mediciones electricas

INSTITUTO TECNOLOGICO DE ORIZABA

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN ELECTRICA

Principios de funcionamientos

ARTURO SANTIAGO TORRES

01/12/2011


Arturo Santiago Torres Página 2

PRINCIPIOS

DE FUNCIONAMIENTO DE LOS APARATOS DE

MEDICIÓN ELÉCTRICA


ÍNDICE

1. Medidor de resistencia………………………………………………………………………………….…. 4

2. Medidor de resistencia de tierra……………………………………………………………………….12

3. Medidor de secuencia de fase…………………………………………………………………………..14

4. Tacómetro…………………………………………………………………………………………………………15

5. Medidor de frecuencia……………………………………………………………………….……………..18

6. Analizador de redes………………………………………………………………………………..…………20

7. Trazador de curvas……………………………………………………………………………………….…..24

8. Graficadores……………………………………………………………………………………………………..27

9. Bibliografía………………………………………………………………………………………………………



MEDIDOR DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

MEGGER

El término Megger hace referencia a un instrumento para la medida de aislamiento eléctrico en alta tensión. En realidad dicho término corresponde a la marca comercial del primer instrumento portátil medidor de aislamiento introducido en la industria eléctrica en 1889. El nombre correcto de estos instrumentos es megohmetro, ya que la medida del aislamiento de cables, transformadores, aisladores, etc. se expresa en megohmios (MΩ).

En realidad estos aparatos son un tipo especial de óhmetro en el que la batería de baja tensión, de la que normalmente están dotados estos, se sustituye por un generador de alta tensión, de forma que la medida de resistencia se efectúa con voltajes muy elevados.

Un megger mide la resistencia de aislamiento de cualquier dispositivo que requiera un aislamiento eléctrico frente a su entorno o tierra. Esto abarca desde generadores, motores, transformadores, cuadros eléctricos, embarrados, y cualquier dispositivo de potencia (no electrónico).

Medición de aislamiento de un motor con Megger

El motor de jaula de ardilla como cualquier máquina es susceptible de sufrir averías en sus bobinados que pueden comportar un mal funcionamiento de la máquina o incluso su destrucción, aunque si los elementos de protección está bien diseñados deben funcionar correctamente, antes de que la máquina llegue a una estado de deterioro grave donde pueden existir tanto riesgos a las personas como a las instalaciones.

¿Cuándo se deben realizar estas comprobaciones o mediciones? Muy sencillo, se deben realizar cuando los elementos de protección (Interruptores automáticos, relés térmicos, interruptores diferenciales, fusibles, etc.) disparen. Si desconectamos el motor y podemos rearmar las protecciones sin problemas seguramente el problema sea del motor, aunque siempre se debe descartar que no sea problema de la misma protección, del contactor o de la línea de alimentación.



Las pruebas que se pueden realizar a los bobinados son:

- Comprobar la continuidad de los bobinados.- Comprobar continuidad entre bobinados distintos. - Comprobar la continuidad de los bobinados y tierra.

Estas pruebas se pueden realizar con un comprobador de continuidad, un óhmetro o con el Megger, aunque por experiencia para estar seguros realizar esta pruebas siempre con el megger a excepción de la comprobación de la continuidad en los bobinados.

Comprobación de la resistencia de aislamiento mediante el Megger: este aparato se utiliza para saber la resistencia de aislamiento de la máquina entre bobinados o entre ellos y tierra, para ello desconectamos el motor de la línea y aplicamos 500 voltios entre las bobinas (aunque estén conectadas en estrella o triángulo) y tierra, podemos guiarnos por estos valores:

Inferior a 16 MΩ equivale a un mal aislamiento. 16 y 51 MΩ equivale a un aislamiento regular, si el motor estuviese húmedo sería

recomendable con los aparatos adecuados poder secarlo. superior a 51 MΩ equivale a un buen aislamiento.

Aunque siempre prevalecerán los valores que pueda suministrarnos el fabricante de la máquina.

El megado de un motor conectado en estrella, he puesto una de las bananas del megger en W1 pero se podría colocar en cualquier otro borne U1, U2,V1, V2 ó W2, la otra banana la he puesto en el borne de tierra y éste tiene el conductor de protección (PE o CP), si tuviésemos el motor en el banco de trabajo y por tanto sin conectar a tierra la banana la pondríamos en el mismo borne de tierra o en un punto de la carcasa del motor asegurándose que hace buen contacto, esto es sin pintura ni óxido entre la banana y la carcas del motor

Comprobación y Megado de Cables

Medida de la resistencia de aislamiento, como ya sabemos el aparato que se utiliza para realizar medidas de aislamiento es el megohmetro o megger. Antiguamente se utilizaba como fórmula práctica; por cada kilovoltio de tensión de red corresponde 1MΩ de resistencia de aislamiento, es decir, si la tensión de la red era 380 v para que la resistencia de aislamiento fuese correcta debía dar 0, 38 MΩ.

El aislamiento se medirá con relación a tierra y entre conductores, mediante un generador de corriente continua capaz de suministrar las tensiones de ensayo especificadas en la tabla anterior con una corriente de 1 mA para una carga igual a la mínima resistencia de aislamiento especificada para cada tensión.



