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ELETRICISTA MONTADOR MEDIDAS ELÉTRICAS 1 MEDIDAS ELÉTRICAS 2 © PETROBRAS – Petróleo Brasileiro S.A. Todos os direitos reservados e protegidos pela Lei 9.610, de 19.2.1998. É proibida a reprodução total ou parcial, por quaisquer meios, bem como a produção de apostilas, sem autorização prévia, por escrito, da Petróleo Brasileiro S.A. – PETROBRAS. Direitos exclusivos da PETROBRAS – Petróleo Brasileiro S.A. Badia, José Octavio e DUTRA FILHO, Getúlio Delano Medidas Elétricas/ CEFET-RS. Pelotas, 2008. 117P.:147il. PETROBRAS – Petróleo Brasileiro S.A. Av. Almirante Barroso, 81 – 17º andar – Centro CEP: 20030-003 – Rio de Janeiro – RJ – Brasil 3 ÍNDICE UNIDADE I ............................................................................................................................................ 14 1.1 Generalidades sobre os instrumentos de medição ..................................................................... 14 1.1.1 Classificação dos instrumentos de medição ........................................................................ 14 1.1.1.1 Quanto ao modo de indicação do valor da grandeza medida: ..................................... 14 1.1.1.2 Quanto ao uso:.............................................................................................................. 15 1.1.1.3 Quanto ao tipo de grandeza mensurável: ..................................................................... 15 1.1.1.4 Quanto natureza do torque moto (instrumentos eletromecânicos):.............................. 16 1.1.3.1 Padrão: .......................................................................................................................... 20 1.1.3.2 Aferição: ........................................................................................................................ 20 1.1.3.3 Calibração: .................................................................................................................... 20 1.2 Teoria dos erros ........................................................................................................................... 21 1.2.1 Classificação dos erros ........................................................................................................ 21 1.2.1.1 Erros grosseiros ............................................................................................................ 21 1.2.1.2 Erros sistemáticos ......................................................................................................... 22 1.2.1.3 Erros Instrumentais: ...................................................................................................... 22 1.2.1.4 Erros ambientais: .......................................................................................................... 23 1.2.1.5 Erros acidentais............................................................................................................. 23 1.2.1.6 Erro absoluto e erro relativo.......................................................................................... 23 1.3 Simbologia empregada nos instrumentos de medição................................................................ 25 1.3.1 - Considerações Gerais ........................................................................................................ 25 1.4 Voltímetros ................................................................................................................................... 29 1.5 Amperímetros............................................................................................................................... 30 1.6 Volt-Amperímetro tipo alicate....................................................................................................... 31 1.7 Megôhmetros ............................................................................................................................... 33 1.7.1 Como usar o Megôhmetro.................................................................................................... 34 1.8 – Medidores de Potência ............................................................................................................. 36 1.9 Freqüencímetros .......................................................................................................................... 37 1.9.1 Freqüencímetros Eletrodinâmicos........................................................................................ 37 1.9.2 Freqüencímetros de Indução............................................................................................... 38 1.9.3 Freqüencímetros de lingüeta vibratória ................................................................................ 39 1.10 Terrômetros............................................................................................................................... 40 1.10.1 Eletrodo de aterramento..................................................................................................... 41 1.10.2 Cuidados na medição......................................................................................................... 42 4 1.10.3 Conclusões e recomendações ........................................................................................... 42 UNIDADE II ............................................................................................................................................ 43 2.1 Exemplos de Ferramentas Elétricas ............................................................................................ 43 2.2 Exemplos de Ferramentas Manuais ............................................................................................ 44 2.3 Alicates......................................................................................................................................... 45 2.3.1 Descrição.............................................................................................................................. 45 2.3.2 Utilização .............................................................................................................................. 45 2.3.3 Classificação......................................................................................................................... 45 2.4 Desencapador de fios .................................................................................................................. 47 2.5 Alicates prensa terminal............................................................................................................... 48 2.5.1 Alicate Manual ...................................................................................................................... 48 2.5.2 Alicate Manual de Pressão................................................................................................... 