DIVISOR DE TENSIÓN

DIVISOR DE TENSIÓN 1. OBJETIVOS •

•

Deri Deriva varr pequ pequeñ eñas as tens tensio ione nes s a part partir ir de una una tens tensió ión n disponible. Si se conecta una carga al divisor de tensión (resistencia de car carga ga

), se se habrá habrá some someti tido do a carga cargarr el divi diviso sorr de

tensión. •

El circuito puente se compone de la conexión en paralelo de dos divisores de tensión.

2. MATERIALES Para Para este este expe experi rim mento ento usa usamos mos tarj tarjet eta a inse insert rta able UniTr@in de Divisor de tensión, SO4201-6E.

3. FUNDAMENTO TEORICO: DIV IVIISOR DE TENSIÓN I.Divisor de tensión libre de carga En la tecnología de medición , a menudo es necesario deri deriva varr peque pequeña ñas s tens tensio iones nes a parti partirr de una tensi tensión ón disponible .Esto es posible por medio de un divisor de tensión .Un divisor de tensión ,como se muestra en la imagen siguiente, se compone de dos resistencias conectadas en serie.

En los bornes externos se aplica la

y

tensión de alimentación U, la cual se divide en las tensiones

y

.

De acuerdo con la ley de división de tensión, es válido:

La intensidad de corriente en el divisor de tensión, de acuerdo con la ley de Ohm, tiene el siguiente valor: ;

 Y la caída de tensión en las dos resistencias es igual a:

Si e introducen los valores calculados de intensidad de corriente en estas dos ecuaciones, se obtiene la siguiente ecuación para ambas divisiones de tensión:

Estas ecuaciones son validas, si no se toma corriente del divisor de tensión, esto es, si se encuentra libre de carga.

II.Divisor de tensión con carga Si se conecta una carga al divisor de tensión (en la imagen siguiente se muestra una resistencia de carga ), se habrá sometido a cargar el divisor de tensión .A través de la resistencia de carga circula la corriente de carga

y, a través de la resistencia

transversal de corriente

, la componente

.A través de

fluye la suma

de estas dos corrientes .La componente transversal de corriente

genera pérdidas de calor en

.

En el caso de los divisores de tensión libres de carga, la tensión de entre

es proporcional a la relación que existe

y la resistencia total

.En el caso de los

divisores de tensión sometidos a carga , este no es el caso puesto que se obtiene una característica mas o menos curvada ,que se diferencia más fuertemente de la característica lineal del divisor de tensión sin carga, mientras menor sea la resistencia de carga, en función de la resistencia total

de este último, esto es ,

mientras mayor sea la corriente de carga en función de la componente transversal de corriente, Esto se debe a que el divisor de tensión sometido a carga se compone del circuito en serie

y del circuito en paralelo de

.La resistencia de compensación

y

* de este circuito

en paralelo se puede calcular de la siguiente manera:

Por tanto, para la tensión de carga

del divisor de

tensión es válido:

El divisor de tensión de carga se obtiene aquí  permitiendo que la resistencia de carga

se aproxime

al infinito. En cada uno de estos dos casos se puede despreciar la resistencia

en relación a

se puede abreviar y se obtiene la ecuación ya encontrada en el párrafo anterior para el divisor de tensión libre de carga. La tensión de carga del divisor de tensión sometido a ellas es, por tanto, siempre menor que en el caso de que no exista carga(marcha en vacio)

Las corrientes valor de

e

se pueden calcular si se conoce el

por medio de la ley de Ohm; la corriente

total I se obtiene por medio de la suma de estas dos corrientes.