Durante la medida, los conductores, incluido el conductor neutro o compensador, estarán aislados de tierra, así como de la fuente de alimentación de energía a la cual están unidos habitualmente. Si las masas de los aparatos receptores están unidas al conductor neutro, se suprimirán estas conexiones durante la medida, restableciéndose una vez terminada ésta.

Cuando la instalación tenga circuitos con dispositivos electrónicos, en dichos circuitos los conductores de fases y el neutro estarán unidos entre sí durante las medidas.

La medida de aislamiento con relación a tierra, se efectuará uniendo a ésta el polo positivo del generador y dejando, en principio, todos los receptores conectados y sus mandos en posición "paro", asegurándose que no existe falta de continuidad eléctrica en la parte de la instalación que se verifica; los dispositivos de interrupción se pondrán en posición de "cerrado" y los cortacircuitos instalados como en servicio normal. Todos los conductores se conectarán entre sí incluyendo el conductor neutro o compensador, en el origen de la instalación que se verifica y a este punto se conectará el polo negativo del generador.

Cuando la resistencia de aislamiento obtenida resultara inferior al valor mínimo que le corresponda, se admitirá que la instalación es, no obstante correcta, si se cumplen las siguientes condiciones:

• Cada aparato receptor presenta una resistencia de aislamiento por lo menos igual al valor señalado por la Norma UNE que le concierna o en su defecto 0,5 MΩ.• Desconectados los aparatos receptores, la instalación presenta la resistencia de aislamiento que le corresponda.

La medida de la resistencia de aislamiento entre conductores polares, se efectúa después de haber desconectado todos los receptores, quedando los interruptores y cortacircuitos en la misma posición que la señalada anteriormente para la medida del aislamiento con relación a tierra. La medida de la resistencia de aislamiento se efectuará sucesivamente entre los conductores tomados dos a dos, comprendiendo el conductor neutro o compensador.

Medida de la resistencia de aislamiento respecto a tierra.

A la hora de realizar la medida se deberá proceder de la siguiente forma:

a) Los conductores de fase (L1, L2, L3) incluido el neutro (N), estarán aislados de su fuente de alimentación a la que están habitualmente conectados.b) Los conductores de fase (L1, L2, L3) incluido el neutro (N), estarán aislados respecto a tierra.c) El positivo del megohmetro se colocará en el conductor de protección (CP/PE) y por ende en tierra, el negativo se conectará a cualquier conductor de fase, neutro o puente con el que unimos todos los conductores.d) Se puentearán los conductores de fase y neutro al principio de la instalación, aunque huelga decirlo, la red debe estar sin tensión por razones obvias.



e) Todos lo receptores permanecerán, en principio, conectados y sus mandos en posición de paro, si existiesen fusibles, seccionadores, interruptores, etc., intercalados entre la carga y la línea de alimentación que vamos a megar éstos se dejarán conectados.f) Una vez efectuada la medida comprobar los valores con la tabla que he puesto más arriba sacada de Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión.

RESISTENCIA DE AISLAMIENTO ENTRE CONDUCTORES ACTIVOS (L1, L2, L3 y N).

En esta segunda medida a realizar consiste en la medida de la resistencia de aislamiento entre los conductores activos, recordar que a efectos normativos el conductor neutro se considera un conductor activo, se procederá la siguiente forma:a) Los conductores de fase (L1, L2, L3) incluido el neutro (N), estarán aislados de su fuente de alimentación a la que están habitualmente conectados.b) si existiesen fusibles, seccionadores, interruptores, etc., intercalados entre la carga y la línea de alimentación que vamos a megar éstos se dejarán conectados.c) Las cargas deben quedar desconectadas, es importante hacerlo porque a la hora de megar podríamos estropear receptores o cargas sobre todo aquellas que tienen circuitos electrónicos.d) La medida se realizará sucesivamente entre conductores tomados dos a dos.

No obstante cuando se hagan medidas de la resistencia de aislamiento en conductores con el megohmetro o megger se debe tener en cuenta las fugas superficiales que puede haber entre el positivo y negativo del megger que nos puede falsear la medida.

Los megóhmetro disponen de tres conductores: el positivo, el negativo y el hilo de guarda (o protector), normalmente señalizando con la letra G que tiene el mismo potencial que el negativo. Como se puede apreciar en el siguiente dibujo si efectuamos la medida de resistencia de aislamiento entre el blindaje del conductor y un conductor se podría dar el caso de crearse una corriente de fuga superficial que nos falsearía la medida, ¿qué provoca esta corriente de fuga superficial? Pues suciedad en el conductor, humedad, proximidad del positivo y negativo, etc.

CONEXIONES PARA PRUEBA DE RESISTENCIA AISLAMIENTO DE EQUIPO ELÉCTRICO

Los siguientes diagramas muestran cómo conectar un probador de aislamiento MEGGER a distintos tipos de equipo eléctrico. Los diagramas también muestran en principio cómo debe desconectarse el equipo de otros circuitos antes de conectar el instrumento.Estas ilustraciones son típicas y servirán como guías para probar la resistencia de aislamiento de prácticamente todos los tipos de aparatos y conductores.



Preparación de aparatos para prueba. ¡RECUERDE! El probador de resistencia de aislamiento MEGGER mide cualquier resistencia que se conecte entre sus terminales. Esto puede incluir trayectorias de fuga serie o paralelo a través del aislamiento o sobre su superficie.

