatación unidas longitudinalmente. Cuando esta lámina es atravesada por la corriente eléctrica, el metal con mayor coeficiente de dilatación se alarga, curvando la lámina, este movimiento se transmite a la aguja indicadora que se moverá por la escala. Se usa para amperímetros y voltímetros tanto de corriente continua como alterna.
Los aparatos de medida pueden ser analógicos o digitales; los primeros presentan la medida mediante un índice o aguja que se desplaza sobre una escala graduada, y los segundos presentan el valor en una pantalla o display mediante números. Para representar
esquemáticamente e interpretar las inscripciones de funcionamiento se recurre a la simbología normalizada que se recoge en la Tabla.
Instrumentos:
autotrasformador
multimetro voltimetro
Cables conectores
Contador de energía Amperímetro
Cuestionario:
1) Especificar la clase de precisión de los instrumentos utilizados incluyendo el transformador utilizado en la experiencia.
Contador de energía
Amperímetro
Voltímetro
Frecuencímetro
2) De los datos tomados en el laboratorio
Evalué la potencia a partir del contador de energía (Kw-h), asimismo evalué a partir de las lecturas del voltímetro y amperímetro.
# de Lámparas
# de vueltas
N
Tiempo (t)
P1(kw) =
= 950
2
5
49,38
0,384
3
5
32,76
0,578
4
5
28,84
0,657
5
5
19,89
0,953
# de Lámparas
Voltímetro(V)
Amperímetro (I)
P2(kw) =
2
210 v
1,6 A
0,336 kW
3
210 v
2,6 A
0,546 kW
4
210 v
3,49 A
0,733 kW
5
210 v
4,35 A
0,913 kW
Compare estos valores con el valor de la potencia medida por el vatímetro para un mismo punto. ¿Qué puede concluir?
# de Lámparas
Vatímetro (W)
P3(kw)
2
0,38 kW
3
0,56 kW
4
0,75 kW
5
0,94 kW
Podemos ver que el error al comparar la potencia P1 con la potencia P3 es moderado debido a que se necesitó la medición del tiempo de la cantidad de vueltas con un cronometro y sabemos q los impulsos nerviosos no son lo suficientemente rapidos para dar una medición exacta.
Sin embargo al comparar la potencia P2 con la potencia P3 encontramos q el error es mínimo ya que para hallar su valor se utilizó equipos digitales como el amperímetro y voltímetro, los cuales, tienen poco error y por lo cual aumenta la precisión.
De los datos obtenidos, grafique en papel milimetrado Potencia vs Tiempo. 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 103 52 34 27 19
p
o
tencia
tiempo
Chart Title
Explique las características más importantes de la curva, asimismo indique el significado de dicha gráfica.
De la gráfica Potencia VS Tiempo se puede observar la dependencia inversa que se tiene, ya que el producto (P1 × t) resultará constante debido a que para todos los casos N (número de vueltas) = 5.
P1 (kW) =
el significado que podemos rescatar del gráfico y de la ecuación anterior es q si el disco del contador de energía gira a mayor velocidad el tiempo de cada revolución disminuye y por lo tanto la potencia consumida es mayor.
OBSERVACIONES Y CONCLUCIONES:
Al aumentar el número de cargas (lámparas incandescentes) observamos que aumentó la potencia consumida por el circuito y en consecuencia también aumenta la energía consumida en el mismo tiempo.
El número de vueltas del disco del contador de energía en un tiempo dado es proporcional a la energía consumida por las cargas, ya que la energía es el producto de la potencia y el tiempo.
El par de terminales del transformador de potencia donde está el fusible y donde no está son los terminales de salida y entrada respectivamente..
El amperímetro se conectó en serie con la carga (equivalente), mientras que el voltímetro y el frecuencímetro se conectaron en paralelo; el vatímetro y el contador de energía tienen ambos cuatro terminales de los cuales dos se conectan en serie (los de corriente) y dos en paralelo (los de tensión).
El amperímetro tiene varias terminales, dependiendo de cuál terminal se use se tiene una escala determinada, debe usarse una escala de tal manera que la corriente no sea ni muy baja (porque los valores leídos no serán muy exactos) ni muy alta (ya que se puede dañar el equipo).
Bibliografía:
He utilizado información de internet de las siguientes direcciones:
http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/10963/fichero/Archivos%252F03+Contadores +de+Energ%C3%ADa+El%C3%A9ctrica.pdf http://www.afinidadelectrica.com.ar/articulo.php?IdArticulo=199 http://www.monografias.com/trabajos-pdf4/redes-electricas/redes-electricas.pdf http://www.portalelectrozona.com/menuzonaelectricidad/2-categoriaelectricidadindustrial/95-articuloaparatosmedida.html http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//3000/3085/html/15_clasifica cin_de_los_aparatos_de_medida.html