48 2.5.3 Alicate de Pressão................................................................................................................ 49 2.5.4 Alicate Hidráulico .................................................................................................................. 50 2.6 Conectores à compressão ........................................................................................................... 50 2.7 Alicate Rebitador.......................................................................................................................... 51 2.8 Rebites ......................................................................................................................................... 52 2.8.1 Procedimento de Rebitagem................................................................................................ 52 2.9 Chaves de aperto......................................................................................................................... 53 2.9.1 Descrição.............................................................................................................................. 53 2.9.2 Comentários ......................................................................................................................... 53 2.9.3 Classificação......................................................................................................................... 53 2.10 Morsa de bancada ..................................................................................................................... 59 2.10.1 Funcionamento ................................................................................................................... 60 2.10.2 Condição de Uso ................................................................................................................ 60 2.11 Arco de serra.............................................................................................................................. 61 2.11.1 Características.................................................................................................................... 61 2.11.2 Comentários ....................................................................................................................... 62 2.12 Ferro de solda ............................................................................................................................ 63 2.13 Serrote ....................................................................................................................................... 64 2.14 Arco de Pua ............................................................................................................................... 64 2.15 Torquímetro................................................................................................................................ 65 2.15.1 Como usar o torquímetro.................................................................................................... 65 2.16 Verificadores e calibradores ...................................................................................................... 66 2.16.1 Tipos ................................................................................................................................... 66 2.16.2 Condições de Uso .............................................................................................................. 69 2.16.3 Conservação....................................................................................................................... 69 2.17 Compassos ................................................................................................................................ 69 5 2.17.1 Constituição ........................................................................................................................ 69 2.17.2 Cuidados............................................................................................................................. 70 2.18 Chaves de Impacto .................................................................................................................... 71 2.18.1 Chaves de gancho.............................................................................................................. 71 2.18.2 Chaves de batida................................................................................................................ 72 2.19 Limas.......................................................................................................................................... 73 2.19.1 Descrição............................................................................................................................ 73 2.19.2 Utilização ............................................................................................................................ 73 2.19.3 Classificação....................................................................................................................... 73 2.19.4 Comentários ....................................................................................................................... 74 2.19.5 Aplicações das limas segundo suas formas. ..................................................................... 75 2.20 Extratores para polias e rolamentos .......................................................................................... 76 2.20.1 Extrator de dois braços....................................................................................................... 76 2.20.2 Extrator auto-centrante....................................................................................................... 76 2.20.3 Jogo de extração ................................................................................................................ 77 2.20.4 Extrator hidráulico auto-centrante ...................................................................................... 77 2.20.5 Anel de injeção com dispositivo extrator ............................................................................ 78 2.21 Furadeiras .................................................................................................................................. 79 2.21.1 Funcionamento ................................................................................................................... 79 2.21.2 Furadeira de coluna............................................................................................................ 80 2.21.3 Furadeira Radial ................................................................................................................. 80 2.21.4 Furadeira Portátil ................................................................................................................ 81 2.21.5 Características.................................................................................................................... 