Circuitos Eléctricos

1. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
Ingeniería en Computación
Circuitos de C.A. y C.D.
Profesor:
Dr. JUAN GERARDO ÁVALOS OCHOA
1

2. Objetivos de esta presentación
• Entender las especificaciones de seguridad y cómo operar herramientas
electrónicas de mano de forma segura
• Entender cómo las herramientas de prueba electrónicas de mano y sus
accesorios llevan a cabo mediciones básicas
• Aprender cómo ajustar un multímetro digital (MD) a su función y rango
correcto para mediciones dadas
• Aprender cómo medir una variedad de parámetros eléctricos y componentes
eléctricos de prueba
• Determinar la herramienta de medición apropiada para mediciones seguras y
exactas
• Entender las diferencias entre respuesta mediante el valor medio y
mediciones de verdadero valor eficaz sobre cargas no lineales

3. Multímetros digitales básicos
Agenda
• Capítulo 1: Una primera mirada al MD
• Capítulo 2: Seguridad en multímetros
• Capítulo 3: Especificaciones en multímetros
• Capítulo 4: Mediciones en multímetros
– Leyes de Ohm: mediciones básicas de tensión, ampers
y ohms
– Funciones especiales: Min/Max, valor máximo
– Tensión: entendiendo la alta impedancia de entrada
– Corriente: utilizando pinzas amperimétricas
– Resistencia: fuente de tensión de un MD y fuentes
múltiples
– Componentes de pruebas: diodos, capacitores
– Medición de temperatura
• Capítulo 5: Cargas no lineales
– Verdadero valor eficaz contra valor de respuesta
promedio

4. Capítulo 1
Una primera mirada al MD
• Inspección visual
• Símbolos del panel frontal
• Inspección segura sin manos:
– Puntas de prueba
– Amperes de entrada: fusibles
– Volts/Ω de entrada: protección de sobrecarga

5. • Entradas para Volts / Ω /diodo
• ¿Cómo está protegida esta entrada?
• Entradas Amps, mA, mA
¿Cómo está protegida esta entrada?
• CAT IV – medida de seguridad
• Intervalo: selección manual del intervalo
botón
Función secundaria
• botón
Función de retención
Características del panel frontal:
HOLD

6. Vista de la parte trasera del multímetro:
• Medidas de seguridad
• Verificación de fusibles
¿Cómo están especificados los fusibles?
• Certificaciones
• Acceso a la batería
Checando la parte trasera...

7. Símbolo Significado
V V dc
V V ac
mV Millivolts (.001 V or 1/1,000 V)
AAmps
mA Milliamps (.001 A or 1/1000 A)
µA MicroA (.000001 A or 1/1,000,000 A)
Ω Resistencia (Ohms)
k Ω, M Ω Kilo-ohms, megaohms
)))) Beeper contínuo
Símbolos del Panel Frontal

8. Símbolo Significado
Capacitancia (uF: microfaradios, (nF: nanofaradios)
Prueba de Diodos
Hz Hertz (ciclos/sec)
dB Decibeles
Range Medición manual del intervalo
Hold Retención/Auto-retención - última lectura estable
MIN MAX Lecturas mínimas y máximas
Niveles peligrosos de tensión
Precaución: ver manual
Símbolos del Panel Frontal

9. Despliega la última lectura estable
• Girar la perilla a Vdc
• Presionar Hold
• Tomar la medición
• Remover las puntas
• Presione hold una segunda vez y estará en
Autohold
• Gire la perilla a Ω
Presione Hold
Mida la resistencia
Remueva las puntas
Mida la segunda resistencia
Función automática
Touch Hold / Shift
(segunda función)
Retención (Touch Hold)

10. Resumen
• Lo que aprendimos:
– Significado de los símbolos del panel frontal
– Medidas de seguridad en el panel trasero y otra
información
– Funciones Retención & Autoretención – cómo
operan
Una primera mirada al MD

11. Capítulo 2
• Sondas y puntas de
prueba
• Fusibles
• Protección de
sobrecarga
• Estándar IEC 61010
Seguridad en
Multímetros

