TITULO: Construcción y uso de un amperímetro multirango

OBJETIVO: En base de los datos (conocimiento de la Ri e I fonde escala del galvanómetro) de la práctica anterior (el de menor valor de fondo de escala) construir un amperímetro de 0.02 A fondo escala (se puede hacer un multirango). Determinar la constante de escala del nuevo medidor y usarlo para medir las intensidades de corriente en un circuito eléctrico.

TEORÍA:

Amperímetro Un amperímetro es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico. Los amperímetros, en esencia, están constituidos por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en amperios.

Utilización

Para efectuar la medida es necesario de la intensidad de la corriente circulante el amperímetro ha de colocarse en serie, para que sea atravesado por dicha corriente. Esto nos lleva a que el amperímetro debe poseer una resistencia interna lo más pequeña posible, a fin de que no produzca una caída de tensión apreciable. En algunos casos, para permitir la medida de intensidades superiores a las que podrían soportar los delicados devanados y órganos mecánicos del aparato sin destruirse, se les dota de un resistor de muy pequeño valor colocado en paralelo con el devanado, de forma que solo pase por este una fracción de la corriente principal. A este resistor adicional se le denomina shunt.

Amperímetro Multirango

Resistor de desviación (Shunt)

El movimiento básico de un amperímetro de DC es un galvanómetro PMMC. Puesto que el devanado de la bobona del movimiento básico es pequeño y ligero, solo puede conducir corrientes muy pequeñas. Cuando se miden corrientes elevadas es necesario desviar la mayor parte de la corriente por una resistencia, llamada de derivación (shunt).

La resistencia de derivación se calcula aplicando un análisis convencional de circuitos, donde:

I = Corriente del circuitoIg = Corriente del galvan6metroIs = Corriente del SHUNTRg = Resistencia interna del galvanómetroRs = Resistencia SHUNT

V s=I s∙ Rs

I sI g

=RgRs

Uso del Amperímetro

La corriente que se va a medir debe pasar directamente por el amperímetro, debido a que éste debe conectarse a la corriente. Los alambres deben cortarse para realizar las conexiones en el amperímetro.

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Es el instrumento que mide la intensidad de la Corriente Eléctrica. Su unidad de medida es el Amperio y sus Submúltiplos, el miliamperio y el micro-amperio. Los usos dependen del tipo de corriente, ósea, que cuando midamos Corriente Continua, se usara el amperímetro de bobina móvil y cuando usemos Corriente Alterna, usaremos el electromagnético.

PARTE EXPERIMENTAL:

fig. 1

fig. 2

EQUIPO UTILIZADO:

Fuentes:- Fuente de corriente continua

Elementos:- Resistor decádico de 0 a 10kΩ capacidad 9999.99 Ω (Decade resistor/ general radio US,

serial 19002)- Reóstato de 600Ω- Tablero de resistores (100 y 300 Ω)

Equipos de medida:- Miliamperímetro analógico: escala 0-3 (LCE 508.002.094.35)- Miliamperímetro análogo (LCE 508.002.094.39)- Multímetro analógico (amperímetro)

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Elementos de maniobra y protección:- Interruptor doble con protección- 3 Interruptores simples- Juego de cables

PROCEDIMIENTO:

1. En el circuito de la figura 1 con la fuente en 5V y Rv en máximo valor colocar en el resistor en paralelo (Rs) el valor calculado de resistencia para 0.02A de fondo de escala. Variar simultáneamente el valor de Rv y el valor de Rs hasta conseguir el valor de corriente diseñado en ambos mili-amperímetros y comprobar los resultados.

2. En caso de ser necesario ajustar simultáneamente Rv y Rs para que los dos miliamperímetros marquen los valores de fondo de escala (el valor en Rs es el valor práctico de Rsh) y los terminales a-b son los terminales del nuevo miliamperímetro (escala 0.02 A).

3. Armar el circuito de la figura 2 con los elementos de protección y maniobra necesarios.

4. Tomar datos de: corriente eléctrica total y corriente en cada elemento con el miliamperímetro ampliado la escala (los terminales a-b), con el Multímetro analógico y con el Multímetro digital (Anotar dichos valores).

CUESTIONARIO

1. Presentar un cuadro de valores en el que consten: valores medidos, valores calculados y errores expresados en forma porcentual (considerar como valor real el tomado con el Multímetro).