Experimento: Divisor de tensión En el siguiente experimento se deben analizar dos divisores de tensión diferentes en lo relativo a las divisiones de tensión con carga. Montamos el siguiente circuito experimental mostrado a continuación:

Abrimos los instrumentos voltímetro A y voltímetro B y seleccionamos lso ajustes que se muestran en las tablas

Ajustes del voltímetro A

Ajustes del voltímetro B

Rango de medici ón

Rango de medició n

Modo de operació n

20 V DC

AV

Modo de operació n

10 V DC

AV

Calcule para el divisor de tensión de la izquierda y la tensión de alimentación dada de 15 V ,las tensiones parciales

(tensión en

) y

(tensión en

ausencia de carga (el conector puente insertado)Los valores de resistencia son

) con no esta y

.Anote los valores obtenidos en la siguiente tabla 1. Ahora mida las tensiones parciales por medio de los voltímetros A y B y anote igualmente los valores medidos en la tabla1. TABLA1: Divisor de tensión Divisor de tensión de de la la derecha izquierda Relación de División(sin carga) Sin carga(calculo ) Con carga (medición)

10.8/15=0 .72

3.5/15=0.2 1

10.8/15=0. 72

3.5/15=0.21

11.5/15=7 2.8/15=0.1 .7 9 12/15=0.8 2.3/15=0.1 5

Insertamos resistencias resistencia

el y de

conector

puente

, de carga

11.5/15=7. 7 12/15=0.8

2.8/15=0.19 2.3/15=0.15

.En

las

dos

, se obtiene ahora una de

.Mida

y

nuevamente, con esta carga, y anote los valores medidos en la tabla. Inserte el conector puente para cortocircuitar la carga reducir la resistencia de carga a

,

y , de esta manera , .Vuelva a medir

las tensiones parciales y anote los resultados en la tabla.

4. PROCEDIMIENTO Repita todas las mediciones realizadas, en primer lugar, para el divisor sin carga y luego para ambos casos con presencia de carga, esto es y

.

1. ¿Qué relación de tensión U1:U2 poseen los divisores de tensión con ausencia de carga? d) Ambos poseen una relación de 3:1 2. ¿Cuál es la respuesta de los divisores de tensión ante la carga? Son posibles varias respuestas.

a) La tensión del componente que no recibe carga aumenta. d) En función de la carga introducida, disminuye la tensión del componente que la recibe y la relación entre los divisores varía. 3. ¿De qué manera influye el valor de la resistencia de carga sobre la tensión de salida (tensión de carga) del divisor? b) Mientras menor sea la resistencia de carga, menor será la tensión de salida. 4. Compare los resultados del divisor de tensión de la izquierda con los del de la derecha. ¿Qué observa? a) En cuanto a la carga, la variación de la tensión de salida del divisor de la izquierda es mayor que la del de la derecha. c) Las resistencias de carga en el orden de magnitud de las resistencias de los divisores producen una caída relativamente grande de la tensión de salida. d) Las resistencias muy pequeñas (en relación con las resistencias de los divisores) producen una caída relativamente grande de la tensión de salida. e) Las resistencias muy grandes (en relación con las resistencias de los divisores) producen una caída relativamente pequeña de la tensión de salida. APLICACIONES DEL PUENTE DE WHEATSTONE 1. Se utiliza en los sistemas de distribución de energía eléctrica donde se lo utiliza para detectar roturas o fallas en las líneas de distribución. 2. Un Pt100 es un sensor de temperatura. Consiste en un alambre de platino que a 0 °C tiene 100 ohm y que al aumentar la

temperatura aumenta su resistencia eléctrica. El incremento de la resistencia no es lineal pero si creciente y característico del platino de tal forma que mediante tablas es posible encontrar la temperatura exacta a la quecorresponde.Un Pt100 es un tipo particular de RTD (Dispositivo Termo Resistivo) Normalmente las Pt100 industriales se consiguen encapsuladas en la misma forma que las termocuplas,es decir dentro de un tubo de acero inoxidable u otro material (vaina), en un extremo está el elemento sensible (alambre de platino) y en el otro está el terminal eléctrico de los cables protegido dentro de una caja redonda de aluminio (Cabezal).