CIRCUI11

LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
PRÁCTICA 1
INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
1.1. ASUNTO: Manejo de instrumentos de medición.
1.2. OBJETIVOS:
 Conocimiento teórico-práctico del manejo de los instrumentos de medición que se
emplearán en el desarrollo de los laboratorios.
 Aclarar los conceptos teóricos básicos para el buen manejo de los instrumentos de
medición y tomar correctamente las medidas necesarias en el laboratorio.
1.3. MARCO TEÓRICO:
1.3.1. GENERADOR DE FUNCIONES LFG-1300S:
Es un instrumento con un rango muy amplio de aplicaciones como por ejemplo:
generador de varios tipos de ondas (senoidales, triangulares, diente de sierra,
cuadrada, pulsos), generador de barridos y/o oscilador de AM/FM.
2
POWER
3
4
6
7
5
1
Figura 1.1. Generador de funciones LFG-1300S
El generador de funciones tiene su panel de control dividido en 7 áreas principales,
las cuales proporcionan al usuario una mejor ubicación en el manejo de éste:
1-1
PRÁCTICA 1 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
1) Selector de frecuencia: está formado por la perilla grande y la zona demarcada con
FRECUENCY. Para seleccionar una frecuencia determinada inicialmente se coloca
en la frecuencia más baja (perilla en 0.002 y el botón de multiplicación de 0.1), a
continuación se aumenta la frecuencia presionando el botón de multiplicación
necesario para luego incrementar con la perilla hasta el valor buscado.
2) Barrido: en esta área se selecciona para que el instrumento funcione como
generador de barrido, además permite determinar las características de la onda de
barrido.
3) Modulación AM: se incluyen los botones necesarios para generar modulaciones en
AM.
4) Niveles de C.D.: es usado para superponer la señal de salida sobre un nivel de C.D.
Halando el botón se activa el nivel de C.D. el cual disminuye moviendo hacia la
izquierda y aumenta hacia el lado contrario.
5) Función: hay una perilla para controlar la simetría de las ondas cuadradas
solamente. Para generar una onda cuadrada simétrica la perilla se coloca en la mitad,
para que la parte positiva sea más amplia se gira hacia la derecha y para el otro lado si
se desea tener más estrecho la parte positiva.
Existen además otros botones que permiten escoger el tipo de señal (senoidal,
triangular, cuadrada, diente de sierra y pulsos).
6) Salida: la perilla de amplitud hace el voltaje de salida variable. Los botones de
atenuación calibran la atenuación cuando en el conector se coloca un cable de 50 
permitiendo obtener varias atenuaciones hasta 70 dB en incrementos de 10 dB.
7) Área trasera: contiene una serie de conectores que permiten desarrollar todas las
opciones que presenta el instrumento pero que no son necesarias en el curso que se
estudia.
1-2
LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
1.3.2. GENERADOR DE AUDIO 27A:
Es un generador de señales en rangos de audio frecuencia, supersónicas y radio
frecuencia. Genera dos tipos de formas de onda, senoidales para exámenes generales y
cuadrada para exámenes de respuesta transitoria. Su manejo es similar al generador de
funciones.
2
1
7
4
6
3
5
8
Figura 1.2. Audio generador 27A
1) Dial de frecuencia.
2) Suiche de rango de frecuencia.
3) Suiche ON-OFF.
4) Selector tipo de señal.
5) Entrada de señal de sincronismo: Para conectar una señal de sincronismo de
frecuencia externa.
7) Suiche de alto-bajo: Permite poner la salida en un nivel alto o bajo. En bajo es 40
dB menos que en alto.
8) Terminales de salida: para conectar la señal de salida a la carga.
1-3
PRÁCTICA 1 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
1.3.3. MEDIDOR DE PINZA:
6
5
2
4
1
3
Figura 1.3. Medidor de pinza
1) Suiche de ON-OFF.
2) Perilla de ajuste de cero.
3) Suiche de rango.
4) Terminales: tiene tres terminales una común (COM), otra para la medida de voltaje
(V) y la otra para la medida de resistencia (OHM).