12. Inspección de Seguridad
Sondas y puntas de prueba
Checar la resistencia en las puntas de prueba:
Paso 1: Insertar las puntas de prueba en las entradas de
V/ Ω y COM
Paso 2: Selecciona Ω , juntar ambas puntas
lecturas buenas son 0.1 - 0.5 Ω
¿Cómo puedes checar una sola punta de prueba?
Chequeo Visual para:
• Nueva categoría de seguridad
(recomendadas CAT III-1000 V o 600 V CAT IV)
• Doble aislamiento
• Conexiones cubiertas, protecciones al tacto
• Aislamientos sin añadiduras, cortados, quebrado, etc.
• Conectores sin daño: Que cuenten con aislamiento
en extremo de conexión al DM
• Puntas de prueba: sin pérdida o que no esten rotas

13. Las entradas de corriente necesitan fusibles
• En un circuito energizado, utilice una pinza como accesorio o
la entrada única del multimetro.
• En baja energía, 10 A o menor, abre el circuito:
– Mida en serie (la corriente es la misma en un circuito
serie). La resistencia en el circuito de corriente debe ser
baja para tener el mínimo efecto sobre el actual. Esta baja
impedancia de entrada requiere fusibles de protección.
Precaución!!!
No deje las puntas
de prueba en las
conexiones de mA
o A y después
mida tensión.
entradas A, mA/uA
COM
Circuito de corriente interno en un MD

14. Checando los fusibles en la mayoría de los
multímetros
Paso 1: Conecte la punta de prueba en la
entrada V/ Ω. Seleccione Ω
Paso 2: Inserta la sonda en la salida mA y lea
el valor
Paso 3: Inserte la sonda en la entrada A y lea
el valor
¿El fusible está bien?
¿Qué está leyendo el fusible
abierto?

15. ¿Qué pasa con la
protección en las
mediciones en
ohms?
Alta Impedancia en las entradas de Volts/Ω
• Las mediciones de tensión necesitan un circuito de alta impedancia
– Las mediciones de tensión están en paralelo
La tensión es igual alrededor de cada sección paralela
– Los circuitos paralelos actuales dividen:
Circuito de alta impedancia = menor corriente
– Circuito de impedancia baja = mayor corriente

16. Protección de sobrecargas en entradas de tensión
Con puntas en entradas V/ Ω y COM:
Paso 1: Seleccionar V y poner las puntas en una
Toma de tensión.
Dañará el multimetro si usted...
Paso 2:Selecciona mV
Paso 3:Selecciona Ω
Paso 4:Selecciona A.
La protección de sobrecarga en MD’s es solo
cuando se mide tensión

17. MD Comunes / riesgos de prueba
• Arco de transitorios (lámparas, interrupciones de cargas)
Protección: Certificación independiente
para niveles CAT III-1000 V o
CAT IV 600 V
• Contacto de tensión mientras se está en continuidad o resistencia
Protección: Protección de sobrecarga en ohms mayor a la clasificación de
seguridad en tensión para multímetros
• Medición de la tensión con las puntas de prueba conectadas en entradas de
corriente
Protección: Fusibles de alta energía clasificadospara la el nivel de tensión en
los multímetros
uso de multímetros o probadores sin entradas de corriente
• Choques accidentales con componentes activos
Protección: Puntas de prueba de doble aislamiento, apartado/cubierto y
protección al tacto, CAT III – 1000 V. Remplazar cuando estén dañadas
• Utilizando multimetros o probadores por arriba de la clasificación de tensión
Protección: Buena suerte.

18. EléctricasElectrónicas
Capítulo 3
Especificaciones MD
• Pantalla
• Exactitud
• Intervalo y
resolución

19. Entendiendo las especificaciones
en la pantalla del MD
La pantalla está especificada con dígitos o cuentas
• Dígitos: 3 1/2, 4 1/2, etc.
– Por ejemplo: 3 1/2: empezando desde el último dígito
significativo, 3 digitos “completos” de 0 a 9,
1 “medio” dígito menor que 9. Ej: 1999
– Pueden ser confusos:
¿Cómo especificas 3999?
• Cuenta: 6000 5000 4000 3200 etc
– 4000 cuenta las lecturas en la pantalla de 0 a 3999
– 3200 cuenta las lecturas en la pantalla de 0 a 3199
• Manualmente: cuenta en la pantalla 6000
– Selecciona V , mide la batería
5000 cuentas