Motores y equipo de arranque de CA

Las conexiones para prueba de resistencia de aislamiento de un motor, equipo de arranque y líneas de conexiones, en paralelo. Note que el interruptor de arranque está en la posición "on" para la prueba. Siempre es preferible desconectar las partes componentes y probarlas separadamente con objeto de determinar donde existe debilidad.

Conexiones para prueba a tierra de cada circuito por separado, trabajando desde el panel de distribución.



Conexiones en el tablero de potencia principal, desde donde se puede probar el sistema completo a tierra a la vez, siempre que todos los interruptores en el panel de distribución estén cerrados.

Conexiones para probar un aparato. La prueba se hace entre el conductor (la unidad de calefacción, motor, etc.) y las partes metálicas expuestas. El aparato debe desconectarse de cualquier fuente de potencia y colocarse sobre un material aislante.

Conexiones para probar la resistencia de aislamiento de un cable de potencia. Cuando se prueba un cable, generalmente es mejor desconectarlo en ambos extremos con objeto de probar el cable en sí, y evitar errores debidos a fugas a través o por los tableros de conmutación o los paneles.



Conexiones para probar la resistencia de aislamiento del embobinado de alto y las boquillas de un transformador, y el interruptor de desconexión de alta tensión, en paralelo, con referencia al embobinado de baja tensión y tierra. Note que el embobinado de baja

tensión está puesto a tierra

MEDICION DE RESISTENCIA CON UN OHMETRO

Un óhmetro es un instrumento para la medida de la resistencia eléctrica.el diseño de un óhmetro se compone de una pequeña batería para aplicar un voltaje a la resistencia bajo medida, para luego mediante un galvanómetro medir la corriente que circula a través de la resistencia.la escala del galvanómetro está calibrada directamente en ohmios, ya que en aplicación de la ley de ohm, al ser el voltaje de la batería fijo, la intensidad circulante a través del galvanómetro solo va a depender del valor de la resistencia bajo medida, esto es, a menor resistencia mayor intensidad de corriente y viceversa.Existen también otros tipos de óhmetros más exactos y sofisticados, en los que la batería ha sido sustituida por un circuito que genera una corriente de intensidad constante i, la cual se hace circular a través de la resistencia r bajo prueba. Luego, mediante otro circuito se mide el voltaje v en los extremos de la resistencia. De acuerdo con la ley de ohm el valor de r vendrá dado por:

Para medidas de alta precisión la disposición indicada anteriormente no es apropiada, por cuanto que la lectura del medidor es la suma de la resistencia de los cables de medida y la de la resistencia bajo prueba.Para evitar este inconveniente, un óhmetro de precisión tiene cuatro terminales, denominados contactos kelvin. dos terminales llevan la corriente constante desde el medidor a la resistencia, mientras que los otros dos permiten la medida del voltaje directamente entre terminales de la misma, con lo que la caída de tensión en los conductores que aplican dicha corriente constante a la resistencia bajo prueba no afecta a la exactitud de la medida. Este instrumento es el megger.



MEDIDOR DE RESISSTENCIA DE TIERRA

su forma más simple, la medición de la resistividad aparente consiste en la inyección de corriente en el terreno a través de un par de electrodos A y B, y en la medida de la diferencia de tensión entre dos electrodos detectores M y N. El generador más sencillo para la inyección de corriente en el terreno consiste en una batería de pilas secas conectadas en serie. Para medir la diferencia de tensión entre los electrodos M y N se utiliza un voltímetro electrónico de gran impedancia de entrada, capaz de medir tensiones



comprendidas entre poco más de un voltio y fracciones de mili voltio. Además, el voltímetro debe incorporar un dispositivo independiente que permita compensar las tensiones que aparecen entre los electrodos de medida en ausencia de la corriente de emisión cuando se emplean electrodos polarizadles, o cuando la cancelación de potenciales de contacto entre electrodos no polarizadles no es total.

Ahora bien, ¿realmente es necesario un instrumento especial para medir la resistencia de un SPT? Sí, ya que en una medición de este tipo la instrumentación especializada es muy importante para obtener una lectura apropiada del valor de la resistencia del SPT. Sin embargo, mucha gente piensa que la resistencia de puesta a tierra es una resistencia común y corriente que puede medirse con cualquier ohmetro, lo cual es un error.

Muchos tipos de instrumentos tales como los multímetros y los medidores de aislamiento pueden medir resistencia y es fácil sentirse tentado a utilizar uno de tales instrumentos para medir la resistencia de puesta a tierra. Sin duda se obtendrá una indicación, pero ¿una indicación de qué?

El problema al utilizar estos instrumentos para medir la resistencia de puesta a tierra consiste en que estos no fueron diseñados para tal fin, pues el electrodo bajo prueba está enterrado y la tierra al no ser un circuito específicamente diseñado, es una parte crítica en la medición ya que en ésta, existen magnitudes de influencia que afectan la indicación del instrumento.

Al medir resistencia de puesta a tierra, los multimetro y los medidores de aislamiento son afectados por voltajes erráticos que existen en la tierra. Estos instrumentos darán entonces una indicación de la resistencia en serie en un circuito formado por dos puntos que conectados forman una malla por lo cual la indicación obtenida no representa la magnitud de la resistencia del SPT.

Ahora bien, no todos los instrumentos de medición de resistencia a tierra trabajan de la misma manera. Existen diferencias muy marcadas en el tipo de corriente empleada.