81 2.21.6 Acessórios .......................................................................................................................... 81 2.21.7 Condições de uso............................................................................................................... 82 2.22 Broca.......................................................................................................................................... 82 2.22.1 Descrição............................................................................................................................ 82 2.22.2 Comentários ....................................................................................................................... 82 2.22.3 Classificação....................................................................................................................... 82 2.23 Machos de roscar ...................................................................................................................... 87 2.23.1 Machos de roscar – Manual ............................................................................................... 87 2.23.2 A máquina........................................................................................................................... 88 2.23.3 Características.................................................................................................................... 88 2.23.4 Tipos de macho de roscar .................................................................................................. 90 2.23.5 Seleção dos machos de roscar, brocas e lubrificantes ou refrigerantes............................ 91 2.23.6 Condições de uso dos machosde roscar .......................................................................... 91 2.23.7 Conservação....................................................................................................................... 91 2.23.8 Classificação dos machos de roscar, segundo o tipo de rosca ......................................... 92 6 2.24 Desandadores............................................................................................................................ 92 2.24.1 Descrição............................................................................................................................ 92 2.24.2 Utilização ............................................................................................................................ 92 2.24.3 Classificação....................................................................................................................... 93 2.24.4 Tipos ................................................................................................................................... 93 2.24.5 Comentários ....................................................................................................................... 94 2.24.6 Desandador para cossinetes.............................................................................................. 95 2.25 Cossinetes ................................................................................................................................. 96 2.25.1 Características dos cossinetes........................................................................................... 96 2.25.2 Uso dos cossinetes............................................................................................................. 97 2.25.3 Escolha dos cossinetes ...................................................................................................... 97 2.25.4 Cossinete bipartido ............................................................................................................. 97 2.25.5 Cossinete de pente............................................................................................................. 98 2.26 Talhadeira e bedame ................................................................................................................. 99 2.26.1 Descrição............................................................................................................................ 99 2.26.2 Utilização ............................................................................................................................ 99 2.26.3 Características.................................................................................................................... 99 2.26.4 Comentários ..................................................................................................................... 100 2.27 Ponteiro.................................................................................................................................... 100 2.28 Punção de Bico ........................................................................................................................ 100 2.28.1 Descrição.......................................................................................................................... 100 2.28.2 Classificação..................................................................................................................... 101 2.28.3 Utilização .......................................................................................................................... 101 2.29 Martelo, Marreta e Macete....................................................................................................... 102 2.29.1 Martelo.............................................................................................................................. 102 2.29.1.1 Comentários .............................................................................................................. 103 2.29.2 Marreta ............................................................................................................................. 104 2.29.3 Macete .............................................................................................................................. 104 2.29.3.1 Utilização................................................................................................................... 105 2.29.3.1 Comentários .............................................................................................................. 105 2.30 Serra tico-tico ........................................................................................................................... 105 2.31 Esmerilhadeira ......................................................................................................................... 106 2.32 Lixadeira................................................................................................................................... 106 2.33 Ferramentas de força............................................................................................................... 