Tipo de Medidas Eléctricas + Aparatos de Medida | Ohmetro + Voltímetro + Amperímetro + Vatímetro + Varímetro + Polímetro + Fasímetro + Frecuencímetro + Pinza Amperimétrica
1. MEDIDA DE RESISTENCIA. Ohmetro + Ohmímetro
Necesita de una fuente de tensión propia para poder realizar la medida, que no circule corriente eléctrica por la misma. Además de que esté libre de potencial no deberá estar conectada con otros elementos de un circuito, sino la lectura será errónea.
2. MEDIDA DE TENSIÓN. Voltímetro
Su forma de conexión es en paralelo con los bornes de la fuente de tensión. El manejo del voltímetro se realiza bajo tensión. El voltímetro tiene una resistencia interna y para que el error que se pueda cometer en la medida sea mínimo, dicha resistencia deberá ser lo más alta posible. Las mediciones en corriente continua nos obligan a colocar los cables en una posición tal que coincida la polaridad del instrumento con la existente en cada uno de los puntos de medida (cable rojo: polaridad positiva, cable negro: polaridad negativa). En caso de colocación incorrecta, en los instrumentos digitales indicará un signo en la pantalla y en los analógicos, la aguja se desplazará sobre el tope inferior con el riesgo de estropear el instrumento. Para medidas de grandes tensiones, se utiliza un transformador de medida de tensión.
3. MEDIDA DE INTENSIDAD. Amperímetro
Para realizar las medidas de intensidad de la corriente eléctrica que circula por una línea de un circuito eléctrico. Se conecta en serie con los componentes eléctricos de la rama, y por tanto, hay que abrir el circuito para poder medir con él. El amperímetro tiene una resistencia interna y para que el error que se pueda cometer en la medida sea mínimo, dicha resistencia deberá ser lo más pequeña posible, de esta forma no se ocasionan caídas de tensión apreciables. Las mediciones en corriente continua nos obligan a colocar los cables en una posición tal que coincida la polaridad del instrumento con la existente en cada uno de los puntos de medida. Si el ajuste de la escala es inferior a la intensidad que circula por el instrumento, se fundirá el fusible de protección del aparato y tendremos que sustituirlo por otro nuevo.
Tambíen existe la tenaza o pinza amperimétrica que presenta la ventaja de no requerir abrir el circuito eléctrico para intercalar el medidor, sino que abraza el conductor por el que circula la corriente que hay que medir. Además de la intensidad pueden medir tensión, resistencia, potencia (a modo de vatímetro) o factor de potencia (a modo de fasímetro).
4. MEDIDA DE LA POTENCIA ACTIVA. Vatímetro
- Forma indirecta. En CC, combinación voltímetro + amperímetro: P = U*I. En CA, interviene el factor de potencia (cos x) y necesitaríamos un aparato que se llama fasímetro: P = U · I · cos x
- Forma directa. Vatímetro que mide la potencia activa que se consume en un circuito. Para el caso de vatímetros analógicos hablaremos de bobinas amperimétrica y voltimétrica y para vatímetros digitales, es propio hablar de circuitos de intensidad y de voltaje. Hay que tener cuidado de no sobrepasar ninguno de los valores de ambas bobinas, pues corremos el riesgo de inutilizar el aparato.
- El alcance de un vatímetro viene determinado cuando la carga es totalmente resistiva (cos x = 1). V = U*I.
- Hay pinzas amperimétricas (vatimétricas) con posibilidad de medida de potencias.
El aparato consta de una bobina amperimétrica fija y una bobina voltimétrica móvil, igual que el vatímetro, pero en el que la corriente que circula por la bobina voltimétrica tiene un desfase de 90° respecto de la bobina amperimétrica. Q = U · I · sen x
6. POLÍMETRO o MULTÍMETRO
Con este mismo aparato podemos medir tensiones (CC + CA), intensidades (CC + CA), resistencias, frecuencias, continuidad eléctrica, capacidad de un condensador, unión PN de diodos, etc. Pueden ser digitales y analógicos. Los polímetros analógicos suelen tener un ajuste a cero para realizar las mediciones con exactitud (se juntan las puntas de prueba y se pone la aguja a cero) frente a los digitales que no necesitan este ajuste a cero.
