Puestes ac

CAPITULO XII PUENTES DE CORRIENTE ALTERNA 12.1 INTRODUCCION. En el Capítulo IX estudiamos el puente de Wheatstone como instrumento de medición de resistencias por el método de detección de cero. En este capítulo vamos extender el principio de funcionamiento de la configuración puente a circuitos de corriente alterna, para poder realizar mediciones de inductancias y capacitancias aplicando elmismo procedimiento. 12.2 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO. En principio, un puente de corriente alterna consta de cuatro ramas cada una de las cuales tiene cierta impedancia, una fuente de voltaje AC y un detector de cero, interconectados de la manera mostrada en la Figura 1.

Fig. 1.- Puente de corriente alterna.

Analizando este circuito podemos concluir que, en forma similar al puente deWheatstone, cuando no hay circulación de corriente por el detector de cero se cumple la relación: Z1 Z4 = Z2 Z3 (12.1)

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Como la impedancia de una rama depende tanto del valor de los parámetros de los elementos circuitales como de la frecuencia de operación, esta última también tiene influencia sobre el balance del puente, por lo que en general, además de indicar los valores de resistencias,capacitancias e inductancias para los cuales se obtiene dicho balance, es necesario especificar la frecuencia a la que se está trabajando. Algunos puentes se diseñan de tal forma que el balance de los mismos no depende de la frecuencia de operación, pero estos son casos particulares y no constituyen la regla general. En este análisis estamos suponiendo que los parámetros de los elementos del circuito,esto es, las resistencias, capacitancias e inductancias, son independientes de la frecuencia dentro de rango en que estamos trabajando. El rango de frecuencias en el que va a operar un determinado puente depende del oscilador y del detector de cero utilizados en su diseño. Entre los detectores más empleados se encuentran los audífonos, los galvanómetros de AC y los osciloscopios. Otracaracterística de estos puentes es que no es posible conseguir el balance para cualquier combinación de resistencias, capacitancias e inductancias que queramos conectar en sus ramas. En efecto, supongamos que Zl Y Z2 son resistencias, Z3 es un inductor y Z4 un capacitor. Según la relación (12.1) se debe cumplir que: R1(jwL3)=R2(-j/wC4) (12.2)

No existe ninguna combinación de w, R1, R2, L3, C4 y capaz decumplir con la relación anterior, ya que para que esto fuese posible, alguno de los cinco parámetros debería ser negativo, lo cual físicamente no tiene sentido. 12.3 COMPONENTES A MEDIR CON EL PUENTE DE CORRIENTE ALTERNA. Los inductores y capacitores reales no son puramente reactivos, sino que presentan una cierta disipación de potencia, que podemos representar en un modelo circuital mediante unaresistencia conectada en serie o en paralelo con el elemento ideal. De acuerdo con esto, podemos utilizar los modelos presentados en la Figura 2.

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Fig. 2.- Modelos circuitales de capacitores e inductores

Con los puentes de corriente alterna podemos determinar tanto la componente reactiva como la resistiva de un elemento real. El determinar los parámetros del modelo serie o del modeloparalelo dependerá de la configuración del puente que estemos utilizando, como veremos más adelante. Por lo general, el elemento real no se especifica indicando su parámetro reactivo y su resistencia sino que en lugar de esta última, se indica el valor de sus parámetros Q o D. Estos últimos están definidos de la siguiente forma:  Rp wLs  Q = R s = wL p  wL p D = R s = wLs Rp   1 Q= = wR pCp  wRsCs  1 D = wR sCs = wR pCp 
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Para un inductor

(12.3)

Para un capacitor

(12.4)

Como podemos observar Q=1/D. Estos parámetros son indicadores de cuánto se aproxima un elemento real a su modelo ideal correspondiente. Analizando las distintas expresiones podemos concluir que cuanto menor sea la resistencia serie de un elemento o mayor sea su resistencia paralelo mayor será...