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PUENTES DE MEDICIONCAPITULO 3IntroduccinDe entre las fuentes existentes para la medida de resistencias y se estudiara los siguientes:Puente de WheatstonePuente de hilo Puente de doble Thomson

2. Puente de Wheatstone

Posiblemente este puente sea el ms utilizado de su principio de funcionamiento derivan la mayora de los puentes consta de 3 resistencias: una fija y dos variables, una fuente de tensin (generalmente de C.C) y un aparato detector normalmente un galvanmetro.

Fig 3.1 Esquema terico del puente de Wheatstone Su funcionamiento es el siguiente:

Rx es la resistencia que se debe medir, a los nudos A y C se conecta la fuente de tensin, generalmente de bajo valor (3 y 9 v); y a los nudos B y D el instrumento medidor.

Se deben maniobrar las resistencias ajustables de forma que el galvanmetro no acuse al paso de corriente. Entonces se dice que el puente est equilibrado.

Cuando el puente est equilibrado se cumple:

Sustituyendo los valores de las tensiones :

Sustituyendo en la igualdad:

Operando queda:

Puente de Wheatstone en C.ASu disposicin circuital es idntica a la indicada en la Fig. 3.1 sin ms que sustituir la pila por un generador de c:A y el detector de cero por un galvanmetro de vibracin.

Es importante que las resistencias que forman el puente (R1 , R3 y R4) sean del tipo inductivo.

Fig. 3.2Su uso est indicado para medir resistencias en C.A y resistencias especiales en las que no pueden utilizar resistencias en C.APuente de hilo Este puente es una ligera variacin del puente de Wheatston. Su utilizacin prctica se deduce a resistencias de bajo valor hmico.Una de las ramas del puente est constituida por un hilo de constantan o niquelina, de seccin uniforme a lo largo del cual se desliza un cursor.El esquema del principio de funcionamiento se muestra en la Fig. 3.3 el trazo negro grueso que une los nudos A y B representa un alambre de seccin, longitud y resistividad conocida.

Fig. 3-3 Puente de hilo para medida de resistenciasSe tendr:

La resistividad del hilo y su seccin son constantes, las resistencias R2 y R3 sern proporcionales a las longitudes l1 y l2 determinados por el cursor deslizante.

Aplicando la ecuacin del puente de Wheatstone:

Ecuacin que nos permite calcular la resistencia desconocida en funcin de las longitudes en que el hilo resistivo ha quedado dividido por el cursor.

Doble puente de Thomson

Los puentes anteriores, Wheatstone y de hilo no son adecuados para la medida de resistencias de valores pequesimos.Para la medida de estas resistencias de muy bajo valor, se utiliza el doble puente de Thomson, basado en la comparacin de las cadas de tensin provocadas en la resistencia incgnita Rx y una resistencia patrn Rp conectadas en serie.

Fig. 3.4 Doble puente de ThomsomLa caracterstica fundamental es que suministra una lectura de las posibles variaciones de corriente que puede haber en el circuito donde est situada la resistencia bajo prueba.Para comprobar el funcionamiento de este puente, es importante sealar que siempre se debe cumplir:R1 = R3R2 =R4

Esta condicin se logra en las fuentes comerciales mediante el adecuado acoplamiento mecnico entre las resistencias del puente.La ecuacin final que permite el clculo de Rx se deduce aplicando la ley de Kirchhoff a las mallas ABCD y ABEF

Malla ABCD:

Malla ABEF:

Dividiendo miembro a miembro a miembro:

Al ser R1 = R3 y R2 = R4 queda :

Al estar su cuerpo en equilibrio: I1=I2 ; I3=I4 que da :

Puentes para las medidas de inductancias De entro los puentes existentes para medir inductancias, tenemos :Puente de MaxwellPuente de Hilo para inductanciasPuente de Hay

Es importante que todos ellos estn basados en el funcionamiento del puente de Wheatstone , si bien ahora al utilizar C.A y una vez en que equilibramos la relacin entre sus impedancias es igual :

Fig. 3.5 Esquema general de un puente en C.A

Puente de Maxwell

Este puente se utiliza en la medicin de inductancias cuando se requiere una gran exactitud en los resultados , adems cuando se precisa evaluar la resistencia en C.A.

