Consideraciones Técnicas en la medición de Resistencia Eléctrica Centro Nacional de Metrología – Derechos Reservados 2005

Consideraciones Técnicas en la Consideraciones Técnicas en la Medición de Resistencia EléctricaMedición de Resistencia Eléctrica

Felipe Hernández MárquezCentro Nacional de Metrología

Consideraciones Técnicas en la medición de Resistencia Eléctrica Centro Nacional de Metrología – Derechos Reservados 2005

ContenidoContenido

1. Motivación2. Introducción3. Problemas en bajos valores de

Resistencia (<1Ω)4. Problemas en altos valores de

Resistencia (>1MΩ)5. Conclusiones

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1.1. MotivaciónMotivación

• Contribuir en la solución de problemas de medición de resistencia eléctrica.

• Contribuir en aclarar los puntos de confusión en la medición de resistencia.

• Contribuir en la uniformidad de conceptos necesarios en un proceso de evaluación de laboratorios de calibración.

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2.2. IntroducciónIntroducción¿Qué valor de resistencia mido?

Bajos valores de resistencia (<1 Ω)

Valores intermedios (1 Ω a 1 MΩ)

Altos valores de resistencia (> 1 MΩ)

¿Qué incertidumbre quiero obtener?

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3.3. Bajos Valores de Resistencia (<1 Bajos Valores de Resistencia (<1 ΩΩ))

• Aspectos Importantes que NO se deben olvidar– El binomio Temperatura-Disipación de

Potencia– FEMs térmicas– Cables de Conexión– Resistencia de Contacto

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3.3. Bajos Valores de Resistencia (<1 Bajos Valores de Resistencia (<1 ΩΩ))

P = I2 R

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3.3. Bajos Valores de Resistencia (<1 Bajos Valores de Resistencia (<1 ΩΩ))

Mediciones de Tensión durante 1 hr para 10A.

0.099995

0.1

0.100005

0.10001

0.100015

0.10002

0.100025

12:00:00p.m.

12:14:24p.m.

12:28:48p.m.

12:43:12p.m.

12:57:36p.m.

01:12:00p.m.

Tiempo [t]

Tens

ón d

el D

eriv

ador

[V]

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3.3. Bajos Valores de Resistencia (<1 Bajos Valores de Resistencia (<1 ΩΩ))

Rs

Rx

I

Vs

Vx

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3.3. Bajos Valores de Resistencia (<1 Bajos Valores de Resistencia (<1 ΩΩ))

P = 1 W V = 100 mV

Rs = 10 mΩ ; Rx = 1 mΩ

P = 1 W P = 100 mWV = 100 mV V = 10 mV

Rs = 1 mΩ ; Rx = 100 µΩ Rs = 1 mΩ ; Rx = 100 µΩ

P = 100 mW P = 10 mW P = 10 W P = 1 WV = 10 mV V = 1 mV V = 100 mV V = 10 mV

Rs = 100 µΩ ; Rx = 10 µΩ Rs = 100 µΩ ; Rx = 10 µΩ Rs = 100 µΩ ; Rx = 10 µΩ

P = 10 mW P = 1 mW P = 1 W P = 100 mW P = 100 W P = 10 WV = 1 mV V = 100 µV V = 10 mV V = 1 mV V = 100 mV V = 10 mV

I = 100 A

I = 100 A

10 mΩ a 10 A

I = 1000 A

I = 10 A

I = 10 A

I = 10 A

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3.3. Bajos Valores de Resistencia (<1 Bajos Valores de Resistencia (<1 ΩΩ))

• ¿Qué se puede hacer?– Acoplar al derivador de corriente un sensor

de temperatura (termopar)– Proporcionar curvas del valor de resistencia

contra temperatura– Proporcionar curvas del valor de resistencia

contra tiempo

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3.3. Bajos Valores de Resistencia (<1 Bajos Valores de Resistencia (<1 ΩΩ))

Rs

Rx

I

Vs

Vx

rc1

rc2

rc3

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4.4. Altos Valores de Resistencia (> 1 MAltos Valores de Resistencia (> 1 MΩΩ))

• Aspectos Importantes que NO se deben olvidar– Ruido– Resistencia de Fuga– Temperatura– Coeficiente de Tensión

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4.4. Altos Valores de Resistencia (> 1 MAltos Valores de Resistencia (> 1 MΩΩ))

Rx

I

A

V 1 GΩ

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4.4. Altos Valores de Resistencia (> 1 MAltos Valores de Resistencia (> 1 MΩΩ))

I

A

V1 GΩ

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4.4. Altos Valores de Resistencia (> 1 MAltos Valores de Resistencia (> 1 MΩΩ))

Rfuga

1 GΩ

Rfuga

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4.4. Altos Valores de Resistencia (> 1 MAltos Valores de Resistencia (> 1 MΩΩ))

Rfuga

A

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4.4. Altos Valores de Resistencia (> 1 MAltos Valores de Resistencia (> 1 MΩΩ))

• Resistividad y ResistenciaLa resistividad es una propiedad de cualquier material.La resistencia depende de la geometría y de la resistividad.

Donde R es la resistencia eléctrica (Ω)ρ es la resistividad del material (Ω-m)l es la longitud (m)A es el área transversal (m2)

AlR ρ= Conductor A

l

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4.4. Altos Valores de Resistencia (> 1 MAltos Valores de Resistencia (> 1 MΩΩ))

Propiedad Norma ASTM Unidad Teflon® PTFE Teflon® FEP Teflon® PFA Teflon® ETFEAbsorción de agua en 24 h D570 % < 0,01 < 0,01 < 0,03 < 0,03

Resistividad Volumétrica D257 Ω-cm > 1018 > 1018 > 1018 > 1017

Resistividad Superficial D257 Ω/ > 1018 > 1016 > 1017 > 1015

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4.4. Altos Valores de Resistencia (> 1 MAltos Valores de Resistencia (> 1 MΩΩ))I

A

V1 TΩ 1 TΩ

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4.4. Altos Valores de Resistencia (> 1 MAltos Valores de Resistencia (> 1 MΩΩ))

1 TΩ

A

1 TΩ

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4.4. Altos Valores de Resistencia (> 1 MAltos Valores de Resistencia (> 1 MΩΩ))

• ¿Qué se puede hacer?– Selección adecuada de cables y conectores– Medir la resistencia de fuga periódicamente– Evitar condiciones de alta humedad >45% HR– Considerar los coeficientes de tensión y

temperatura de resistores

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5.5. ConclusionesConclusiones• La medición en los extremos de cualquier

magnitud no es trivial• Saber qué se quiere medir y la

incertidumbre que se quiere obtener nos marcan el grado de detalle con el que se debe analizar un sistema de medición

• Tomar en cuenta los detalles, a partir de un análisis, en muchas ocasiones hace la diferencia entre medir bien y medir mejor.