Simposio Dia da Metrologia Peru - 2014 - 2nd … · NIST: Se generan señales de baja tensión en ... Lima, Peru 20-21-May 2014 Redes Eléctricas Inteligentes. 2nd Plenary talk of

2nd Plenary talk of Gregory Kyriazis during the V Simposio de Metrología en el PeruLima, Peru 20-21-May 2014

Metrología Eléctrica

Gregory KyriazisInmetro – Divisão de Metrologia Elétrica


Tensión eléctrica


kg

m

N

J

W

sc

Jerarquía de Unidades del SIConstantes fundamentalesc - velocidad de la luz

Unidades SIs - “splitting” del Cs

m - metro (de largo)

Unidades Macroscópicaskg - masa del Pt-Ir en el BIPM

N - newton (de fuerza)

J - joule (de trabajo u energía)

W - watt (de potencia)


ampère

El ampère es aquella corriente constante que, se mantenida en dos conductores paralelos retos de longitud infinita, de sección transversal despreciable, e colocados distanciados de 1 metro entre si en el vacuo, producirán entre estos conductores una fuerza igual a 2 x 10–7 newton

por metro de longitud.

Sigue que la constante magnética, 0, también conocida como la permeabilidad del espacio libre, es exactamente 4 x 10–7 henrys por metro

Sistema Internacional de Unidades


SI en 1983


SI en Electricidad desde 1990


kg

m

N

J

W

c

A

C V

F

h/2es

Constante de Josephson

JK = h/2e

Efecto Josephson

h - constante de Planck

e - carga del electrón


Patrón de Tensión de Josephson• Una unión de Josephson comprende dos superconductores,

mucho próximos un del otro, separados por una camada aislante.• Una unión de Josephson irradiada con una frecuencia de

microondas, f, produce escalones en la curva U-I.

Josephson 1962Prêmio Nobel 1972

fIncertidumbre < 10-7

KJ-90 = 2e/h = 483.579,9 GHz/V


Layout de un chip Josephson de tensión patrón de 10 V, con 20 208 uniones


Patrón de Tensión de Efecto Josephson


Diferencias entre los valores medidos e el valor teórico del JVS Inmetro – CJVS NIST (2009)


Patrón de Tensión de Josephson Programable


N = 16 N = 64 N = 256

Redes de Josephson Programables


Aplicaciones del PJVS

Resultados:Incertidumbre de la

Dif. CA-CC del orden de 0,13 μV/V


Patrones de potencia y energía eléctrica

NIST: Se generan señales de baja tensión enalterna que se miden con el PJVS antes deser amplificadas y una de ellas convertida acorriente. La medición se hace con unmultímetro de muestreo usando solo unaparte de los escalones del PJVS para evitarlas transiciones de escalón.

AC POWER STANDARD USING A PROGRAMMABLE JOSEPHSON VOLTAGE STANDARD*B.C. Waltrip, B. Gong, T.L. Nelson, Y. Wang, C.J. Burroughs1, A. Rüfenacht1, S.P. Benz1, P.D. Dresselhaus1

Incertidumbre de algunas partes en μW/VA a 120 V, 5 A, 60 Hz.


Transferencia A.C. - D.C.

Convertidor térmico de junción única

Sistema de calibración de transferidores térmicos C.A.- C.C.


Patrón Primario de Transferencia A.C. - D.C.Convertidor térmico de multijunción


. referencias Zener. transferidor térmico A.C./D.C.. multímetro de exactitud elevadacalibrador de exactitud elevada

Tensión e Corriente Eléctrica

Servicios de Calibración. pilas patrón


Resistencia Eléctrica


SI en 1983


SI en Electricidad desde 1990


kg

m

N

J

W

c

A

C V

F

h/2e h/e2s

Constante de von Klitzing

RK = h/e2

Efecto Hall Quántico


Efecto Hall Quánticov. Klitzing 1980Premio Nobel 1985

Internacionalmente reconocidoMás fácil de realizarIncertidumbre < 3 x 109

RK-90 = 25812,807

Temperaturas del orden de 1,5 K, e campos magnéticos del orden de 14 T


Efecto Hall Quántico


Esquemático del Criostato

Vacío

Prueba

Electroimán Helio1.5 K

Helio 4 K

Para la bomba


Comparador de Corriente Criogénico (CCC)


Pruebas Hall


Resistencia Hall Quántica (QHR)


Resistores Patrón en Baño de Aceite


. resistor patrón

. ponte de resistencia D.C.

. multímetro de exactitud elevada. calibrador de exactitud elevada. shunt de corriente

. década resistiva

ResistenciaServicios de Calibración


Impedancia


kg

m

N

J

W

c

C V

F

s

A

Capacitor Calculablekg

m

N

J

W

c

C V

F

s permisividad del vacío

A

Una determinación independiente que contorna las relaciones de equivalencia e relaciona directamente a partir de una unidad microscópica más elevada en la jerarquía del SI


Capacitor CalculableThompson Lampard 1956

Difícil de construir10pF @ ~ 108


kg

m

N

J

W

c

A

C V

F

h/2e h/e2sDeterminación de RK

U=10-7 U=10-9


Derivación del Farad a partir del QHR

U=10-7

U=10-7


Resistor A.C. / D.C. Calculable


Medición de Relación de Capacitancia

Esta es una puente de relación simples que, con corrección de pequeños efectos parásitas, es capaz de medir relaciones de capacitancia con incertidumbres < 108.

Esta es una puente de relación de voltaje, de corriente igual, para comparar dos capacitancias.A corriente que deja C1 es la misma que entra en C2. Las voltajes son generalmente fornecidas por un transformador de relación calibrada.

Es generalmente más fácil medir relaciones con exactitud elevada. Para esto necesitamos de una relación de voltaje conocida e un detector de nulo de voltaje.


Puente de Capacitancia Coaxial


Puente de Resistencia Coaxial


. capacitor patrón

. décadas capacitivas

. décadas inductivas. puentes de impedancia

. inductor patrón

Capacitancia e Inductancia

Servicios de Calibración

. resistor patrón A.C.


Potencia e Energía Eléctrica


GPIB

I

V

C

HP3458A (Tensão)

HP3458A (Corrente)

PC

FonteProg.

W

TCCHR

DIT

Sistema de Calibración de Patrones de Potencia e Energía Eléctrica Basada en Muestreo Digital


Calibración de Patrones de Potencia e Energía Eléctrica Basada em Muestreo Digital


GPIB

ROTEK 8000 CALINWMC 2000

RM-11-06 RM-11-06RM-11-06

RS 232

MEDIDOR

Sistema de Calibración de Patrones de Energía Eléctrica


Calibración de Analizadores Harmónicos de Potencia Basada em Muestreo Digital


Ensayos de Tipo de Medidores de Energía Eléctrica


Redes Eléctricas Inteligentes


Medición de Sincrofasores


Medición de Sincrofasores


. Calibradores de potencia

. Medidores de potencia

Potencia e Energía


. Medidores de energía patrón


Alta Tensión e Alta Corriente


Calibración de Puentes de Capacitancia de Alta Tensión Basado en Muestreo Digital


Sistema de Referencia de Alta Tensión A.C.


C H C B T

I X I N

C a p a c i ta nc e b rid g e

C N C X

U 2U 1

Calibración de VT de referencia con puente de capacitáncia


Sistema de Referencia de Alta Tensión D.C.


Sistema de Referencia de Alta Corriente A.C.


. Transformadores de tensión

. Transformadores de corriente

Alta Tensión e Alta Corriente


. Capacitores patrón

. Puentes de capacitáncia


Gracias por la atención!

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