107 2.33.1 Alavanca ........................................................................................................................... 107 2.33.1.1 Diversos tipos de alavanca. ...................................................................................... 107 2.33.2 Cunha ............................................................................................................................... 108 2.33.3 Macaco ............................................................................................................................. 108 7 2.33.4 Roldana ............................................................................................................................ 109 2.33.5 Cadernal ........................................................................................................................... 109 2.33.6 Talha................................................................................................................................. 110 2.33.7 Tirfor ................................................................................................................................. 111 2.34 Escadas ................................................................................................................................... 111 2.34.1 Escada de Abrir ................................................................................................................ 111 2.34.2 Escada de Extensão......................................................................................................... 112 2.35 Luvas........................................................................................................................................ 112 2.36 Fitas e fios para enfiação......................................................................................................... 113 2.37 Ferramentas de curvar eletrodutos metálicos rígidos.............................................................. 114 2.38 Ferramenta de pólvora para fixação........................................................................................ 115 BIBLIOGRAFIA..................................................................................................................................... 116 8 LISTA DE FIGURAS Figura 1.1 – Ponteiro acoplado a uma bobina móvel ............................................................................ 16 Figura 1.2 – Partes principais de um instrumento de medidas elétricas ............................................... 17 Figura 1.3 – Wattímetro e símbolos para classe de isolação. ............................................................... 19Figura 1.4 -Noções de Padrão, Aferição e Calibração........................................................................... 20 Figura 1.5 – Erro de paralaxe................................................................................................................. 22 Figura 1.6 – Símbolos ............................................................................................................................ 25 Figura 1.7 – Símbolos (Continuação) .................................................................................................... 26 Figura 1.8 – Símbolos (continuação) ..................................................................................................... 27 Figura 1.9 – Símbolos (Continuação) .................................................................................................... 28 Figura 1.10 – Voltímetros ....................................................................................................................... 29 Figura 1.11 – Amperímetros................................................................................................................... 30 Figura 1.12 – Exemplo de amperímetro usado em painel de quadro elétrico ....................................... 30 Figura 1.13 – Modelo de volt-amperímetro ............................................................................................ 31 Figura 1.14 – Volt-amperímetro – componentes básicos ...................................................................... 31 Figura 1.15 – Exemplo de medição com volt-amperímetro ................................................................... 32 Figura 1.16 – Exemplo de medição com volt-amperímetro (continuação) ............................................ 32 Figura 1.17 - Exemplo de medição com volt-amperímetro (continuação) ............................................. 33 Figura 1.18 - Megôhmetro...................................................................................................................... 33 Figura 1.19 – Indicação em um megôhmetro ........................................................................................ 34 Figura 1.20 – Como utilizar o megôhmetro............................................................................................ 34 Figura 1.21 – Medição com megôhmetro .............................................................................................. 35 Figura 1.22 – Medidores de potência..................................................................................................... 36 Figura 1.23 - Freqüêncímetros............................................................................................................... 37 Figura 1.24 - Freqüêncímetros de Indução............................................................................................ 38 Figura 1.25 - Freqüêncímetros de lingüeta vibratória ............................................................................ 39 Figura 1.26 – Exemplo de oscilação do Freqüêncímetro de lingüeta vibratória .................................... 40 Figura 1.27 – Terrometro Digital ............................................................................................................ 40 Figura 1.28 – Terrômetro Analógico....................................................................................................... 41 Figura 2.1 – Exemplos de ferramentas elétricas.................................................................................... 43 Figura 2.2 – Exemplos de ferramentas manuais ................................................................................... 44 Figura 2.3 – Alicate universal ................................................................................................................. 45 Figura 2.4 – Alicate de corte .................................................................................................................. 46 Figura 2.5 – Alicate de bico.................................................................................................................... 46 Figura 2.6 – Alicate de compressão....................................................................................................... 