Resistencia es uno de los elementos más básicos que se encuentran en la ingeniería eléctrica y electrónica. El valor de resistencia en la ingeniería varía desde un valor muy pequeño como, la resistencia de un el bobinado del transformadora valores muy altos como, la resistencia del aislamiento de ese mismo el bobinado del transformador. Aunque un multímetro funciona bastante bien si necesitamos un valor aproximado de la resistencia, pero para valores precisos y eso también en valores muy bajos y muy altos necesitamos métodos específicos. En este artículo discutiremos varios métodos de medición de la resistencia. Para este propósito clasificamos la resistencia en tres clases…
Medición de la baja resistencia (<1)
El principal problema en medición de la baja resistencia es la resistencia de contacto o la resistencia del plomo de los instrumentos de medición, aunque el hecho de que su valor sea pequeño es comparable a la resistencia que se está midiendo y, por lo tanto, provoca graves error.
Así, para eliminar esta cuestión se construyen pequeñas resistencias valoradas con cuatro terminales. Dos terminales son terminales de corriente y otros dos son terminales potenciales.
La figura a continuación muestra la construcción de la baja resistencia.
El actual se vuela a través de los terminales de corriente C1 y C2 mientras que la caída de potencial se mide a través de los potenciales terminales V1 y V2. Por lo tanto, podemos averiguar el valor de la resistencia bajo experimento en términos de V y I como se indica en la figura anterior. Este método nos ayuda a excluir la resistencia de contacto debida a los terminales de corriente y, aunque la resistencia de contacto de los terminales de potencial todavía entra en escena, es una fracción muy pequeña del circuito de potencial de alta resistencia y, por lo tanto, induce un error insignificante.
Los métodos empleados para la medición de las resistencias bajas son:-
- El método del doble puente de Kelvins
- Potenciómetro Método
- Ohmímetro de conducto.
Puente doble de Kelvins
El doble puente de Kelvins es una modificación de la simple El puente de Wheatstone. La siguiente figura muestra el diagrama de circuito del puente doble de Kelvins.
Como podemos ver en la figura anterior hay dos conjuntos de brazos, uno con resistencias P y Q y otro con resistencias p y q. R es la resistencia baja desconocida y S es una resistencia estándar. Aquí r representa la resistencia de contacto entre la resistencia desconocida y la resistencia estándar, cuyo efecto debemos eliminar. Para la medición hacemos que la proporción P/Q sea igual a p/q y por lo tanto un equilibrado El puente de Wheatstone se forma llevando a una desviación nula en el galvanómetro. Por lo tanto, para un puente equilibrado podemos escribir
Poniendo la ecuación 2 en 1 y resolviendo y usando P/Q = p/q, obtenemos-
Por lo tanto, vemos que al usar brazos dobles equilibrados podemos eliminar completamente la resistencia de contacto y por lo tanto el error debido a ella. Para eliminar otro error causado por la emf termoeléctrica, tomamos otra lectura con batería la conexión se invirtió y finalmente tomar el promedio de las dos lecturas. Este puente es útil para las resistencias en el rango de 0,1 a 1,0 .
Ohmímetro de conducto
Es un instrumento electromecánico utilizado para la medición de resistencias bajas. Se compone de un imán permanente similar al de un El instrumento PMMC y dos bobinas entre el campo magnético creado por los polos del imán. Las dos bobinas están en ángulo recto entre sí y son libres de rotar sobre el eje común. La siguiente figura muestra un Ohmímetro de conducto y las conexiones necesarias para medir una resistencia R desconocida.
Una de las bobinas, llamada bobina de corriente, está conectada a los terminales de corriente C1 y C2…mientras que la otra bobina llamaba, voltaje la bobina está conectada a los terminales de potencial V1 y V2. La bobina de voltaje lleva la corriente proporcional de la Caída de tensión a través de R y así se produce su par de torsión. La bobina de corriente transporta una corriente proporcional a la que fluye a través de R y también lo hace su par. Tanto el par actúa en dirección opuesta y el indicador se detiene cuando los dos son iguales. Este instrumento es útil para la resistencia en el rango de 100 a 5.
Medición de la resistencia media (1 100k)
A continuación se presentan los métodos empleados para medir una resistencia cuyo valor está en el rango de 1 100k
- El método del amperímetro-voltímetro
- Método del puente de Wheatstone
- Método de sustitución
- El método del puente de Carey-Foster
- Método del Ohmmetro
Método del amperímetro-voltímetro
Este es el método más crudo y simple de medir la resistencia. Utiliza un amperímetro para medir la corriente, I y un voltímetro para medir el voltaje, V y obtenemos el valor de la resistencia como
Ahora podemos tener dos posibles conexiones de amperímetro y voltímetroque se muestra en la siguiente figura.
Ahora en la figura 1, el voltímetro mide la caída de voltaje a través del amperímetro y la resistencia desconocida, por lo tanto
Por lo tanto, el error relativo será,
Para la conexión de la figura 2, el amperímetro mide la suma de la corriente a través del voltímetro y la resistencia, por lo tanto
El error relativo será,
Se puede observar que el error relativo es cero para Ra = 0 en el primer caso y Rv = en el segundo caso. Ahora las preguntas son qué conexión debe usarse en cada caso. Para averiguarlo, equiparamos los dos errores
Por lo tanto, para resistencias mayores que las dadas por la ecuación anterior utilizamos el primer método y para resistencias menores utilizamos el segundo método.