A manera de ilustrar estas diferencias, aparatos como el Vibroground y el Megger de tierras, emplean corriente alterna para la medición pero a diferentes frecuencias y los voltajes en circuito abierto son respectivamente de 120 y 22 voltios.

Cuando se calibran estos instrumentos contra resistencias patrón, ambos dan la misma lectura. En campo, las lecturas pueden variar por la impedancia del terreno a esas distintas frecuencias.

Las ventajas de utilizar instrumentos que generan corriente alterna en vez de continua son: evitar la tensión de polarización de los electrodos y las corrientes naturales que circulan por el interior de la tierra (corrientes telúricas).



En el mercado también existen aparatos de medición de tipo gancho, los cuales tienen dos mayores limitaciones. La primera es que dependen de que las conexiones del sistema de tierras estén bien hechas para obtener buenos resultados, porque cualquier resistencia en serie afecta la lectura y, la segunda es que en electrodos de mallas industriales donde por inducción electromagnética se pueden obtener más de 2 amperios en los conductores de puesta a tierra, el aparato no puede ser usado. Por otra parte, este tipo de aparato es muy útil donde se toman lecturas con frecuencia a los sistemas de tierras, ya que puede ser empleado en lugares donde se requiere tomar lecturas con los equipos energizados permanentemente, o con electrodos inaccesibles.

Las electrodos de los instrumentos de medición pueden ser colocadas en todas direcciones y en una infinidad de distancias entre ellos. Aunque es el mismo punto de medida, las lecturas no son idénticas; a veces ni en terrenos vírgenes debido a la presencia de corrientes de agua o de capas de distinta resistividad.

En los terrenos industriales es aún mayor la diferencia debido a la presencia de objetos metálicos enterrados como tuberías, varillas de construcción, rieles, canalizaciones eléctricas, etc.

Telurómetro T-4V (Digital)

El telurómetro tipo T-4V es un instrumento portátil de trabajo, concebido para realizar mediciones de resistencia de tierra y resistividad de los suelos. Está especialmente diseñado para su adaptación a mediciones en condiciones difíciles: presencia de tensiones parásitas, corrientes telúricas elevadas, valores importantes de las resistencias de las toma auxiliar, etc. Pueden seleccionarse tres fondos de escala a 20, 200 y 2000 Ω, correspondientes a corrientes de medición de 10, 1 y 0.1 mA.

Telurómetro digital mod. T-4V.

MEDIDOR DE SECUENCIA DE

FASE

En algunos casos es necesario conocer la secuencia de fases de un sistema trifilar antes de conectar una carga, condición a veces necesaria para la conexión de determinados motores trifásicos en los cuales es imprescindible respetar el sentido de giro. Existen varias formas para conocer la secuencia en un sistema trifásico:

a) Método de los dos vatímetros. b) Osciloscopio


Medida de la resistencia de la toma de tierra en edificios comerciales, residenciales y en plantas

industriales


c) Secuencímetro. d) Método de las dos lámparas.

Por el método de los dos vatímetros y de acuerdo a lo visto en teoría, se utiliza un sistema equilibrado de cargas, inductivo o capacitivo. En función de la comparación de las lecturas de ambos se determina la secuencia. Por ejemplo, si conectamos una carga inductiva equilibrada, la lectura del vatímetro de menor indicación corresponderá al vatímetro P12 y por lo tanto determinante de la secuencia de fase 1 para la amperómetrica, fase 2 para la voltimétrica y finalmente la restante la fase 3.

Una de las aplicaciones vistas en el osciloscopio de doble trazo es la determinación de la secuencia de fases, siguiendo el esquema siguiente:

El secuencímetro es una aparato que nos indica la secuencia de fases a partir de la indicación del sentido de rotación de un disco, en la figura 2, se muestra uno en que la indicación de las fases viene dado por la dirección de la flecha grabada en un disco rotante. Básicamente es un pequeño motor asincrónico, cuya rotación dependerá del orden de sucesión en el tiempo de las fases que alimentan las bobinas estatóricas.

TACOMETRO

Un tacómetro es un dispositivo que mide la velocidad de giro de un eje, normalmente la velocidad de giro de un motor. Se mide en revoluciones por minuto (RPM). Actualmente se utilizan con mayor frecuencia los tacómetros digitales, por su mayor precisión.

Los primeros tacómetros mecánicos se basaron en la medición de la fuerza centrífuga. Se cree que el inventor fue el ingeniero alemán Diedrich Uhlhorn, quien lo



utilizó para medir la velocidad de las máquinas en 1817. Desde 1840, se utilizó para medir la velocidad de las locomotoras.

Tacómetros por conteo de pulsos

Estos tacómetros, que pueden ser de contacto, o sin contacto con la pieza que gira, basan su funcionamiento en el conteo de la cantidad de pulsos eléctricos por unidad de tiempo, utilizando algún procedimineto de generación de esos pulsos proporcionales a la velocidad de giro de la pieza, cuya velocidad se quiere medir.

En algunos casos, como en los automóviles, se utilizan directamente los pulsos generados por alguna de las partes de él, como el sistema de encendido, en otros, se acoplan al árbol al que se quiere medir la velocidad un dispositivo que los genera. De todas formas el sistema de medición de velocidad de giro se compone de dos partes generales:

o Un dispositivo generador de pulsos en cantidad proporcional al giro. o Un indicador contador de esos pulsos por unidad de tiempo, calibrado en

velocidad de giro, generalmente revoluciones por minuto (RPM).