Aparatos R1=50 R2=100 R3=300

Multímetro Digital

19.2 14.6 5.1

Multímetro Análogo

19 14 5

Miliamperímetro 20 14.6 5

Cálulos para R1:

Valor Real: 19.2 mA

Cálculo del Valor Promedio:

I=I 1+ I 2+ I 3

3=19.2+19+20

3(mA )=19.4(mA)

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Cálculo del Error Relativo:

Er%=|Vmedido−Vreal|

Vrealx 100 %

Er%=¿|19−19.2|

19.2x 100 %=1.042%

Er%=¿|20−19.2|

19.2x 100 %=4.167 %

Error relativo

Aparatos R1=50 R2=100 R3=300

Multímetro Digital

0 % 0 % 0 %

Multímetro Análogo

1.042 % 4.109 % 1.961 %

Miliamperímetro 4.167 % 0 % 1.961 %

2. Presentar en un solo gráfico la escala elaborada (20 mA), la escala del miliamperímetro original y COMENTAR LOS RESULTADOS Y JUSTIFICAR LOS ERRORES COMETIDOS.

Se quiso obtener una escala de 20 mA a partir de una de 3 mA como se muestra en la figura, pero el valor real obtenido por el multímetro digital nos muestra que apenas obtuvimos 19.2 mA, esto nos deja un error del 4.167 %. Este error muy probablemente se produjo al momento de dar un voltaje al circuito de tal forma que la aguja que marcaba del miliamperímetro no exceda su tope de escala. Procuramos muy sutilmente llegar a un voltaje que “llegue al tope de escala” pero los cables no estaban en buen estado por lo que la aguja no permanecía constante y se excedía del tope de escala a ratos.

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Cambiando de cables solucionamos en algo el problema pero como se puede ver en el error no pudimos llegar exactamente a obtener 20 mA.

3. Presentar los cálculos y un gráfico en el que se indique la escala original y la de 20 mA.

Cálculo de la Resistencia Shunt:

I= 20 mAIg= 3 mA (escala original)Is=17mARg=12.11 Ω (práctica anterior)

I g Rg=I sR s

R s=I gRgI s

Por tanto:

R s=3mA (12.11Ω)

17mA=2.137Ω

4. Presentar el diagrama circuital y el cálculo de las constantes de escala.

(ver gráfico anterior)

Constante de la escala= valor de fondo de la escalanº dedivisiones

Constante de la escala original= 330

=0.1

Constante de la escala20mA=2030

=23=0.667

CONCLUSIONES:

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Con base en el conocimiento de la resistencia interna de un galvanómetro se demostró que se puede construir un mili-amperímetro que tiene una escala diferente a las que vienen establecidas en los aparatos.El valor medido en la nueva escala debe ser multiplicado por la constante de escala, para así obtener un valor más preciso de la intensidad que deseamos medir.

Luis Chuquisala

Teniendo la resistencia Shunt (conociendo su valor) y con varias resistencias en paralelo se puede obtener un amperímetro de la escala que se requiera para cualquier aplicación donde tengamos un amperímetro (o miliamperímetro) cuya escala nos sea insuficiente.De no ser por los cables, los datos obtenidos hubiesen sido muy válidos, es decir con un margen error no significativo. Lo que muestra que en el campo laboral la aplicación de este proceso para obtener otra escala es efectiva.

Oscar Rubio

RECOMENDACIONES:

Verificar que todos los instrumentos proporcionados para la práctica se encuentren en buen estado y bien encerados.

Verificar con el instructor que el circuito armado este correctamente conectado antes de proceder a tomas medidas.

Escoger de manera adecuada los cables a utilizarse en cada conexión, pues esto facilitará la toma de las medidas respectivas reduciendo el posible margen de error.

Procurar ser lo más exactos posibles en la toma de medidas para obtener mejores resultados de la práctica.

Además es recomendable que la escala nueva a escoger sea múltiplo de la escala original para que las divisiones encajen en ambas escalas y de tal manera “leer” una medida de manera más fácil y eficaz.

POSIBLES APLICACIONES:

Tal como lo señalado en la conclusión, puesto que se puede hacer una escala nueva de cualquier alcance, al necesitar de una mejor escala se puede utilizar esta técnica, lo cual sería la aplicación ideal de esta práctica además de todas las aplicaciones que se puedan dar a un amperímetro.

BIBLIOGRAFÍA:

Hablemos de Electricidad (Teoría y Problemas) – Ing. Augusto Cevallos pág. 101 http://dspace.epn.edu.ec/bitstream/123456789/28/1/HABLEMOSDEELECTRICIDAD.PDF http://www.buenastareas.com/ensayos/Amperimetro-Multirango/330075.

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