5) Botón para mantener el dato.
6) Botón para mantener el pico.
1.3.3.1. Medida de voltaje de C.D.: coloca el suiche 1 en ON, luego el rango en la
escala más alta y disminuye la escala a la posición que le de la lectura más
conveniente. En los terminales 4 conecta las puntas en la forma correspondiente.
1.3.3.2. Medida de voltaje de C.A: coloca el suiche 1 en AC y procede igual que en
1).
1.3.3.3. Medida de resistencia: Se pone el suiche 1 en ON y el suiche de selección 3
en 2000 ohm y conecta las puntas en forma correcta.
NOTA: Si las resistencias a medir son muy pequeñas primero cortocircuito las puntas
para ajustar el cero y luego se hace la medición.
1.3.3.4. Medida de corriente de C.D.: se coloca el suiche 1 en ON y el selector de
rango en la escala más alta para luego disminuir al rango justo. Luego ajusta la perilla
2 mientras el display muestra “0”.
1-4
LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
NOTA: Consideraciones para el ajuste de DCA cero: la espiral de la pinza contiene
algunas remanentes magnéticas por lo tanto el display no puede alcanzar el “0”
cuando se ajusta la perilla de “DCA ZERO”. Al ocurrir ésto se debe proceder así para
corregirlo:
 Cambiar la dirección de la corriente de C.D. medida y luego ajuste la perilla.
 O abra y cierre la pinza varias veces hasta solucionar el problema.
Luego de ajustar el cero se abraza el cable a medir solamente y se toma la lectura del
display.
1.3.3.5. Medida de corriente de C.A.: se procede igual a en C.D. pero el suiche 1 se
pone en AC y no hay necesidad de ajuste de cero.
1.3.4. OSCILOSCOPIO:
El osciloscopio es un instrumento empleado para medir las características de una
señal en el dominio del tiempo. Esta constituido principalmente de las siguientes
partes:
1) Tubo de rayos catódicos.
2) Focus: para enfocar y poner lo más claro posible lo expuesto en la pantalla.
3) Cal: es una señal para calibrar el osciloscopio.
4) Suiche de ON-OFF.
5) Intensidad: para ajustar la brillantez de la señal.
6) Amplitud del canal 1: ajusta la sensibilidad del canal 1 en su eje vertical.
7) AC-GND-DC del canal 1: para seleccionar el modo de acoplamiento de la señal de
entrada del eje vertical del canal 1.
8) Tierra: es el terminal de tierra para determinar una tierra común con otro equipo.
9) Entrada canal 1.
10) Amplitud del canal 2.
11) AC-GND-DC del canal 2.
12) Entrada canal 2.
13) x10 Magnitud: amplifica la señal por un factor de 10.
14) Entrada externa de triguéo.
15) Time/Div: para determinar el tiempo de barrido.
16) Posición horizontal: ajusta la posición horizontal de la señal en el TRC.
17) Variable: es un control fino para determinar el tiempo de barrido.
18) Nivel de triguéo: éste determina en que punto de la inclinación de la señal de
barrido comienza la señal de entrada, es decir, para ajustar el nivel de comienzo de
triguéo.
1-5
PRÁCTICA 1 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
19) Suiche de polaridad de inclinación.
20) Fuente: para seleccionar la señal de fuente de triguéo.
21) Inversión: invierte la polaridad del canal 2.
22) Acoplamiento: selecciona el acoplamiento de triguéo.
23) Posición vertical: ajusta la posición vertical del canal 1 y 2 respectivamente.
24) Modo vertical: selecciona el modo de operación del eje vertical.
25) Modo de barrido: para seleccionar la operación del modo de barrido.
24
25
21
22
23
20
19
18
1
17
16
15
2
7
3
11
4
8
5
9
6
12
13
14
10
Figura 1.4. Osciloscopio
1.3.4.1. Chequeo y ajuste previo a una medida: Para realizar unas medidas con
excelente desempeño se recomienda realizar el siguiente proceso de ajuste y chequeo.