20. La exactitud está especificada en porcentajes
• Proximidad con la cual una lectura del instrumento se acerca al
valor verdadero que es medido;
máximo error permitido
• Porcentaje de lectura (multímetros digitales) contra porcentajes de
la escala o el intervalo (multimetros análogos):
Ejemplo: 1 % de la escala contra 1 % de la lectura
% de escala: Si la escala o intervalo es 1000 V, una exactitud de 1
% es igual a +/- 10 V. 120 V la lectura puede ser = 110-130 V
% de la lectura : exactitud de 1 %, con lectura de 120 V =
118.8-121.2 V
• Inestabilidad en el menor dígito significante :
Ejemplo: Especificación de exactitud = +/-(1 % +2)
Lectura de 200.0 mV= 197.8 - 202.2 mV

21. Intervalo y resolución
• Resolución es el cambio más pequeño en el valor de medición,
con el cual el instrumento responderá
• Cuando el intervalo incrementa, la resolución disminuye:
Gira la perilla del Fluke 179 a Vac y presiona el botón de
intervalo (Auto desaparece):
Intervalo: Resolución:
600.0 mV .1 mV (=1/10 mV)
6.000 V .001 V (=1 mV)
60.00 V .01 V (=10 mV)
600.0 V 0.1 V (=100 mV)
1000 V 1 V (=1000 mV)
(Para salir del intervalo Manual. Presiona el botón de Rango
por 2 seg.)
• Para máxima resolución, selecciona el menor intervalo posible

22. El ABC de las especificaciones en
el MD
Resumen
• Lo que aprendimos:
• Especificaciones de la pantalla:
Dígitos o cuentas
• Especificaciones de exactitud:
Porcentajes del intervalo o porcentajes de
lectura
• Especificaciones del intervalo y resolución:
Intervalo bajo, alta resolución (ej.: 400.0 mV)
Intervalo alto, baja resolución (ej.: 400.0 V)

23. Mediciones con MD
Mediciones básicas: Leyes de Ohm
Funciones especiales: Min/Max
Cómo medir tensión en MDs: Entendiendo las
altas entradas de
impedancia
Cómo medir resistencia en MDs: Sin otra tensión
Cómo medir corriente en MDs : Utilizando alertas en
accesorios
Probando componentes: Capacitores, diodos,
LEDs
Cómo medir temperaturas en MDs

24. Ley de Ohm (V=IR)
• Tensión de batería: V =
• Resistencia: R =
• Cálculo actual:
I CALCULADA = V / R =
• Medición actual:
crear un circuito en serie con resistencias y
baterías y medir la corriente (usando entrada
mA):
I MEDIDA =

25. FAST MN MX
Funciones especiales
Grabando en MD: Min/Max/Promedio
• Captura de depresión: (>100 ms)
– Fluke 179: presionar botón MIN MAX.
(El beep del multimetro sonará
cada vez que se presiona MIN o MAX)
– Desplácese a través de las pantallas Max, Min
y Promedio presionando el botón de MIN / MAX.
– Registrará la tensión de presión, el motor se
encenderá.
MINMAX

26. Como los MDs miden tensión
Midiendo la impedancia de entrada en volt /Ω
Paso 1:
Multímetro 1 (179): Seleccionar ohms
Multímetro 2: Seleccionar Vdc
Usar multímetro 1 para medir
la impedancia de entrada del multímetro 2.
Multímetro de entrada 2 Z = ______Ω
Paso 2: Invertir procedimiento
Multímetro 1 selecciona Vdc,
Multímetro 2 selecciona ohms:
Multímetro de entrada 1 Z = ______Ω

27. Ventajas de Entrada Alta Z
• Ejercicio: Engomar la envoltura de la batería
• Paso 1: Construya la batería con una lámina, tarjeta
mojada y una moneda (no recubra la moneda sobre la
lámina)
• Paso 2: Seleccionar mV-dc y mida la tensión de la batería

