Práctica Ejercicio Situado 4

Los elementos y equipos de medición que se van a utilizar son:

• Dos Fuentes DC EXTECH 382-210, con tensión variable de 0-30
• Pinza amperimétrica FLUKE i310s AC/DC
• Osciloscopio RIGOL DS1102E
• Selector de dos posiciones (hará las veces de interruptor con un contacto normalmente abierto (NA))
• Cargas inductivas y resistivas del Módulo de Cargas DL 1017

 

• Montaje del circuito

En la Figura 5.11.7 , se observa el montaje con la conexión del circuito objeto de estudio para su solución.

Figura 5.11.7 Montaje del circuito objeto de estudio sin equipos de medición

Se proceden a desconectar las fuentes DC EXTECH 382-210 del montaje anterior temporalmente mientras se ajustan a su tensión nominal tal y como lo muestra la siguiente figura.

Figura 5.11.8 Ajuste a tensión nominal de las fuentes DC EXTECH 382-210

• Montaje de los equipos de medida

Figura 5.11.9 Montaje del circuito objeto de estudio con equipos de medición

Figura 5.11.10 Conexión de la sonda del osciloscopio Rigol DS 1102E al circuito.

Como la corriente que se espera medir es de , se le dan 7 vueltas al conductor alrededor de la pinza con el fin de medir más de un amperio; que es la corriente mínima de medición de la pinza amperimétrica FLUKE i310s.

Figura 5.11.11 Numero de vueltas del conductor alrededor de la pinza FLUKE i310s para obtener más de 1 amperio

• Procedimiento

Manualmente se procede a energizar el circuito con ayuda del cambio de posición del selector, cerrando el contacto (NA) o normalmente abierto, donde la bobina procederá a cargarse; y un tiempo después accionarlo de nuevo para volver a su posición original, donde se verá la etapa de descarga del inductor.

• Obtención de la medición

Figura 5.11.12 Señales de tensión y corriente transitorias del modelo real de la bobina vistas en el osciloscopio RIGOL DS 1102E.

Para obtener esta señal, se atenúa la sonda y el osciloscopio x10 se ajusta la escala de tiempo a por división, la escala de tensión para el CH1 (señal de tensión del modelo) a por división y para el CH2 (señal de corriente del modelo) a por división. Además, se ajusta el Trigger con la configuración de flanco de subida y bajada, fuente CH1, barrido único y ajustando el nivel con la perilla hasta la tensión esperada. Una vez hecho esto el osciloscopio mostrará en la parte superior izquierda un aviso intermitente de WAIT, que significa que está listo para capturar las señales del CH1 y CH2.

Tiempo de carga del modelo real de la bobina en las señales de tensión y corriente

Después de que el osciloscopio capturara automáticamente la gráfica de las dos respuestas en pantalla, se deshabilita el CH2(para mostrar solo la señal de tensión) o se deshabilita el CH1 (para mostrar solo la señal de corriente), y se procede con la ayuda del menú , , a ubicar el cursor donde empieza la señal de tensión o corriente y luego para deshabilitar el primer cursor y desplazar el segundo hasta el tiempo donde se estabiliza la señal antes de la conmutación. Las siguientes figuras muestran lo obtenido con el procedimiento.

Figura 5.11.13 Medición de tiempo de carga en el modelo real de la bobina con la señal de tensión.

Figura 5.11.14 Medición de tiempo de carga en el modelo real de la bobina con la señal de corriente.

Según como indican la figura Figura 5.11.13 y Figura 5.11.14, la diferencia de tiempo entre el cursor A y B, mostrado como , es el tiempo que aproximadamente tarda la bobina en cargarse.

Evaluando el error relativo de la medición de tiempo se tiene que:

Tiempo de descarga del modelo real de la bobina en las señales de tensión y corriente

Ahora para la medición del tiempo de descarga se retoman los pasos anteriores trasladando los cursores como lo muestran la Figura 5.11.15 y Figura 5.11.16

Figura 5.11.15 Medición de tiempo de descarga en el modelo real de la bobina con la señal de tensión.

Figura 5.11.16 Medición de tiempo de descarga en el modelo real de la bobina con la señal de corriente.

Según como indican las figuras anteriores, la diferencia de tiempo entre el cursor A y B, mostrado como , es el tiempo que aproximadamente tarda la bobina en descargarse totalmente.

Evaluando el error relativo de la medición de tiempo se tiene que:

Medición de tensión y corriente un instante después de cada conmutación

Después de que el osciloscopio capturara automáticamente la gráfica de las dos respuestas en pantalla, se deshabilita el CH2 (para mostrar solo la señal de tensión) o se deshabilita el CH1 (para mostrar solo la señal de corriente), y se procede con la ayuda del menú , , ubicar el cursor donde se requiera y luego para deshabilitar el primer cursor y desplazar el segundo hasta la tensión donde se estabiliza la señal antes de la conmutación. Las siguientes figuras muestran lo obtenido con el procedimiento.

Figura 5.11.17 Medición de la tensión del modelo real de la bobina un instante después de la primera conmutación.

Según como indica la Figura 5.11.17, la diferencia de tensión entre el cursor A y B, mostrado como , es la tensión del modelo real de la bobina un instante después de la primera conmutación.

Evaluando el error relativo de la medición de tensión se tiene que:

Figura 5.11.18 Medición de la tensión del modelo real de la bobina un instante después de la segunda conmutación.

Según como indica la figura anterior, la diferencia de tensión entre el cursor A y B, mostrado como , es la tensión del modelo real de la bobina un instante después de la segunda conmutación.

Evaluando el error relativo de la medición de tensión se tiene que:

Figura 5.11.19 Medición de tensión de la señal de corriente para medir la corriente con la relación de transformación de la pinza amperimétrica.

Según como indica la figura anterior, la diferencia de tensión entre el cursor A y B, mostrado como , es la tensión que entrega la pinza amperimétrica al osciloscopio por medio de la sonda.

Para obtener el valor de corriente con la medición hecha en la figura anterior, se debe tener en cuenta que se le dieron 7 vueltas al conductor entre la pinza (figura donde están las vueltas de la pinza), y la relación de transformación de la corriente medida con este instrumento y la tensión de salida vista en el osciloscopio es de en el rango de .

Utilizando la relación de transformación de del elemento de medición de corriente se procederá a calcular la corriente medida

Esta medida se realizó con una exactitud de 1+50 mA en el rango de

Dividiendo esta corriente en el número de vueltas que se le dio al conductor alrededor de la pinza se obtiene:

 

Evaluando el error relativo de la medición de corriente se tiene que:

Análisis de resultados

Resumiendo, todas las mediciones realizadas con su error relativo respectivo se pueden observar en la Tabla 5.11.7

Tabla 5.11.7 Recopilación de errores obtenidos para cada medida.

• La respuesta completa de la corriente tanto como de la tensión a la energización(carga) y la desenergización(descarga) del modelo real, tienen la misma forma de la que se encontró en la teoría, fundamentalmente porque en la parte teórica se consideró el modelo real de este elemento almacenador de energía en forma de campo magnético.

• Los errores mayores al 1 no son aceptables dentro de los parámetros de medición, atribuyendo este fenómeno, al cambio constante de los valores del módulo de cargas DL 1017 por factores de temperatura que contribuyen al desgaste del material de su construcción.

 

Ejercicio Situado 4: Carga - descarga del inductor y medición de la constante de tiempo 5Τ.	Ejercicio Situado 5: Respuesta de un circuito de primer orden RL, frente a dos fuentes con señales diferentes.