 Ajustar el panel de control con las siguientes especificaciones:
SWEEP MODE (25):
COUPLING (22):
SOURCE (20):
V MODE (24):
INV (21):
SLOPE (19):
TRIGGER LEVEL (18):
VERTICAL: para el canal 1 y 2
AUTO
AC
VERT
CH1
OFF
+
EN EL CENTRO (12 DEL RELOJ)
1-6
LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
POSICIÓN:
VARIABLE:
VOLTS/DIV:
AC-GND-DC:
HORIZONTAL:
POSICIÓN:
VARIABLE:
TIME/DIV:
x10 MAG:
EN EL CENTRO (12 DEL RELOJ)
CAL
5 V/DIV
GND
EN EL CENTRO (12 DEL RELOJ)
CAL
2 ms/DIV
OFF
Luego de tener el panel de control con las anteriores especificaciones se prende el
osciloscopio. Para obtener un precalentamiento del equipo se debe rotar la perilla de
intensidad toda hacia la izquierda con el fin de desaparecer la señal por un tiempo
prudencial, luego se retorna a la posición ideal junto con la perilla de enfoque.
 Ajustar la línea con el TRACE ROTATION para que ésta quede paralela con las
líneas horizontales de graduación.
 Ajustar el balance del canal 1 y 2 con el control BAL respectivo. Esto es con el fin
de evitar que las líneas se muevan para arriba o para abajo cuando se rotan las perillas
de amplitud de los canales para los ejes verticales.
Conectar las puntas en los lugares respectivos. Poner los suiches 7 en DC y el 24 en
CH1, conectar la punta en la señal de prueba y rotar la perilla de amplitud del canal 1
en 20 mV/DIV para luego ajustar la compensación de las puntas. Realizar el mismo
procedimiento para el canal 2.
1.3.4.2. Operación con un solo canal: con el instrumento en el estado inicial de
prueba se tiene una señal en el display del TCR correspondiente a la entrada del canal
1. Se ajusta en primera instancia la amplitud de ésta, y luego el tiempo de barrido.
Cuando la señal se empieza a desestabilizar se utiliza la perilla de triguéo para
arreglarla.
1.3.4.3. Operación con dos canales: en este tipo de operación se trabaja con los
canales 1 y 2 al mismo tiempo.
1.3.4.3.1. Modos de operación vertical: el suiche de modo vertical puede tomar cinco
posiciones diferentes que permiten los siguientes tipos de funcionamiento:
 CH1: para trabajar solo con el canal 1.
 CH2: para trabajar solo con el canal 2.
 ALT: alterna la señal de barrido para mostrar una señal detrás de la otra.
 CHOP: las señales del canal 1 y 2 son subdivididas de acuerdo al tiempo y son
puestas en la pantalla.
1-7
PRÁCTICA 1 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
 ADD: suma las dos señales, CH1+CH2.
1.3.4.3.2. Fuente de Triguéo: cuando el modo vertical esta en CH1, ALT, CHOP o
ADD y el control de fuente esta en VERT, la señal fuente para el triguéo es el canal 1.
En este tiempo, si la señal del canal 1 es muy complicada para hacer el punto de
triguéo se mueve el selector de fuente al canal 2. Sin embargo, si la señal del canal 2
es también muy complicada para el triguéo se debe usar una señal externa para dar el
punto de triguéo.
1.3.5. ANALIZADOR DE ARMÓNICOS:
3
2
1
4
Figura 1.5. Medidor de armónicos
1) Terminales para el voltaje.
2) Terminal para la corriente.
3) Botón de selección.
4) Botones para mover el cursor.
Es una herramienta de análisis que indica con gran precisión los niveles de distorsión
armónica. Él no siempre prescribe una solución para los problemas de armónicos.
El instrumento se prende oprimiendo cualquiera de los tres botones. Inmediatamente
aparece el logo de la marca; si está muy débil u oscuro el display, se ajusta el
contraste con el botón  y el botón  presionándolos simultáneamente para hacerlo
más débil o el botón  y el botón  para oscurecerse.