46 9 Figura 2.7 – Alicate de eixo móvel ......................................................................................................... 47 Figura 2.8 – Desencapador de fios ........................................................................................................ 47 Figura 2.9 – Alicate prensa terminal - manual ....................................................................................... 48 Figura 2.10 – Alicate prensa terminal – manual de pressão.................................................................. 48 Figura 2.11 – Alicate prensa terminal – manual de pressão 2............................................................... 49 Figura 2.12 – Alicate de pressão............................................................................................................ 49 Figura 2.13 – Alicate hidráulico .............................................................................................................. 50 Figura 2.14 – Conectores à compressão ............................................................................................... 50 Figura 2.15 – Alicate Rebitador.............................................................................................................. 51 Figura 2.16 - Rebites .............................................................................................................................. 52 Figura 2.17 – Rebitagem (1) .................................................................................................................. 52 Figura 2.18 – Rebitagem (2) .................................................................................................................. 52 Figura 2.19 – Rebitagem (3) .................................................................................................................. 52 Figura 2.20 – Rebitagem (4) .................................................................................................................. 52 Figura 2.21 – Chave de boca................................................................................................................. 54 Figura 2.22 – Chave Combinada ........................................................................................................... 54 Figura 2.23 – Chave de boca fixa de encaixe........................................................................................ 55 Figura 2.24 – Chave de boca regulável – inglesa.................................................................................. 55 Figura 2.24 – Chave de boca regulável - grifo ....................................................................................... 56 Figura 2.25 – Chave Allen...................................................................................................................... 56 Figura 2.26 – Chave radial ..................................................................................................................... 56 Figura 2.27 – Chave corrente................................................................................................................. 57 Figura 2.28 – Chave soquete ................................................................................................................. 57 Figura 2.29 – Chave de parafuso de fenda............................................................................................ 58 Figura 2.30 – Chave Phillips .................................................................................................................. 58 Figura 2.31 – Morsa de bancada ...........................................................................................................59 Figura 2.32 – Morsa de bancada(2) ....................................................................................................... 59 Figura 2.33 – Morsa de bancada(3) ....................................................................................................... 60 Figura 2.34 – Tamanhos de morsas ...................................................................................................... 60 Figura 2.35 – Arco de serra.................................................................................................................... 61 Figura 2.36 – Arco de serra (2) .............................................................................................................. 62 Figura 2.37 - Arco de serra (3) .............................................................................................................. 62 Figura 2.38 – Ferro de solda .................................................................................................................. 63 Figura 2.39 - Serrote .............................................................................................................................. 64 Figura 2.40 – Arco de pua...................................................................................................................... 64 Figura 2.41 - Torquímetros..................................................................................................................... 65 Figura 2.42 – Verificador de raio ............................................................................................................ 66 Figura 2.43 – Verificador de ângulos ..................................................................................................... 66 10 Figura 2.44 – Verificador de rosca ......................................................................................................... 67 Figura 2.45 – Calibrador de folgas ......................................................................................................... 67 Figura 2.46 - Calibrador “passa-não-passa” .......................................................................................... 68 Figura 2.47 - Calibrador-tampão ............................................................................................................ 68 Figura 2.48 - Verificador de chapas e arames ....................................................................................... 68 Figura 2.49 - Compassos ....................................................................................................................... 69 Figura 2.50 – Compassos (2)................................................................................................................. 70 Figura 2.51 - Chaves de gancho............................................................................................................ 71 Figura 2.52 - Chaves de batida .............................................................................................................. 72 Figura 2.53 - Lima .................................................................................................................................. 