Método del puente de Wheatstone
Este es el circuito puente más simple y básico usado en los estudios de medición. Consiste principalmente en cuatro brazos de resistencia P, Q; R y S. R es la resistencia desconocida bajo experimento, mientras que S es una resistencia estándar. P y Q se conocen como brazos de relación. Una fuente de EMF está conectada entre los puntos a y b mientras que un galvanómetro está conectado entre los puntos c y d.
Un circuito puente siempre funciona según el principio de detección nula, es decir, variamos un parámetro hasta que el detector muestre cero y luego utilizamos una relación matemática para determinar lo desconocido en términos de parámetros variables y otras constantes. Aquí también se varía la resistencia estándar, S, para obtener una desviación nula en el galvanómetro. Esta desviación nula implica que no hay corriente del punto c a d, lo que implica que el potencial del punto c y d es el mismo. Por lo tanto,
Combinando las dos ecuaciones anteriores obtenemos la famosa ecuación
Método de sustitución
La siguiente figura muestra el diagrama de circuito para la medición de la resistencia de una resistencia desconocida R. S es una resistencia variable estándar y r es una resistencia de regulación.
Primero se coloca el interruptor en la posición 1 y se hace que el amperímetro lea una cierta cantidad de corriente variando r. Se anota el valor de la lectura del amperímetro. Ahora el interruptor se coloca en la posición 2 y se hace variar S para lograr la misma lectura del amperímetro que se leyó en el caso inicial. El valor de S para el cual el amperímetro lee igual que en la posición 1, es el valor de la resistencia desconocida R, siempre y cuando la fuente de EMF tenga un valor constante durante todo el experimento.
Medición de la alta resistencia (>100k)
A continuación se presentan algunos métodos utilizados para la medición de los valores de alta resistencia-
- Método de pérdida de carga
- Megger
- Método del puente de Megohm
- Método de desviación directa
Normalmente utilizamos una cantidad muy pequeña de corriente para esa medición, pero aún así, debido a la alta resistencia, no es sorprendente que se produzcan altos voltajes. Debido a esto nos encontramos con varios otros problemas como…
- Las cargas electrostáticas pueden acumularse en los instrumentos de medición
- La corriente de fuga se convierte en comparable a la corriente de medición y puede causar errores
- La resistencia de aislamiento es una de las más comunes en esta categoría; sin embargo, un dieléctrico siempre se modela como un resistencia y condensador en paralelo. Por lo tanto, mientras se mide la resistencia del aislamiento (I.R.) la corriente incluye tanto el componente y por lo tanto no se obtiene el verdadero valor de la resistencia. El componente capacitivo, sin embargo, cae exponencialmente pero aún así tarda mucho tiempo en decaer. Por lo tanto, se obtienen diferentes valores de I.R. en diferentes momentos.
- Protección de instrumentos delicados de los campos altos.
Por lo tanto, para resolver el problema de las corrientes de fuga o las corrientes capacitivas utilizamos un circuito de guardia. El concepto de circuito de guarda es desviar la corriente de fuga del amperímetro para medir la verdadera corriente resistiva. La figura de abajo muestra dos conexiones en el voltímetro y el microamperímetro para medir R, una sin circuito de guarda y otra con circuito de guarda.
En el primer circuito el microamperímetro mide tanto la corriente capacitiva como la resistiva, lo que lleva a un error en el valor de R, mientras que en el otro circuito el microamperímetro sólo lee la corriente resistiva.
Método de pérdida de carga
En este método utilizamos la ecuación del voltaje a través de una descarga condensador para encontrar el valor de la resistencia desconocida R. La siguiente figura muestra el diagrama de circuito y las ecuaciones involucradas son-
Sin embargo, el caso anterior supone que no hay resistencia de fuga del condensador. Por lo tanto, para tenerlo en cuenta, utilizamos el circuito que se muestra en la siguiente figura. R1 es la resistencia de fuga de C y R es la resistencia desconocida.
Seguimos el mismo procedimiento pero primero con el interruptor S1 cerrado y a continuación con el interruptor S1 abierto. Para el primer caso tenemos
Para el segundo caso con el interruptor abierto tenemos
Usando R1 de la ecuación anterior en la ecuación para R podemos encontrar R.
El método del puente de Megohm
En este método usamos la famosa filosofía del puente de Wheatstone pero de una manera ligeramente modificada. Una alta resistencia se representa como en la figura de abajo.
G es la terminal de guardia. Ahora también podemos representar la resistencia como se muestra en la figura adyacente, donde RAG y RBG son las resistencias de fuga. El circuito para la medición se muestra en la siguiente figura.
Se puede observar que en realidad obtenemos la resistencia que es una combinación paralela de R y RAG. Aunque esto causa un error muy insignificante.
Megger
Megger es uno de los más importantes dispositivos de medición utilizados por los ingenieros eléctricos y se utiliza esencialmente para medir la resistencia del aislamiento. Consiste en un generador que puede ser manejado a mano o hoy en día tenemos un megger electrónico. Los detalles del megger han sido discutidos en un artículo separado.