1-8
LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Durante la operación normal, presionando el botón  se seleccionará cualquiera de las
opciones del menú resaltadas o lo retorna al menú principal. Oprimiendo el botón 
mueve el cursor hacia la izquierda o hacia arriba y oprimiendo  hacia los lados
contrarios.
Para realizar una medida se siguen los siguientes pasos:
 Presionando simultáneamente los botones  y  aparece en el display el menú
HOOK-UP.
 Oprimiendo el botón  ocasiona que aparezca un  después de VOLTAGE y se
cambia la última selección del menú principal a MEASURE. Así se selecciona el
voltaje como la variable a medir. Si se quiere realizar una medida tanto de voltaje
como de corriente simultáneamente se presiona  una sola vez para mover el cursor
hacia abajo para poder poner un  en CURRENT de igual forma que en VOLTAGE.
Antes de seleccionar MEASURE, se debe estar seguro de que las conexiones están
correctas. Al tomar la opción de MEASURE a los segundos aparece el menú principal
que permite varias opciones con respecto a las medidas tomadas.
Algunas de las clases de datos que entrega el instrumento están divididos
principalmente en:
 Información de armónicos: el porcentaje de cada uno de los armónicos de la señal
medida; el valor RMS del armónico seleccionado; el porcentaje de distorsión
armónica total de la señal fundamental.
 Información de la señal: frecuencia de la señal fundamental; el valor real RMS de la
onda completa.
 Potencia de la señal: potencia activa; potencia reactiva; potencia aparente; factor de
potencia; desplazamiento del factor de potencia; distorsión de la potencia.
 Formas de onda
 Almacenamiento de información: Para este operación referirse al manual del
usuario.
1-9
PRÁCTICA 1 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
1.3.6. VATÍMETRO DIGITAL:
1) Suiche ON-OFF.
2) Suiches de función.
3) Perilla de ajuste de cero.
4) Terminales.
El instrumento entrega una medida directa de la potencia. Tiene 5 rangos y funciones
que permiten lecturas precisas de ACV, ACA, DCV, DCA y WATT.
1
3
2
4
Figura 1.6. Vatímetro digital
1.3.6.1. Medida de potencia de C.A. y C.D.: se pone el suiche en la posición ON,
luego se ajusta la perilla de cero hasta que en el display se vea “0” para poner
inicialmente el instrumento en la escala mayor e ir disminuyendo a la escala óptima.
Se conecta el instrumento como indica la figura 1.6.1..
Fuente
Carga
Figura 1.6.1. Conexión del Vatímetro
1.3.6.2. Medida del factor de potencia: con las mismas indicaciones de la medida de
potencia se procede para realizar ésta medida. Después de medir la potencia, se mide
el voltaje y la corriente oprimiendo los botones respectivos (ACV ó ACA).
1-10
LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Con la siguiente fórmula se obtiene el factor de potencia:
Cos 
WATTS
VA
1.3.6.3. Medida de corriente y voltaje: para medir voltaje de C.D. ó C.A. y corriente
de C.A. ó C.D. se procede igual que en un multímetro. (Ver multímetro)
1.3.7. VATÍMETRO EW604:
Es un instrumento utilizado para medir la potencia activa de los circuitos eléctricos.
En su utilización se debe tener mayor precaución que el vatímetro mencionado
anteriormente, además de que este instrumento solo permite tomar medidas de una
sola clase.
1) Suiche ON-OFF.
2) Ajuste de cero.
3) x2: multiplica la lectura por 2.
4) Inversor: invierte la deflección de la aguja.
5) Escala de corriente.
6) Leds indicadores de sobrecarga.
7) Escala de voltaje.
8) Terminales.
3
4
5
6
1
7
8
V
2
A
Figura 1.7. Vatímetro EW604
1.3.7.1. Conexión del vatímetro: Las terminales del instrumento están colocadas de tal
forma que dos terminales pueden ser conectadas a la fuente y otras dos a la carga
como en la figura 1.7.1.
L. Viva
Supply
Fuente
L. Neutra
V
Load
A
Figura 1.7.1. Conexión del vatímetro
1-11
Carga
PRÁCTICA 1 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
El circuito censor de la corriente esta en la línea inferior y puede ser conectado a la
línea neutra, sin embargo, si es necesario es posible operar con la línea superior como
neutra.