73 Figura 2.54 – Classificação das limas.................................................................................................... 73 Figura 2.55 – Classificação das limas (2) .............................................................................................. 74 Figura 2.56 - Aplicações das limas segundo suas formas..................................................................... 75 Figura 2.57 – Extrator de dois braços .................................................................................................... 76 Figura 2.58 – Extrator auto-centrante .................................................................................................... 76 Figura 2.59 – Jogo de extração.............................................................................................................. 77 Figura 2.60 – Extrator hidráulico auto-centrante.................................................................................... 77 Figura 2.61 - Anel de injeção com dispositivo extrator .......................................................................... 78 Figura 2.62 - Furadeira........................................................................................................................... 79 Figura 2.63 - Furadeira de coluna.......................................................................................................... 80 Figura 2.64 - Furadeira Radial ............................................................................................................... 80 Figura 2.65 - Furadeira Portátil .............................................................................................................. 81 Figura 2.66 – Broca Helicoidal ............................................................................................................... 83 Figura 2.67 – Broca Helicoidal (2).......................................................................................................... 83 Figura 2.68 – Broca Helicoidal (3).......................................................................................................... 84 Figura 2.69 - Broca Helicoidal (4)........................................................................................................... 84 Figura 2.70 – Broca Helicoidal (5).......................................................................................................... 85 Figura 2.71 - Broca de Centrar............................................................................................................... 85 Figura 2.72 - Broca de Centrar (2) ......................................................................................................... 85 Figura 2.73 - Broca de Centrar (3) ......................................................................................................... 86 Figura 2.74 - Broca de Centrar (4) ......................................................................................................... 86 Figura 2.75 - Machos de roscar ............................................................................................................. 87 Figura 2.76 - Machos de roscar (2) ........................................................................................................ 88 Figura 2.77 - Machos de roscar (3) ........................................................................................................ 89 Figura 2.78 - Machos de roscar (4) ........................................................................................................ 90 Figura 2.79 - Machos de roscar (5) ........................................................................................................ 90 Figura 2.80 - Machos de roscar (6) ........................................................................................................ 90 Figura 2.81 - Machos de roscar (7) ........................................................................................................ 90 11 Figura 2.82 - Machos de roscar (8) ........................................................................................................ 90 Figura 2.83 - Machos de roscar (9) ........................................................................................................ 91 Figura 2.84 – Classificação dos machos de roscar segundo o tipo de rosca........................................ 92 Figura 2.85 - Desandador fixo “T” .......................................................................................................... 93 Figura 2.86 - Desandador em T com castanhas reguláveis .................................................................. 94 Figura 2.87 - Desandador para machos e alargadores......................................................................... 94 Figura 2.88 - Desandador para cossinetes ............................................................................................ 95 Figura 2.89 – Comprimentos dos desandador para cossinetes ............................................................ 95 Figura 2.90 - Cossinetes ........................................................................................................................ 96 Figura 2.91 – Cossinetes bipartido......................................................................................................... 97 Figura 2.92 – Cossinetes bipartido (2) ................................................................................................... 97 Figura 2.93 - Cossinete de pente ........................................................................................................... 98 Figura 2.94 - Talhadeira e bedame........................................................................................................ 99 Figura 2.95 - Talhadeira e bedame – Características............................................................................ 99 Figura 2.96 - Punção de Bico............................................................................................................... 100 Figura 2.97 - Punção de bico - utilização............................................................................................. 101 Figura 2.98 – Martelo ........................................................................................................................... 102 Figura 2.99 – Martelo de bola .............................................................................................................. 103 Figura 2.100 – Martelo de borracha..................................................................................................... 103 Figura 2.101 - Marreta.......................................................................................................................... 104 Figura 2.102 – Macete ......................................................................................................................... 