El dispositivo indicador final puede ser tanto digital como analógico de aguja indicadora.Existen dos métodos principales que se usan para lograr los pulsos eléctricos necesarios para la medición, estos son:Generando pulsos por medios ópticos. Generando pulsos por inducción magnética.

Generación magnética

En la figura 1 se muestra un esquema de cómo funciona este tipo de tacómetro.

Un pequeño generador de pulsos eléctricos de imanes permanentes, se acopla a la pieza cuya velocidad de rotación queremos medir, este generador puede producir uno mas pulsos por cada vuelta de la pieza. La señal de salida del generador se conecta a un dispositivo electrónico que cuanta los pulsos por unidad de tiempo, y muestra la indicación correspondiente a esta velocidad, en la escala o en una pantalla digital.

En muchos casos la generación de los pulsos se realiza utilizando la propia pieza que gira, a la cual se le adjunta un pequeño imán que pasa muy cerca de una bobina estacionaria. Cada vez que el imán pasa frente a la bobina, en ella se genera un voltaje instantáneo que constituye el pulso.Generación óptica



En la figura 2 se muestra una de las formas de producir pulsos por métodos ópticos. Un dispositivo genera un haz de luz o infrarrojo que es capturado por un receptor. Este receptor genera un pulso eléctrico cada vez que es iluminado. La pieza cuya rotación se quiere medir, al rotar, intercepta intermitentemente el haz luminoso, y con ello genera la serie de pulsos proporcionales necesarios para la medición.Un dispositivo contador como el del punto anterior completa el trabajo.Otro método muy común en los tacómetros portátiles es el descrito en el tacómetro óptico.

TACÓMETRO DIGITAL

Un tacómetro Digital es una herramienta de laboratorio importante para medir velocidades de los motores con su respectiva visualización, en este caso la visualización se realiza en un LCD. El diseño del tacómetro se realizo de tal forma que el control es total por parte del microcontrolador de tal manera que ahorramos muchos componentes, conexiones y espacio a comparación a un tacómetro digital asado en diseño lógico (contadores, decodificadores, PLL, y bastantes elementos pasivos), además de que el consumo de energía se reduce de manera significativa.

Para la medición de las RPM del motor se utiliza como sensor el opto acoplador de ranura, el cual leía el paso de unas pequeñas aspas, en total 30 ranuras, cada 30 pulsos se leía una vuelta, además de leer también realizaba la función de visualizar las RPM en



un LCD. El funcionamiento se basa en la recepción de un rayo de luz que se emite desde un diodo infrarrojo implementado con un opto acoplador de ranura. En el eje del motor se acopla un disco con 30 ranuras para poder obtener datos cada 2 segundos. Como los pulsos generados por el opto acoplador no están bien definidos, se utiliza un comparador shmitt triger. Los pulsos generados por el opto acoplador son decepcionados por el TMR0 del PIC 16F84, el cual realiza el conteo de los pulsos.

Los datos leídos por el microcontrolador son almacenados en 4 registros organizados de tal forma que en el primero de ellos se guardaran las unidades, en el siguiente las decenas, luego las centenas y por último las unidades de mil. Para lograr organizarlos de este modo se ponía a contar el TMR0 hasta diez y que luego se generara una interrupción, es decir se le sumaba al TMR0 245 y así cuando llegue a 255 se genera una interrupción habiendo contado 10 pulsos. Luego de generarse la interrupción, se incrementa el registro correspondiente a las decenas y cuando este registro pase de 9 entonces incrementa el registro centena y el de decena vuelve a cero y así sucesivamente. Cuando hayan transcurrido 2 segundos de haber empezado el conteo se toma lo que halla en los registros decena, centena y mil al igual que lo que haya hasta ese momento en el timer (se guarda en reg. unidad) ara realizar el despliegue en el LCD.

MEDIDOR DE FRECUENCIA

Un frecuencímetro es un instrumento que sirve para medir la frecuencia, contando el número de repeticiones de una onda en un intervalo de tiempo, mediante el uso de un contador que acumula el número de periodos. Dado que la frecuencia se define como el número de eventos de una clase particular ocurridos en un período, es generalmente sencilla su medida.



Según el sistema internacional el resultado se mide en Hz. El valor contado se indica en un display y el contador se pone a cero, para comenzar a acumular el siguiente periodo de muestra.

La mayoría de los contadores de frecuencia funciona simplemente mediante el uso de un contador que acumula el número de eventos. Después de un periodo predeterminado (por ejemplo, 1 segundo) el valor contado es transferido a un display numérico y el contador es puesto a cero, comenzando a acumular el siguiente periodo de muestra.

El periodo de muestreo se denomina base de tiempo y debe ser calibrado con mucha precisión.

Utilización

Para efectuar la medida de la frecuencia existente en un circuito, el frecuencímetro ha de colocarse en paralelo, en derivación sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el frecuencímetro debe poseer una resistencia interna alta, para que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medida errónea. Por ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a través del aparato se consigue la fuerza necesaria para el desplazamiento de la aguja indicadora.