1.3.7.2. Medida de potencia en sistemas trifásicos: las medidas de potencia en
sistemas polifásicos requieren invariablemente que la terminal común del vatímetro
sea conectada al menos a una de las líneas vivas del circuito. El voltaje de la línea no
debe exceder de los 280 V. Para un sistema trifásico implica un voltaje máximo de
línea de 490 V.
1.3.7.2.1. Sistemas balanceados: Si tanto la carga como la fuente son balanceadas y
además tienen un neutro en la fuente o el nodo central de la conexión en Y de la
carga, la potencia puede ser medida como se indica en la figura 1.7.2. y se multiplica
la lectura por tres para tener el dato necesario.
Si la fuente y la carga son balanceadas, en ambas la potencia y el factor de potencia
pueden ser obtenidas de dos lecturas utilizando la conexión de la figura 1.7.3.. Las
lecturas P1 y P2 son tomadas cambiando la posición del suiche. La potencia luego es
dada por P1 + P2 , y el factor de potencia por:
1
Cos  F . P. 
 1  P1 

P2 
1  3

 1  P1 
P2 

2
N
R
S
R
V
A
V
A
C
T
S
Carga Balanceada
C
C
T
Figura 1.7.2. Medida de potencia en sistemas balanceados
S
Suiche
T
Carga
V
R
A
Figura 1.7.3. Potencia y factor de potencia en sistemas balanceados
1-12
LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
1.3.7.2.2. Sistemas desbalanceados: si la carga, la fuente o ambas son
desbalanceados, es necesario obtener la potencia como la suma de las lecturas de dos
vatímetros, las terminales de la corriente se conectan en serie con cada línea, menos
una, y los terminales de voltaje son conectadas con sus correspondientes líneas. La
figura 1.7.4. a) y b) muestra la conexión para sistemas de tres o cuatro líneas. Si
solamente se tiene un solo vatímetro se conecta en su respectiva posición tomando
cada lectura y luego se suman para obtener el resultado.
V
R
A
C
V
S
C
A
C
T
Figura 1.7.4. a) Potencia en una carga de tres terminales
R
V
A
C
S
T
V
C
A
C
V
A
N
1.7.4. b) Medida de potencia en cargas desbalanceados en conexión Y.
1-13
PRÁCTICA 1 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
NOTA: Para realizar las lecturas siempre se deben poner las escalas en los valores
máximos para luego ajustar al valor correcto, el cual es en una posición antes de que
el led de sobrecarga se encienda. La lectura es el valor marcado por la aguja
multiplicado por los valores de las escalas.
1.3.8. MULTÍMETRO DIGITAL DT-888/DT-390:
5
1
3
2
4
Figura 1.8. Multímetro digital DT-888/DT-390
1) Suiche ON-OFF.
2) Perilla de ajuste de cero para la capacitancia.
3) Suiche para función y rango.
4) Terminales.
5) Zoquetes para medir el hFE de los transistores.
El multímetro digital es un instrumento empleado principalmente para realizar
medidas de gran precisión, sobretodo cuando los valores a medir son realmente
pequeños. Para realizar las medidas se deben tener en cuenta las precauciones
mínimas para el manejo de todo instrumento de medida, como por ejemplo empezar a
realizar la toma de datos en las escalas mayores para luego disminuir a la escala que
entregue el resultado con mayor exactitud, sin ir a comprometer la integridad del
aparato.
1.3.8.1. Medida de voltaje y resistencia: para realizar estos tipos de medida las puntas
se colocan en las terminales COM y V/. El selector se coloca en la posición
correspondiente al tipo de medida siempre teniendo en cuenta la sugerencia realizada
anteriormente.
1.3.8.2. Medida de corriente: En este caso los terminales se colocan en COM y 20A
inicialmente, si el instrumento no alcanza a dar la medida de la corriente porque ésta
es de magnitud más pequeña se cambia la punta a la terminal A, y se siguen los
mismos pasos que para los otros tipos de medidas. Con la punta en la terminal
marcada con A se puede leer valores de corriente hasta de 200 mA como máximo.