28. Demostrando los “fantasmas” de la
tensión
• Encender el multimetro en Hz. Poner
el paralelo las puntas en las líneas de
poder. ¿Qué dice la pantalla?
• La tensión del positivo a una tierra
acoplada con capacitancia:
• Efecto de tierra flotante:

29. Cómo los MDs miden resistencia
• El multímetro abastece de tensión al circuito
• La presencia de tensión externa en el circuito que está
siendo medido, causa lecturas sin sentido y puede
dañar un multimetro sin protección de sobrecarga
• Cómo trabaja:
Medir V1 alrededor un R1 preciso, es comparado a
medir un V2 alrededor un Rx desconocido

30. Circuito de tensión abierto
• Primera medición “circuito de tensión abierto”
del multímetro cuando esté en modo ohms
Multímetro 1: Modo V (dc)
Multímetro 2: Modo Ω
V SALIDA (DMM 2) =
Invierta el procedimiento.
V SALIDA (DMM 1) =
• Ahora conecte ambos multímetros
en modo Ω a través de una resistencia conocida.
Ambos multímetros son fuentes de tensión.
¿cuál es la lectura en Ω?

31. Pinzas de corriente como accesorios
• En circuitos de poder, Las pinzas son utilizadas para medir corriente
• Dos tipos de pinzas: para ac o para ac/dc
(Las pinzas para osciloscopios tienen conectores BNC: AC o AC/DC
ambos con salida para expresar en mV )
AC AC/DC
Señal de salidal Corriente Voltaje
Factor de escala 1 mA por Amper 1 mV por Amper
Sensor Transformador
de corriente
Efecto Hall
Batería No Si
Cómo los MDs miden corriente

32. Pinzas de corriente para AC
• Transformadores actuales estilo (CT) preferidos por ac:
– Las pinzas CT tienen buena inmunidad con el ruido:
recomendados para variadores de velocidad ac y
otros ambientes de ruido
• Cómo usuarlos: use entradas A
– Estas son CTs con vueltas de radio 1:1000:
1 A primario (circuito siendo medido) =
1 mA secundario (señal de salida al MD)
– Conectar la sonda a los bornes de Amperes del MD
– Seleccionar la función mA en el Fluke 179
• Para mediciones de verdadero valor eficaz (True rms) se
requiere un multímetro con esta función.

33. Pinzas de corriente para AC/DC
• Pinzas de corriente AC/DC: usar entradas de V del MD
– Usar tecnología Efecto Hall:
estas pinzas requieren batería
– 1 mV por Amper medido
– Seleccionar Vdc o mVdc para medir la corriente DC
– Seleccionar Vac para medir la corriente AC
• Para medir ac+dc, usar la siguiente fórmula:
– V total = Vac ² + Vdc²
– Ejemplo:
Vac = 5 V, Vdc = 5 V, V total = 10 V
V total = 5² + 5² = 25 + 25 = 50 = 7.07 V
• Para mediciones de verdadero valor eficaz(de corriente
ac ) requiere un multímetro con esta función.

34. Midiendo carga actual y corriente de arranque
Conectar la pinza de corriente en el DMM:
Fluke 179: usar entradas de mA
Recuerde: 1 mA = 1 A
– Seleccionar función mA
– Seleccionar autorango y conectar a la entrada
mA y común
• Medir la corriente de arranque del motor:
– Seleccionar MIN MAX

35. Mediciones monofásicas
• Midiendo corriente de carga:
medir el conductor de línea
• Comprobación para saber si hay
neutrales compartidos:
– Mida con carga y sin ella:
corriente en neutro sin carga
indica Neutro compartido
– Si la corriente de neutrol es
mayor que la corriente de línea,
indica No compartido
• Corriente a tierra:
– Mide la línea y el neutro por
separado. La diferencia es la
corriente de escape. Asume
neutral no compartido.