Fig. 3.6 Puente de MaxwellSustituyendo:

Dividiendo miembro a miembro:

Daremos:

De la igualdad de dos nmeros complejo:

R2 y R4 = resistencias LX y L3 = inductanciasTRASFORMADORES DE MEDICIN

CAPITULO 4TRANSFORMADORES DE MEDICION DE CORRIENTE

Se denomina trasformadores de medicin a los que se utilizan para alimentacin de circuitos de instrumentos de medicin . su aplicacin se basa en la relacin entre la intensidad en el arrollamiento secundario y la intensidad en el arrollamiento primario o entre la tensin secundaria y tensin primaria ( trasformadores de intensidad y trasformadores de tensin ).

Sirven para las siguientes finalidades :

Permite medir alta tenciones y altas intenciones con instrumento de bajo alcance .Separan elctricamente del circuito controlado los instrumentos de medicin , lo que permite efectuar mediciones en los circuitos de alta tensin con los instrumentos de baja tensin .Hace posible la ubicacin de los instrumentos a distancias del circuito controlado . esto evita la influencia de campos magnticos externos en el funcionamiento de instrumentos aumenta la seguridad del personal .

El trasformador de corriente esta destinado a su conexin en serie con el receptor dela misma manera que se conecta un ampermetro. La intensidad de corriente primario tiene una relacin.

El trasformador de corriente tiene las caractersticas de un trasformador monofsico en condiciones del ensayo del corto circuito .

El arrollamiento primario del trasformador de corriente esta conectado en serie con el circuito en el cual se mide la corriente .

La corriente nominal secundaria esta normalizada en 5 para todo los trasformadores

En algunas casos cuando la distancia en el trasformador y el instrumento es grande se utiliza trasformadores de corriente nominal secundarios de un anterior.

DIAGRAMA VECTORIAL

Para hacer el anlisis mas sencillo para el diagrama de la figura 4 .3 para una relacin.

A base del diagrama vectorial se pueden apreciar dos tipos de errores . un error denominado error de intensidad o error de relacin que se debe ala diferencia entre los valores i1 e i 2 y el otro error denominado error angular .Error de relacin

Se denomina error de corriente a la diferencia entre el valor eficaz dela corriente secundario multiplicado por la relacin nominal de la trasformacin y el valor eficaz dela corriente primaria. En la prctica se asume el valor contante del a relacin K .entre la corriente nominal secundaria :

b) Error angular

Se denomina error angular Angulo en la cual esta desfasado el vector de la corriente secundaria (-i2) invertido , con respecto al vector dela corriente primaria, este error se expresa en minutos .En las mediciones de corriente (fig.4.4) en error angular no tiene mucho importancia

EL ERROR El error es el trasformador de corriente de pende de la corriente magnetizada (In) requerido por el material magntico del ncleo.Parmetros de induccin delos errores

a.1) fuerza magnetmetros (Amper vueltas ) La presin puede mejorarse en aquellos trafo , la corriente primaria es alta y que con una sola espira (primaria) pasante o con pocos espiras ( primario bobinado) puede conseguirse en un valor conveniente al Angulo .a.2) Seccin del circuito magntico

A mas seccin , menor ser el error

EL FACTOR DE SOBRE CARGA

En el nmero que indica el mltiplo de la corriente nominal primaria que debido a la saturacin del ncleo , origina un error de corriente de -10%, a base que la carga secundaria sea de valor nominal .La potencia del error y el factor de sobre carga depende de la curva de magnetizacin del material del ncleo .