Cuando se quieren realizar medidas de tensión, intensidad, potencia, etc., en circuitos y líneas de alta tensión alterna, se utilizan transformadores de medida para conectar los aparatos de medida a los circuitos a medir.
- De intensidad TI. Es un transformador en el que por el primario circula toda la corriente del circuito que a su vez genera una pequeña intensidad en el secundario, proporcional a la del primario, y fácilmente medible por un amperímetro normal. Se conecta en serie. Estos transformadores tienen una relación de valor constante. K = I1/I2 (I1 = Intensidad del primario, que es la magnitud que deseamos medir; I2 = Intensidad del secundario que es donde se coloca el amperímetro). En ningún caso se dejarán los bornes del secundario del TI en circuito abierto, peligro de sobrecalentamiento.
- De tensión TT. Se utilizan transformadores de tensión, que reducen la tensión y permiten utilizar los voltímetros. Se conecta en paralelo y tienen una relación de transformación de valor constante K = U1/U2. (U1 = Tensión del primario, que es la magnitud que deseamos medir; U2 = Tensión del secundario que es donde se coloca el voltímetro).
El factor de potencia (f.d.p.) o coseno de phi (cos x) es el coseno del ángulo entre el vector tensión U y el vector intensidad I en una corriente alterna. Los fasímetros o cosímetros son los aparatos destinados a medir el factor de potencia (o cos x) de una instalación receptora. Están formados por una bobina de intensidad (o amperimétrica) y dos bobinas de tensión (o voltimétricas). Para medir el factor de potencia en una red monofásica con un fasímetro, la conexión es semejante a la de un vatímetro. La bobina volti-métrica en paralelo con el circuito a medir y, la bobina amperi-métrica, en serie con dicho circuito.
9. MEDIDA DE LA FRECUENCIA DE LA CORRIENTE ALTERNA. Frecuencímetro
La frecuencia de una corriente alterna senoidal, es el número de ciclos que una corriente alterna describe en la unidad de tiempo y se mide con el frecuencímetro. La unidad es ciclo por segundo (c/s), que recibe el nombre de herzio (Hz). En Europa es 50 Hz y en EEUU, 60 Hz. Se conecta en paralelo. Tipos: analógicos (de vibración-lengüetas y aguja) y digitales.
10. PINZAS AMPERIMÉTRICAS
11. NOTA
Es un aparato que es capaz de medir intensidades sin necesidad de abrir el circuito. También pueden realizar medidas de tensión, resistencia, potencia, factor de potencia, frecuencia, etc. Las pinzas amperimétricas constan de un transformador de intensidad cuyo núcleo magnético tiene forma circular y sobre el que se arrolla el secundario. El primario es el circuito donde queremos medir la intensidad.
11. NOTA
En corriente continua se considera que los receptores están constituidos solo por resistencias óhmicas. Sin embargo, en los circuitos de corriente alterna es necesario tener en cuenta otras propiedades además de la resistencia, como son la inductancia y la capacidad. Por tanto, tendremos:
- Potencia activa (P). Es la potencia que nos produce un trabajo útil (W). Se mide con un vatímetro. P = U*I*cos x
- Potencia reactiva (Q). Aparece en todos los circuitos con bobinas y condensadores como consecuencia del desfase existente entre la tensión y la intensidad, y no produce trabajo útil; por tanto interesa eliminar (VAr). Se mide con un varímetro. Q = U*I*sen x
- Potencia aparente (S). Es el resultado de la suma vectorial de las dos potencias anteriores: activa y reactiva (VA). S = U*I
12. EJERCICIOS
1. La resistencia interna teórica ideal de un amperímetro es de un valor cercano a:
- Infinita.
- Nula.
- 100 ohmios.
- 75 ohmios.
- La lectura de la corriente que llega es igual a la suma aritmética de las lecturas de las corrientes que salen del nudo.