Si el elemento a contar está ya en forma electrónica, todo lo que se requiere es un simple interfaz con el instrumento. Cuando las señales sean más complejas, se tendrán que acondicionar para que la lectura del frecuencímetro sea correcta. Incluyendo en su entrada algún tipo de amplificador, filtro o circuito conformador de señal.

Otros tipos de eventos periódicos que no son de naturaleza puramente electrónica, necesitarán de algún tipo de transductor. Por ejemplo, un evento mecánico puede ser preparado para interrumpir un rayo de luz, y el contador hace la cuenta de los impulsos resultantes.

Precisión de la medida

La precisión de un contador de frecuencia depende en gran medida de la estabilidad de su base de tiempo. Con fines de instrumentación se utilizan generalmente osciladores controlados por cristal de cuarzo, en los que el cristal está encerrado en una cámara de temperatura controlada, conocida como horno del cristal.Cuando no se necesita conocer la frecuencia con tan alto grado de precisión se pueden utilizar osciladores más simples.

También es posible la medida de frecuencia utilizando las mismas técnicas en software en un sistema embebido - una CPU por ejemplo, puede ser dispuesta para medir su propia frecuencia de operación siempre y cuando tenga alguna base de tiempo con que compararse.


http://es.wikipedia.org/wiki/CPU

http://es.wikipedia.org/wiki/Software

http://es.wikipedia.org/wiki/Cuarzo

http://es.wikipedia.org/wiki/Oscilador

http://es.wikipedia.org/wiki/Luz

http://es.wikipedia.org/wiki/Transductor

http://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_electr%C3%B3nico

http://es.wikipedia.org/wiki/Amplificador

http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica

http://es.wikipedia.org/wiki/Intensidad_de_corriente

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia

http://es.wikipedia.org/wiki/Paralelo


También se utiliza el frecuencímetro de aguja, constituido por una bobina fija y una móvil con dos arrollamientos conectados en serie con un condensador y una inductancia respectivamente. Para la frecuencia de resonancia, circula una intensidad que desplaza a la aguja, señalando el valor de la medición sobre la escala.

Conexión de frecuencímetros: A, a la línea; B, a la línea mediante Transformador de tensión.

ANALIZADOR DE REDES

Un Analizador de Redes es un instrumento capaz de analizar las propiedades de las redes eléctricas, especialmente aquellas propiedades asociadas con la reflexión y la transmisión de señales eléctricas, conocidas como parámetros de dispersión (Parámetros-S). Los analizadores de redes son más frecuentemente usados en altas frecuencias, que operan entre los rangos de 9 kHz hasta 110 GHz.



Este tipo de equipo es ampliamente utilizado en la fabricación de amplificadores de alta potencia y en filtros para señales de radiofrecuencia para obtener la precisión requerida en los parámetros de respuesta a las señales.

Existen también algunos tipos de analizadores de redes especiales que cubren rangos más bajos de frecuencias de hasta 1 Hz. Estos pueden ser usados por ejemplo en el análisis de estabilidad de lazos abiertos o para la medición de audio y componentes ultrasónicos.

Hay dos tipos principales de analizadores de redes:

SNA (Scalar Network Analyzer) – Analizador de redes escalar, mide propiedades de amplitud solamente

VNA (Vector Network Analyzer) – Analizador de redes vectoriales, mide propiedades de amplitud y fase

Un analizador del tipo VNA también puede ser llamado Medidor de Ganancia y Fase o Analizador de Redes Automático. Un analizador del tipo SNA es funcionalmente idéntico a un analizador de espectro combinado con un generador de barrido. Hasta el año 2007, los analizadores VNA son los más comunes y frecuentemente calificados como los de menor calidad. Los tres más grandes fabricantes de analizadores de redes son Agilent, Anritsu, y Rhode & Schwarz.

Arquitectura básica de un analizador de redes

Los modelos que se pueden encontrar más frecuentemente son los de dos puertos, pero también existen modelos de cuatro puertos en el mercado, y algunos cuentan con algunas mejoras para su fácil operación, como pantalla sensible al tacto y la posibilidad de conectarle un ratón o teclado por medio de puertos PS/2 o USB, inclusive los modelos más modernos cuentan con una plataforma en base Windows por lo que su operación se simplifica considerablemente.

Una nueva categoría de analizadores de redes es la MTA (Microwave Transition Analyzer), que significa analizador de transición de microondas, o LSNA (Large Signal Network Analyzer), que significa analizador de redes de señales grandes, los cuales miden amplitud y fase de las armónicas fundamentales. El MTA fue comercializado primero que el LSNA, pero en el primero estaban faltando algunas opciones para una fácil calibración que si están disponibles en la versión LSNA.

Calibración

La calibración de un analizador de redes es un proceso de alta precisión en el cual, se deben tener en cuenta tanto la impedancia en la que se está operando (50 Ohms, en la telefonía celular o 75 Ohms para otras aplicaciones) como las condiciones en las que está operando el equipo. Por este motivo, y dependiendo de la cantidad de Parámetros-S que se requiera medir el proceso puede resultar largo y tedioso por la cantidad de veces que se tuviera que repetir.



El estándar de calibración usa tres dispositivos de prueba llamados OPEN (red abierta), SHORT (red en corto circuito), y THRU (red conectada), los cuales deben ser conectados a los puertos del analizador para que este pueda comparar y establecer la diferencia entre estos tres modos, estos datos son guardados en un registro y cada registro debe ser calibrado independientemente y en el momento en que se le haga una modificación a la red en estudio.