SOBRE LA PLACA

debe figurar . la marca , tensin mxima de instalacin , tensin de prueba de aislamiento en kva, frecuencia en HZ , relacin de trasformacin (i1/i2), potencia admisible del secundario en kva , clase de exactitud (porcentaje de error ) , factor de sobre carga :

CONSUMO DE INSTRUMENTO Y DE CONDUCTORES Los valores de la tabla son aproximados ya que dependen del modelo ,fabricante ,etc Los valores exactos en caso de necesidad se obtienen de catlogos .

Intensidad limite trmica

El valor eficaz de la CA que calienta 340 c en 1s.

El calor producido por la corriente de corto circuito esta absorbido por el material del conductor bobinado (cobre y aluminio)

Clasificacin y tipos de trasformadores Segn su uso Trasformador de lnea Trasformador de laboratorio Tambin se dividen .Trasformador de alta tensin Trasformador de baja tensi Se divide por su construccin bsica :Trasformador de barra pasante Tras formadores con la bobina primaria y secundaria colocados.

Los trasformadores de lnea se instalan directamente a la lnea de ven caracterizarse por la alta resistencia trmica y la alta resistencia dinmica.En trasformadores de corriente de laboratorio las caractersticas ms importantes es su exactitud de un campo de radio que puede oscilar entre los 120 % dela corriente primaria nominal:dela corriente primaria nominal:Transformadores de intensidad de laboratorio :

La caracterstica ms importante con su exactitud en un campo de medida que puede oscilar entre 10 y 120%de la corriente primaria nominal.Una parte esencial del trasformador y sus formas de poder de tipo de los arrollamientos primarios y secundarios y del uso al cual est destinado el trasformador los ncleos tienen por ms de torque o rectangular.Estos trasformadores de alta tensin en los ncleos y devanados estn sumergidos en aceite en un tanque igual que los trasformadores de potencia.Sus dimensiones y por su peso son por lo general sumergidas y la tensin nominal de este tipo de trafo no sobre pasa los 600v.Lo base de exactitud es alta 0.5 y 0.2 y hasta 0,1 y 0,5.

Fig. - 4.9Conexin a tierra de trasformadores de intensidad :

Los arrollamientos secundarios de los trasformadores de medicin se conectan a tierra una de los finalidades de estas conexin es la seguridad de los instrumentos y del personal .

La otra finalidad de estas conexiones es evitar que se origine diferentes potenciales en varios elementos de medicin conectados (vatmetros, medidores de energa etc,) con respecto a tierra. Mtodo para elegir un trasformador de intensidad Relacin de transformacin

b) Potencia de cargaConocido el valor de la intensidad primaria nominal se accede a la primaria columna de la para cada valor de la intensidad primaria nominal aparecen mas de un modelo de trasformacin Potencia consumida por la carga a conectar en el secundario del trasformador , incluyendo los dos conductores de conexin . los valores tpicos de la potencia consumida por los circuitos de intensidad ms comunes son los que aparecen en tablas est en la tabla INSTRUMENTOS VOLTIMETRO-electromagntico-electrodinmico VATIMETRO-circuito de tensin por fase .MEDIDOR DE ENERGIA -bobina de tensin -por cada sistema FRECUENCIOMETRO -de lengetaCOSFIMETRO-por fasec) Forma y dimensiones del bobinado primario En el caso de primario bobinado se debe de tener en cuenta los valores y thevenin definidos estos valores estn indicados para cada modelo y relacin en las paginas correspondientes.En el caso de primario pasante hay que considerar el tamao y la disposicin de la barra o conductor primario. d) Factor de seguridad aislamiento Se deber comprobar todos estos valores para adaptar de a la instalacin en concreto en que se va a usar el trasformador eligiendo el modelo que mejor se adapte a los exigencias para verificar todos estos valores para adaptarse hay que consultar los caractersticas generales y los particulares del trasformador eligiendo en modelo que mejor se adapte a los exigencias . 4.2 TRASFORMADORES DE MEDISION DE TENSION