36. Mediciones trifásicas
• Desequilibrio de corriente en motores de carga:
% desequilibrio de corriente = Desviación desde el promedio
Promedio Max (trifásica)
Ejemplo: A = 50 A, B = 30 A, C = 40 A
Promedio = (50 + 30 + 40) / 3 = 40 A
Desviación Max = 10 A
(10 / 40) x 100 = 25 % desequilibrio
Los motores no deben exceder 15 % - 25 % de desequilibrio
de corriente
• Corriente de neutro en el Panel de control:
– La Corriente fundamental de N es causada por la
distribución desigual de cargas monofásicas entre las tres
fases.
– La Corriente de la 3ra armónica de cargas no lineales
monofasicas se suma a N
x 100

37. Cómo los MDs miden temperatura
Accesorios de temperatura
• Función integrada de temperatura
– Usar termopares tipo K (no require adaptador)
• Sin contacto: Sonda infrarroja
– Sin contacto pueden medir
electricidad en vivo o de partes móviles
– 1 mV dc por ºF o ºC
– Relación de distancia al blanco de 4:1: 4” de
distancia 1” circular
– Batería 9 V interna (10 min. auto apagado para
ahorro de batería)
• Contacto: Módulo para termopares
– Usa función mV dc (require salida Z de 10 M Ω )
– El adaptador para termopar tipo K viene con la
sonda para aplicaciones de uso general.
– Switch seleccionable para ºF o ºC.
– Batería de 9V interna.

38. Accesorios de temperatura
• Termopar tipo K
Sonda de temperatura
– Enchufes miniconector en el adaptador
– Diferentes sondas especializadas para medir:
• Líquidos y geles
• Aíre y gases
• Comida
• Superficies
• Tuberías (punta diseñada para sujetarse a la tubería)

39. Algunos DMMs tienen funciones de
medición de temperatura
integrada
• El adaptador acepta termopares
tipo K
Remover para medición de
tensión.
Temperatura MIN MAX.
• Seleccionar TEMP (C/F)
Seleccionar MIN MAX.
• Para medir caliente (Max) y frío
(Min).
Temp
OC/OF
Función de
temperatura

40. Prueba de componentes
Capacitores
• Los capacitores almacenan la carga eléctrica
• ¡Cuidado!
– Antes de medir un capacitor, desconecte
el circuíto de la línea y asegúrese que está
descargado.
En el MD usar Vdc para verificar que el
capacitor está descargado.
(= 0 V).
– El 179 desplegará “disc” mientras se
descarga el capacitor.
• Cómo trabaja:
– El multímetro carga el cap con corriente
conocida por un periódo de tiempo, mide
la tensión resultante (más de 1.2 V) y
calcula los faradios.

41. Capacitores
• Fluke 179:
– Gire la perilla hasta Capacitancia
– Presionar el botón amarillo para seleccionarla
– Con las puntas de prueba conectadas en las
entradas de tensión mide el capacitor.
• Nota de medición:
– 1.0 µF (microfaradio) = 1000 nF (nanofaradios)
– 0.1 µF = 100 nF

42. Diodos
Diodos ac a dc.
• Un buen diodo de silicio tendrá un descenso de tensión
de aproximadamente 0.5-0.7 V cuando es polarizado
positivo (conducido). Estará abierto cuando es
polarizado negativo.
• Para probar un diodo, el MD forza el probador de
corriente a través del diodo en la dirección anodo-
catodo y mide la caída de tensión a través del diodo.

43. • Puntas en positivo= ____ V
Punta roja ánodo
Punta negra cátodo
• Puntas invertidas= ____ V
Punta roja ánodo
Punta negra cátodo
• Corto: 0 en ambas direcciones
• Abierto: OL en ambas direcciones
Diodos

44. Diodos
• Diodo de polarizado positivo = ____V
(Punta roja) + ---- P / N ---- - (Punta negra)
• Diodo con polarizado negativo = ____V
(Negro) - ---- P / N ---- + (Rojo)
• LED positivo = ____V
(Rojo) + ----- P/N/P/N/P/N ----- - (Negro)
• Transistor: buscar la base con la punta roja
(Negro) - ----- N / P / N ----- - (Negro)
+
(Rojo)

45. Mediciones MD
Resumen
Lo que aprendimos
• Es la ley: El Sr. Ohm tenia razón.
• MIN MAX y otras funciones de almacenamiento
• Mediciones de tensión:
Altos y bajos en las entradas de alta impedancia
• Resistencia: El MD es la única fuente de tensión
• Corriente: Capturando la corriente de arranque
• Uso de accesorios para temperatura
• Componentes: capacitores y verificación de diodos

46. Mediciones con cargas no lineales
• Verdadero valor eficaz (True-rms) contra
valor promedio
• Factor de cresta

47. ¿Qué tan exacto es su multímetro?
• ¿Cuándo puede usar un multímetro de valor promedio y
cuándo necesita un multímetro de verdadero valor
eficaz?
• ¿Está midiendo una sinusoide o algo menos ideal que
una sinusoide?