Otro tipo de instrumento para la calibración de analizadores de redes es el módulo de calibración eléctrico (E-Cal), el cual se conecta a este y es automáticamente reconocido y posee una mayor precisión que el equipo de calibración manual mencionado anteriormente. La única desventaja aparente de este dispositivo es que se debe esperar a que alcance su temperatura de operación antes de usarlo.

Medidas por medio de las entradas de fases L1…L4

En redes de corriente AC monofásicas, redes trifásicas de cuatro o cinco conductores y en redes de corriente DC, se mide la corriente en las fases L1, L2, L3 y L4 y la tensión entre cada una de las fases L1, L2, L3 y el conductor neutro (L4), o bien entre L4 y el conductor protector. Las entradas no conectadas se tendrán en cuenta con "0".

La frecuencia se mide en el circuito de tensión fase L1 (al fallar la tensión, se mide en L2 y hasta L3). Si no se mide ninguna tensión, se procede a medir la frecuencia por medio de las entradas de corriente. En caso de no obtener ninguna señal útil, se recurre a la frecuencia programada en el analizador. Las medidas en redes trifásicas de tres conductores se efectúan en dos circuitos. La corriente se suele medir en



L1 y L3. La tensión se mide en los tres circuitos de tensión. El parámetro de Tipo de red se pone en 3 conductores. Las medidas relativas a fases se identifican con los índices 1, 2, 3 y 4. La corriente y tensión de una fase se conectan con la correspondiente entrada de fase. En caso de confundir las conexiones, no se pueden interpretar correctamente las señales. El analizador no distingue entre medidas monofásicas y trifásicas ni indica por medio del display LC si se hayan conectado correctamente los objetos de medida. Así, por ejemplo, al realizar una medida trifásica sin tener conectadas todas las fases se obtendrán resultados corrompidos de, por ejemplo, U12, U23, U31, UΣ, PΣ.

Verifique la plausibilidad de los valores al principio de la medida. Compruebe - el ajuste de Uratio y Iratio de las entradas a partir de los valores de medida U e I- la polaridad de la conexión de medida de corriente a partir de la polaridad de los valores de medida P, así como - la secuencia de fases a partir de las posiciones de fases en el gráfico de la curva característica, o alternativamente a partir de los colores de las fases (Rojo, verde, amarillo) en el gráfico de vectores. Utilizando transformadores de corriente/tensión activos para medir la corriente, seleccione el tipo de acoplamiento AC (setup – parámetros de medida – acoplamiento). El tipo de acoplamiento AC+DC (por ejemplo, medida en circuitos de corriente DC) requiere ajustar cuidadosamente el punto cero para no corromper los valores de la potencia activa. En tal caso, seleccione el modo Scope I1 a I4 y ajuste las curvas de señales en la medida en que sea posible con la línea de cero, siguiendo las especificaciones aplicables.

Medidas en circuitos trifásicos de cuatro o cinco conductores Las redes trifásicas de cuatro conductores, por regla general, so redes de baja tensión (115/200 ó 230/400 V) que no requieren ningún tipo de transformador de tensión en el circuito de medida. La tensión se mide entre las fases activas (L1, L2, L3) y el conductor neutro (L4). La corriente se mide en cada una de las fases. 58 GMC-I Messtechnik GmbH Debido a la separación de la red trifásica, pueden variar las cargas de las fases en los tres circuitos de medida. Asimismo, se suman los armónicos del tercer orden y superiores en el circuito de retorno. Por medio del tercer conductor (neutro, L4), pasa una corriente de compensación al punto neutro del sistema de alimentación. En combinación con el conductor protector (PE) con potencial constante, resulta un sistema trifásico de cinco conductores.

Generalidades:

La corriente y tensión de una fase se conectan en una misma entrada de fase. Parámetros de medida en el menú de setup: Acoplamiento entradas de medida = AC+DC

Conexión U = estrella.



TRAZADOR DE CURVAS

Los trazadores de curvas son testers capaz de realizar medidas en corriente continua de varios tipos de semiconductores:

- Transistores bipolares NPN y PNP - Diodos



- F.E.T. - Tiristores y Triacs

DESCRIPCIÓN FUNCIONAL1. Alimentación Vce (estimula el dispositivo bajo test (DBT) 2. Amplificador compensado / convertidor A.D. 3. Basedrive / Gatedrive (estimula el DBT) 4. Conectores para el DBT y teclado 5. Micro controlador6. Vídeo controlador 7. Alimentación 8. Monitor de vídeo

Los valores medidos se digitalizan y se presentan sobre una pantalla en forma de un conjunto de curvas. Todos los valores y resultados numéricos se pueden leer en el display de LCD. La concepción del instrumento permite su utilización para el análisis de componentes individuales así como la selección en la producción en serie en el campo industrial. Los campos característicos de transistores y de transistores de efecto de campo se representan como conjunto de curvas con 5 líneas en el 1er cuadrante. También se pueden analizar diodos, Led’s y tiristores en sus especificaciones básicas.Mediante las funciones de cálculo que están implementadas en el aparato se pueden obtener de una manera muy simple los parámetros h e y. Las funciones de cálculo y de medida del aparato permiten la toma el cálculo preciso de tensión de base, corriente de base, tensión de colector, corriente de colector así como amplificación de corriente.Los valores obtenidos se pueden observar sobre la pantalla de LCD. La elección del valor de medida se determina de forma muy práctica con las teclas.