104 Figura 2.103 – Serra tico-tico ............................................................................................................... 105 Figura 2.104 - Esmerilhadeira .............................................................................................................. 106 Figura 2.105 - Lixadeira ....................................................................................................................... 106 Figura 2.106 – Tipos de alavanca ........................................................................................................ 107 Figura 2.107 - Cunha ........................................................................................................................... 108 Figura 2.108 - Macaco ......................................................................................................................... 108 Figura 2.109 - Roldana......................................................................................................................... 109 Figura 2.110 - Cadernal ....................................................................................................................... 109 Figura 2.111 - Talha ............................................................................................................................. 110 Figura 2.112 – Talha (2)....................................................................................................................... 110 Figura 2.113 - Tirfor.............................................................................................................................. 111 Figura 2.114 – Escada ......................................................................................................................... 112 Figura 2.115 - Luvas ............................................................................................................................ 112 Figura2.116 - Fitas e fios para enfiação............................................................................................... 113 Figura 2.117 - Ferramentas de curvar eletrodutos metálicos rígidos .................................................. 114 Figura 2.118 - Ferramentas de curvar eletrodutos metálicos rígidos (2) ............................................. 114 Figura 2.119 - Ferramenta de pólvora para fixação............................................................................. 115 12 LISTA DE TABELAS Tabela 1.1- Classe de precisão.............................................................................................................. 19 Tabela 1.2 – Corrente do circuito X Resistência de isolamento ............................................................ 35 13 APRESENTAÇÃO Esta apostila foi desenvolvida visando dar ao Eletricista montador uma noção sobre instrumentos de medição elétrica bem como o adequado uso do ferramental existente em uma obra, permitindo-lhe que execute suas atividades dentro dos padrões exigidos com segurança e habilidade. Dividimos a apostila em duas partes, sendo a primeira sobre Instrumentos de medição elétrica e a segunda parte sobre ferramental empregado numa obra. Na primeira parte trataremos do processo de medição, que em geral, envolve a utilização de um instrumento como o meio físico para determinar uma grandeza ou o valor de uma variável. O instrumento atua como extensão da capacidade humana e, em muitos casos, permite que alguém determine o valor de uma quantidade desconhecida, o que não seria realizável apenas pela capacidade humana sem auxílio do meio utilizado. Um instrumento pode então ser definido como o dispositivo de determinação do valor ou grandeza de uma quantidade ou variável. Existem vários tipos de instrumentos de medição tais como : de bobina móvel; de ferro móvel; eletrodinâmicos; de indução; de bobinas cruzadas; eletrostáticos mas a apresentação de todos ficaria impossível nesta disciplina. Portanto, daremos mais ênfase aos instrumentos mais utilizados tais como voltímetros, amperímetros, volt-amperímetro de alicate, megôhmetros, medidores de potência, freqüêncímetros e terrômetros mas discutiremos antes algumas genarilidades sobre os instrumentos de medições elétricas, teoria dos erros e as simbologias utilizadas nos instrumentos de medição dando com isto uma visão geral do assunto ao aluno. Outro fator importante para realização de uma montagem elétrica, é a utilização correta das ferramentas empregadas as atividades então na segunda parte da apostila desenvolvemos através de figuras e algum material existente em sala de aula, as ferramentas mais usuais no dia-a-dia do eletricista montador, pois assim facilitaremos o trabalho do profissional dando-lhe segurança a realização de suas atividades. 14 I – MEDIDAS ELÉTRICAS 1.1 Generalidades sobre os instrumentos de medição 1.1.1 Classificação dos instrumentos de medição 1.1.1.1 Quanto ao modo de indicação do valor da grandeza medida: Podemos dividir os instrumentos de medida quanto ao seu emprego nos seguintes grupos: • Instrumentos Indicadores ou Mostradores; • Instrumentos Registradores; • Instrumentos Integradores. Instrumentos indicadores ou mostradores: São instrumentos que indicam em qualquer momento o valor instantâneo, eficaz, médio ou de pico da grandeza a ser medida Exemplos: amperímetro, voltímetro, Ohmímetro, wattímetro, etc. A indicação da grandeza pode se dar pelo deslocamento de um ponteiro sobre uma escala graduada (instrumentos analógicos) ou pela representação numéricaem um display (instrumentos digitais). Um instrumento de medição indicador também pode fornecer um registro. Instrumentos registradores: São instrumentos que registram os valores da grandeza sobre um rolo de papel graduado, permitindo que mesmo após o instrumento ter sido desligado possamos fazer uma analise da variação da grandeza medida durante o período em que o instrumento permaneceu ligado. Os instrumentos que são ligados a computadores, para armazenamento temporário ou permanente do valor da(s) grandeza(s) medida em disco rígido, disquete, cd, etc., também são classificados como registradores. Um instrumento registrador também pode apresentar uma indicação da grandeza. 15 Instrumentos integradores: São instrumentos cujo mostrador apresenta o valor acumulado da grandeza medida, desde o momento em que os mesmos foram instalados até o presente momento. Exemplos: Medidor de energia elétrica. Nestes instrumentos o valor da grandeza é obtido pela diferença entre a leitura no fim do período, chamada “leitura atual” e a leitura feita no início do período, chamada de “leitura anterior”. 