1-14
LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
1.3.9. AMPERÍMETRO:
1
2.5
5

25
10
Figura 1.9. Amperímetro
Algunos instrumentos son construidos para realizar solamente un tipo de medidas,
como el que se expone a continuación.
Para su funcionamiento correcto se debe tener en cuenta de conectar el instrumento en
serie, con la precaución que una de las terminales se conecte a la bornera  y la otra
terminal a alguna de las cinco opciones que permite el instrumento, siempre partiendo
de la mayor hacia la menor. Además no se debe omitir comprobar si es de AC ó DC.
NOTA: Leer la aguja en posición totalmente de frente al instrumento, para evitar el
error de paralelismo.
1.3.10. VOLTÍMETRO:
50
25
10
5
100
250
500
1000
Figura 1.10. Voltímetro
1-15
PRÁCTICA 1 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Igual que el amperímetro, este instrumento es únicamente para realizar medidas de un
tipo, en este caso voltaje. Se debe conectar en paralelo al elemento que se le mide el
voltaje. Para su correcto uso se deben seguir las mismas normas que se deben tener
para emplear el multímetro digital, además no olvidar siempre de poner el
instrumento en la escala mayor para comenzar a medir y luego ir disminuyendo hasta
la escala ideal.
NOTA: Leer la aguja en posición totalmente de frente al instrumento, para evitar el
error de paralelismo.
1.4. PREINFORME:
1.4.1. Para qué y cómo se utilizan cada uno de los siguientes instrumentos de medida:
cosenofímetro y el secuencímetro.
1.4.2. Consultar mínimo 3 precauciones que se deben tener en el uso de cada uno de
los instrumentos mencionados en el marco teórico.
1.4.3. Cómo se miden los picos de corriente con la pinza?
1.4.4. Cuál es la diferencia entre las fuentes de C.A. y C.D.? con cuales tipos de
fuentes se cuenta en el laboratorio ?
1.4.5. Cuál es la diferencia entre valor RMS, instantáneo, máximo y promedio? cuáles
de estos valores son medidos con el Voltímetro, Amperímetro y Osciloscopio ?
1.4.6. Qué son los sistemas Monofásico, Trifásico, Bifásico y Trifilar ?
1.4.7.Ilustre gráficamente el circuito eléctrico que controla una estufa (convencional),
que permite seleccionar los estados ALTO, MEDIO, BAJO y OFF, según el
caso.
1.5. PROCEDIMIENTO
1.5.1. De acuerdo al circuito diseñado para representar la estufa, se debe montar
teniendo las precauciones del caso.
1.5.2. Alimentar el circuito con una fuente de voltaje de 110 voltios de C.A.
1-16
LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
1.5.3. Realizar las medidas de voltaje, corriente y potencia en cada una de las ramas
del circuito y de los elementos. Todas estas medidas se deben realizar con los
elementos según las tablas. Algunos instrumentos no son óptimos para este tipo
de circuito; sin embargo, realice las medidas aun cuando los resultados no sean
los correctos.
1.5.4. Tome el valor de la resistencia del bombillo, en frio y caliente.
Medidor de Armónicos
VR1
BAJO
MEDIO
ALTO
VR2
iR1
iR2
VR2
iR1
iR2
VR2
iR1
iR2
VR2
iR1
iR2
PR1
PR2
PR1
PR2
Multímetro
VR1
BAJO
MEDIO
ALTO
Medidor de Pinza
VR1
BAJO
MEDIO
ALTO
Vatímetro Digital
VR1
BAJO
MEDIO
ALTO
Vatímetro EW604
PR1
BAJO
MEDIO
ALTO
PR2
1-17
PRÁCTICA 1 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
1.6. INFORME
1.6.1. Consignar los datos en tablas.
1.6.2. Comparar los valores de las resistencias en frio y en caliente
1.6.3. Realizar conclusiones.
1.6.4. Indicar los problemas que se presentaron en la práctica.
1-18