48. El poder consumido en R1 es el mismo para
recursos ac y dc, si el Vacrms es igual a Vdc.
Qué significa “rms”
• Rms es valor cuadrático medio o calentamiento efectivo de
cualquier tensión ac u onda de corriente.
• Rms es el equivalente a valores de temperatura dc de una
onda ac.

49. La percepción promedio trabaja para una sinusoide
perfecta
• Un multímetro de valor promedio asume una onda
senoidal sin distorsión y realiza el siguiente cálculo:
Valor Rms = 1.11 X valor promedio
Verdadero valor Eficaz Vs. Valor promedio

50. ¿Qué pasa si la onda es no sinusoide?
• Para está onda de corriente, el valor efectivo o
verdadero valor eficaz (true-rms) = 1.85 x valor promedio
• Un multímetro de valor promedio leerá
(1.11 x promedio) será 40 % más bajo

51. ¿Qué causa las ondas no-senoidales?
• La distorsión de las formas de onda es causada por
cargas no lineales, las cuales incluyen cargas virtualmente
todas electrónicas:
– Fuentes conmutadas de poder (PC, equipo de oficina)
– Apagadores de luz y balastras electrónicas
– Variadores de velocidad
El circuíto de entrada del
capacitor diodo delinea los
impulsos cortos de la
corriente durante la cresta
en la línea de tensión

52. True-rms
Correcto
Correcto
Correcto
Correcto
Promedio
Correcto
10 % Alto
40 % bajo
5-30 % bajo
Tipo de Multímetro
Respuesta a
sine wave
Respuesta a onda
cuadrada
Respuesta a diodo
rectificador de fase simple
Respuesta a diodo
rectificador de 3 fases
¿Qué pasa si la onda es no-senoidal?
• Los multímetros de valor promedio miden típicamente el rms alto
para tensión y bajo para corriente, cuando hay una onda
distorsionada
• El multímetro de verdadero valor eficaz (True-rms) o pinza mide
con precisión ambas ondas, distorsionadas y sinusoide

53. ¿Qué pasa si la onda no es lineal?
Ejercicio de medición de corriente:
• Mida estas cargas con true-rms y
pinzas de valor promedio, notando las
diferencias:
– Carga lineal (secadoras/taladros)
– Cargas no lineales (TV, monitor, PC)
Medición de tensión:
• Mida la tensión usando multímetros rms
• verdadero y de valor promedio, mientras alguien hace ajustes a la
fuente.
• ¿Cuándo las lecturas son cercanas y cuándo diferentes?

54. ¿Qué es el Factor de Cresta?
• Factor de cresta = valor de pico / rms
• Para una sinusoide ideal, CF = 1.414

55. ¿Qué es el Factor de Cresta?
Para esta onda de corriente, el factor de cresta= 2.9

56. C.F. = 1.43 C.F. = 2.39 C.F. = 4.68
El factor de Cresta es una indicacion de armónicas
• Para mediciones de corriente o tensión, el más alto
es el CF, el más grande distorsión de la onda.
• Las especificaciones para CF son importantes para
mediciones exactas. Es solamente específico para
productos rms verdadero. Es mas crítico para
mediciones de corriente desde la típica distorsión
de armónicas es más alto para corriente que para
tensión.

57. Resumen
Especificaciones mínimas para mediciones en sistemas
eléctricos energizados:
• True-rms
– exactitud para cargas lineales y no lineales
• Factor de cresta = 3
– Exactitud para ondas de corriente sin exceder CF 3
– CF = 3 a Max. intervalo; CF = 6 a medio intervalo
• IEC 61010-1 CAT III-600 V
– Nivel de distribución: equipos de poder distribuido.