El conjunto de curvas se pueden marcar puntos de medida mediante cursores, determinando el microprocesador del instrumento en el punto indicado los parámetros estáticos y dinámicos. El tiempo de cálculo corto y la secuencia rápida de las medidas, permiten la realización ininterrumpida de trabajos con el trazador de curvas. Se pueden memorizar valores de medida individuales mediante una tecla en la memoria. Así se pueden efectuar comparaciones entre 2 semiconductores semejantes. Sus características profesionales y su fácil manejo, permiten que el trazador de curvas sea un aparato que corresponda a las elevadas exigencias de un laboratorio y una producción en el campo de la electrónica.

Para que la visibilidad de la pantalla sea óptima, el aparato se puede colocar en tres posiciones. Si después de su transporte en mano el aparato se apoya en posición vertical, el asa permanece en posición de transporte. Para colocar el aparato en posición horizontal, el asa se apoya en la parte superior, Para colocarlo en la posición D (inclinación de 10°), hay que mover el asa hacia abajo hasta que encaje automáticamente. Si requiere una posición más inclinada, sólo tiene que tirar de ella hasta que encaje de nuevo en la posición deseada.El asa también permite transportar el aparato en posición horizontal. Para ello gire el asa hacia arriba y tire de él en sentido diagonal para encajarlo en pos. B.Levante el aparato al mismo tiempo ya que en esta posición el asa no se mantiene por sí sola.

El aparato deberá estar conectado a un enchufe de red antes de conectarlo a circuitos de señales de corriente. Es inadmisible inutilizar la conexión del contacto de seguridad.



Como en la mayoría de tubos electrónicos, el tubo de rayos catódicos también produce rayos- γ. Pero en este aparato la dosis iónica es muy inferior al valor permisible de 36pA/Kg.Cuando haya razones para suponer que ya no es posible trabajar con seguridad, hay que apagar el aparato y asegurar que no pueda ser puesto en marcha desintencionadamente. Tales razones pueden ser:

el aparato muestra daños visibles, el aparato contiene piezas sueltas,, el aparato ya no funciona, ha pasado un largo tiempo de almacenamiento en condiciones adversas (p.ej. al

aire libre o en espacios húmedos), su transporte no fue correcto (p.ej. en un embalaje que no correspondía a las condiciones mínimas requeridas por los transportistas).

El aparato trabaja con tensiones alternas de red de 115V y 230V. El aparato se suministra preparado para trabajar con tensiones de red de 230V. La variación a 115V se realiza en el conector de cambio de tensión mediante un pequeño destornillador, que se introduce en el orificio preparado para tal efecto. El conmutador de tensión de red se encuentra detrás de una abertura en la carátula trasera del aparato, e indica la tensión ajustada.



GRAFICADORES

Diseñado específicamente para aplicaciones del procesamiento de fluidos sanitarios. Disponible en versiones de 1 ó 2 plumas, para graficar en cartas de 12” pulg. de diámetro para una máxima resolución y facilidad de lectura, según códigos de salud. Gabinete NEMA 4X a prueba de humedad y lavado puede ser montado en un panel o en una pared. Completamente programable en sitio, acepta entradas universales y posibilidad de salidas



de control tipo relay o 4–20 mA. Fuente 24 V DC disponible para alimentación de 1 ó 2 sensores transmisores. Una o dos plumas pueden proveer control PID incluyendo control Manual / Automático y Setpoint remoto. Alimentación 115 V AC.

Hoy existen diversos tipos de graficadores en el mercado. La mayoría corresponde a una de las siguientes tres categorías: mecánicos, electrónicos o RFID inalámbricos. Sin embargo, estas categorías pueden confundirse debido a que tienen similares características. Por ejemplo, los tres tipos son dispositivos electrónicos. Adicionalmente, los registradores también pueden ser categorizados de acuerdo a lo que ellos miden: temperatura, humedad, golpes, etc..

Los graficadores de tipo mecánico son dispositivos verdaderamente autónomos, lo que significa que no se necesita de un computador para operarlos. Además, la información que ellos recopilan es impresa directamente en una cinta de papel dentro del mismo graficadores. Los graficadores mecánicos son de fácil encendido, el que se hace tirando de una lengüeta y una vez que usted se encuentre listo para recuperar la información obtenida, simplemente retire la cinta de papel.

Los graficadores de Evidencia del tipo electrónico, requieren de la utilización de un PC. A través del computador se pueden realizar más actividades con un graficador electrónico que con uno mecánico. Los graficadores electrónicos son programables. Por ejemplo, puede elegir intervalos de lectura, lo que significa que grabará los datos que usted desee monitorear cada "x" número de minutos o segundos. También con la ayuda de un software especial usted puede bajar la información obtenida a su PC. Usted puede organizar y analizar su información y decidir como prefiere presentarla.

BIBLIOGRAFÍA

Cooper William David, Helfrick Albert, Instrumentación Electrónica Moderna y Técnicas de Medición, Ed. Prentice may



Enrique Mandado, Perfecto Mariño, Instrumentación Electrónica, Ed. Alfaomega – Marcombo


mediciones electricas

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