- La lectura de la corriente que llega es inferior a la suma vectorial de las lecturas de las corrientes que salen del nudo.
- La lectura de la corriente que llega es superior a la suma de las lecturas de las corrientes que salen del nudo.
- Ninguna de las anteriores.
- Algunas decenas de ohmios
- Varios centenares de ohmios
- Muy pequeña, algunos miliohmios
- Muy grande, varios kiloohmios
4. El valor de la resistencia real de un voltímetro es del orden de:
- Algunas decenas de ohmios
- Varios miles de ohmios
- Muy pequeña, algunos miliohmios
- Muy grande, varios kiloohmios
5. ¿Qué aparato de medida utilizaremos para medir la intensidad? ¿Cómo se conecta?
- El voltímetro y se conecta en serie
- El amperímetro y se conecta en paralelo
- El amperímetro y se conecta en serie
- El vatímetro y se conecta en paralelo
6. El aparato que mide la energía eléctrica consumida en una instalación es el:
- Fasímetro
- Contador
- Vatímetro
- Potenciómetro
7. El vatímetro tiene:
- Dos circuitos amperimétricos
- Dos circuitos voltimétricos
- Se conecta como un amperímetro
- Solamente dispone de dos bornes donde se conecta a un circuito amperimétrico
- Ninguna de las respuestas anteriores.
8. ¿Cuándo es necesario utilizar la pinza amperimétrica en lugar del amperímetro?
- Siempre que queramos realizar una medida de intensidad
- Cuando no queramos desconectar el cable
- Cuando la intensidad es muy elevada para un amperímetro de corto alcance
- Todas las respuestas anteriores son correctas
9. ¿Con qué aparato se mide la tensión? ¿Cómo se deben colocar sus terminales? Con un voltímetro y sus terminales se colocarán en paralelo con el circuito.
10. La resistencia interna real de un voltímetro es de un valor
- Muy alta
- Alta
- Baja
- Muy baja
11. La resistencia interna ideal de un amperímetro es de un valor
- Muy alta
- Alta
- Baja
- Muy baja
12. Sea un voltímetro que tiene los siguientes rangos de medida: 20, 50, 200, 400, 600 V. ¿Qué rango elegirías para medir una tensión de 230 V? Indicar el motivo. 400 V porque es el rango posterior a 230 V y así podríamos realizar la medición con seguridad de no dañar el aparato.
13. Un vatímetro tiene los siguientes alcances: 230 V, 5 A. ¿Qué potencia máxima es capaz de medir? 1150 W
14. ¿Es necesario abrir el circuito para medir con el voltímetro? No es necesario, se conecta en paralelo al circuito
15. ¿Con qué aparato se mide la intensidad de la corriente eléctrica? ¿Cómo deben colocarse sus terminales? Con el amperímetro y los bornes se conectan en paralelo.
16. ¿Es necesario abrir el circuito para medir con el amperímetro? No es necesario si se dispone de pinza amperimétrica. Si no es así, si es necesario.
17. ¿Qué se debe hacer para medir intensidades de valor superior al alcance de un amperímetro en corriente alterna? Se interpondrá un transformador de medida de intensidad en el circuito primario donde circula la corriente del circuito, que a su vez genera una pequeña intensidad en el secundario, proporcional a la del primario, y fácilmente medible por un amperímetro normal.
18. A una fuente de tensión de 230 V se conecta una lámpara de incandescencia. Si conecto un amperímetro en paralelo con un receptor. ¿Qué valor indicaría el aparato? Justificar. I = infinito. El amperímetro no presentaría resistencia al paso de la corriente suponiendo que es un amperímetro ideal donde la resistencia interna es cercana a cero o nula.
19. A una fuente de tensión de 230 V se conecta una lámpara de incandescencia. Si conecto un voltímetro en serie con un receptor. ¿Qué valor indicaría el aparato? Justificar. Suponiendo que el voltímetro tiene una resistencia interna ideal muy alta, cercana al infinito, el voltímetro indicaría 230 V.