P. P. Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica__________________________________________________________________________________

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍAFACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y

FORMALES

P.P. INGENIER IA MECANICA , MECA NICA ELECTRICA Y MECATR ONICA

SESION 05: DISEÑO, AMPLIACIÓN Y CONSTRUCCIÓN DE UNVOLTIMETRO DE DC

I.-OBJETIVO: Convertir un mecanismo de medición en un voltímetro de diferentesrangos. Diseñar y comprobar experimentalmente el valor de las resistenciasmultiplicadoras necesarias para construir el voltímetro de diferentes rangos.

II.- MARCO TEÓRICO:Los aparatos de medida que miden tensiones (voltímetros) o que tienen bobinasvoltimétricas (vatimetros, contadores de energía, etc.) las mediciones no se basandirectamente en los efectos de la tensión eléctrica sino en los efectos producidospor la intensidad de corriente. lo que sucede es que de acuerdo con la ley deOhm, la tensión eléctrica y la intensidad de corriente son proporcionales y por lotanto las escalas de los aparatos de medida pueden graduarse en voltios y medirde esta forma las tensiones eléctricas.Ahora bien, con objeto de mantener lo mas bajo posible la potencia consumida, elmecanismo de medida ha de recibir intensidades de corriente muy pequeñas.Si se quieren medir tensiones relativamente elevadas, se conecta una resistenciaen serie o resistencia adicional, de forma que la corriente no pueda exceder delos limites considerados como tolerables, de esta forma una parte de la tensiónactúa sobre el aparato de medida y el resto (por lo general mucho mayor) sedisipa en la citada resistencia adicional.El voltímetro esta compuesto de un mecanismo de medición y de la resistenciainterna multiplicadora.

i : Corriente máxima que deflecta toda la escala del mecanismo de mediciónv : máxima tensión que puede medir el mecanismo de medición ( v= i r)r : Resistencia interna del mecanismo de mediciónRmn: Resistencia multiplicadora de uno de los rangosVn : Tensión máxima que se desea medir en uno de los rangos

Para determinar las resistencias multiplicadoras de los diferentes alcances, seemplea la siguiente formula:

Rmn = (n-1) r

Donden = factor multiplicador o multiplicador

:

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Como la resistencia interior del aparato de medida es siempre muy pequeña encomparación con la resistencia adicional, en todos los casos se puede mantenerel error del aparato de medida dentro de los limites determinados por la clase deprecisión del propio aparato de medida.La resistencia adicional se instala unas veces en el interior del aparato de mediday otras veces en el exterior de dicho aparato.

Aunque las resistencias en serie o resistencias adicionales puedan aplicarseindistintamente a mediciones en corriente continua y en corriente alterna, en lapráctica se emplean con más frecuencia para medida en corriente continua.Cuando se trata de corriente alterna, en muchos casos se utilizantransformadores.

Las resistencias adicionales se emplean, sobre todo, para la ampliación delcampo de medida de los voltímetros. Pero los circuitos voltimétricos de losvatímetros, cosfímetros, frecuencimetros y otros aparatos de medida tambiénestán provistos de resistencias adicionales.

III.-ELEMENTOS A UTILIZAR:

Un Miliamperímetro de corriente continua de 10mA Un milímetro digital (Voltímetro patrón). Resistencias de diferentes valores, de acuerdo al diseño del instrumento. Cables de conexión. Una fuente rectificadora Un variac monofásico

IV.-PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN:

El instrumento de medición de diferentes rangos se realizara de la siguientemanera:

a) Se utilizara el miliamperímetro en el rango de 10mA como mecanismo demedición para la construcción de un voltímetro.

b) Una vez determinadas las resistencias de diferentes valores se procederá ainstalarlas en serie con respecto al miliamperímetro y su resistencia interna,de tal manera que estas determinen rangos adicionales al instrumentotomando en cuenta que estas siempre funcionaran conmutando por separado.Se realizará el calculo de la resistencias en serie para los rangos de 50 V, 100V, y 200V.

c) Luego se utilizara el multímetro digital para realizar medidas comparativas yde esta manera parametrar la escala del nuevo instrumento.

d) Arme el circuito del voltímetro para los rangos diseñados.

e) Contraste su voltímetro experimental con uno patrón tomando por lo menos 4lecturas por escala o rango.

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Características del sistema de medición: i (mA): ………. r: ……….

Rango de 50 V Rango de 100 Vn= n=Rmn = Rmn =

Rango de 200 Vn=Rmn =

V.-CUESTIONARIO:

1.- ¿En que consiste el sistema de medición de bobina móvil o movimiento de

D’Arsonval utilizado en los Voltímetros de cc ?

2.- Adjunte los diseños de todos los rangos de voltímetros que diseño y explique el

procedimiento de cálculo.

3.- ¿Cuál es la función de las resistencias en serie o multiplicadoras y qué

características debe de cumplir?

4.- ¿Qué precauciones se debe tener para el uso del Voltímetro analógico?

5.- Realice un análisis del efecto de carga que tienen las resistencias utilizadas en el

circuito.

6.- Realice en forma tabulada una comparación entre los valores obtenidos por el

voltímetro patrón y el voltímetro que ha sido diseñado (para cada uno de los tres

rangos). Encuentre los errores absolutos y relativos porcentuales.

7. ¿En qué consiste la ampliación de rango de un voltímetro de CC? Explique

VI.-OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:Hacer las observaciones y conclusiones en forma clara y empleando el menornumero de palabras, 05 de cada una.

VII.-BIBLIOGRAFÍA.

Indique la bibliografía o página Web utilizada.

NOTA.- TRAER UN POTENCIOMETRO DE 30KΩ (10mA de capacidad o más) por grupo

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Vpatron i v = ir V=nv42,6 2 mA 0,0108 39,99983,7 4 mA 0,0216 79,909124,3 6 mA 0,0324 119,999164,8 8 mA 0,0432 159,999184 13 mA 0,054 179,999

Vpatron i v = ir V = n v20.1 2 mA 0,0108 19,999

39,2 4 mA 0,0216 39,999

57,1 6 mA 0,0324 59,99975 8 mA 0,0432 79,99993,3 10 mA 0,054 99,99

Vpatron i v = ir V=nv

10.3 2 mA 0,0108 10,0003

20.1 4 mA 0,0216 20,000068

30.2 6 mA 0,0324 30,000013240 8 mA 0,0432 40,00017650 13 mA 0,054 50,00026

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