1.1.1.2 Quanto ao uso: Instrumentos para painéis ou quadros de comando: São empregados para medidas contínuas, isto é, são fixos ou embutidos em painéis indicando, controlando ou registrando continuamente uma grandeza qualquer. Geralmente têm dimensões normalizadas para facilidade de troca sem grandes interrupções. Instrumentos portáteis: Os instrumentos portáteis são empregados na manutenção ou em laboratório e, portanto, de uso descontínuo, para avaliação, controle e pesquisa de uma instalação ou de um outro instrumento. De acordo com a finalidade de uso do instrumento, deve-se fazer a sua escolha, portanto, um instrumento para a manutenção de instalações, sujeito a trabalhos em condições adversas, deve ser um instrumento sólido, construído de modo a suportar choques e vibrações, não havendo necessidade de ter grande sensibilidade ou uma grande precisão. Isto não acontece no entanto, com os instrumentos e laboratório que poderão ser de construção mais frágil, mas conservando grande sensibilidade e precisão, pois poderão servir como padrões para aferição de outros instrumentos ou empregados para medições exatas de grandezas importantes. 1.1.1.3 Quanto ao tipo de grandeza mensurável: • Amperímetro; • Voltímetro; • Freqüêncímetro; • Wattímetro; • Fasímetro; • Varímetro; • Ohmímetro, etc. 16 1.1.1.4 Quanto natureza do torque moto (instrumentos eletromecânicos): Os instrumentos dividem-se de acordo com a finalidade e quanto aos sistemas de medição com qual funcionam. Os sistemas de medição mais empregados são os seguintes: • Bobina Móvel e ímã permanente ( BMIP ); • Ferro Móvel; • Lâminas vibráteis; • Eletrodinâmico; • Eletrônico Digital. Modernamente estão se impondo os instrumentos com sistema eletrônico em virtude do aperfeiçoamento e confiabilidade sempre melhor dos componentes eletrônicos. Principio de funcionamento dos instrumentos de medição Os primeiros instrumentos para medidas de grandezas elétricas eram baseados na deflexão de um ponteiro acoplado a uma bobina móvel imersa em um campo magnético, conforme figura 1.1. Figura 1.1 – Ponteiro acoplado a uma bobina móvel Uma corrente aplicada na bobina produz o seu deslocamento pela força de Lorentz. Um mecanismo de contra reação (em geral uma mola) produz uma força contraria ao modo que a deflexão do ponteiro é proporcional à corrente na bobina. Estes instrumentos analógicos, mesmo com a sua grande utilização, são de qualidades inferiores se comparadas às dos instrumentos digitais, pois apresentam imprecisão de leitura, fragilidade, desgastes mecânicos entre outros fatores. 17 Os instrumentos digitais atuais são inteiramente eletrônicos, não possuindo partes móveis. São mais robustos, precisos, estáveis e duráveis. São baseados em conversores analógicos/digitais (A/D) e são facilmente adaptáveis a uma leitura automatizada. Além disso, o custo dos instrumentos digitais é em geral inferior (com exceção dos osciloscópios). Detalhes Construtivos A figura 1.2 mostra as partes principais de um instrumento de medidas elétricas. O instrumento, propriamente dito, com os seus acessórios internos intercambiáveis se chama instrumento de medida elétrica. Figura 1.2 – Partes principais de um instrumento de medidas elétricas O instrumento com seus acessórios externos intercambiáveis, ou não, formam o conjunto de medição. Desmembrando o instrumento de medida elétrica em seus componentes principais encontramos as seguintes partes: • O mecanismo ou sistema de medição; • A caixa externa de proteção; • O mostrador; • O ponteiro; Acessórios internos. Cada uma das partes mencionadas acima apresentam as características e funções que são características de cada instrumento. Algumas características elétricas dos instrumentos de medição Não é possível fazer uma medição cujo resultado seja absolutamente exato, é importante conhecer-se qual o grau de exatidão da medida e como os diferentes tipos de erros afetam a medição. Um bom aparelho de medição requer sensibilidade e exatidão. Sensibilidade é a relação entre o deslocamento da marca (percurso que a marca efetua sobre a escala durante a medição) e a variação da grandeza de medida, referida sempre e somente ao 18 deslocamento da marca e nunca ao ângulo de desvio. Sensibilidade não significa o mesmo que exatidão, como se pode comparar com a explicação que se dá de exatidão. Exatidão é a aptidão de um instrumento para dar respostas próximas ao valor verdadeiro do mensurando. A exatidão pressupõe a variabilidade das medidas (embora feitas em condições idênticas), sendo o valor central da distribuição (geralmente a média aritmética) o “exato”. Portanto, quanto maior a quantidade de medidas feitas, mais exata será sua representação. Obviamente, é recomendável que todo instrumento ou método possua precisão e exatidão. A primeira dessas qualidades de fidedignidade é controlada pela calibração, feita por comparação à medida de um padrão cujo valor (preciso) é conhecido. Sem esse conhecimento, o desvio da escala não pode ser aferido. Já a segunda característica (exatidão) pode ser conseguida pelo aumento infinito do número de medidas. Ou, pelo menos, com um número finito, mas até a aproximação desejada ou necessária. Classe de precisão ou de exatidão: é a margem de erro porcentual que se pode obter na medição de uma determinada grandeza, por meio de um instrumento de medidas elétricas. Os instrumentos de precisão para laboratório têm classe de precisão de 0,1; 0,2 ou 0,5. Os instrumentos de serviço para fins normais têm classe de precisão de 1,0; 1,5; 2,5 ou 5,0. Estes números são conhecidos como “índice de classe” (IC) e podem ser calculados pela seguinte equação: Onde representa o erro absoluto máximo. Como exemplo da utilização da classe de precisão, consideremos a medição de tensão indicada em 120V por um voltímetro de classe de precisão 1,5 e cuja escala graduada seja de 0 a 300V. Para tanto está sendo solicitado que você calcule o erro absoluto máximo Aplicando os dados acima na equação teremos o seguinte desenvolvimento e resultado: 19 Este resultado indica que os 120 V lidos no instrumento são, na realidade 120±4,5, ou seja, pode variar de 115,5V a 124,5V. É importante salientar que a Classe de precisão ou de exatidão deve vir impresso no visor do instrumento, conforme tabela abaixo. Tabela 1.1- Classe de precisão Instrumentos de alta precisão Instrumentos para fins normais Classe 0,1 0,2 0,5 1,0 1,5 2,5 5,0Erro em percentagem do valor, no final da escala +- 0,1 +- 0,2 +- 0,5 +- 1,0 +- 1,5 +- 2,5 +- 5,0 Tensão de isolação ou tensão de prova é o valor máximo de tensão que um instrumento pode receber entre sua parte interna (de material condutor) e sua parte externa (de material isolante). Este valor é simbolicamente representado nos instrumentos por úmeros 1, 2, 3 ou 5, contidos no interior de uma estrela. Figura 1.3 – Wattímetro e símbolos para classe de isolação. Os valores significam tensões de isolação em KV. Quando a estrela se encontrar vazia a tensão de isolação é de 500V. Devemos tomar o cuidado de não utilizar instrumentos de medidas elétricas com tensão de isolação inferior à tensão da rede, pois podemos causar danos aos instrumentos e risco ao operador. A tensão de isolação deve ser sempre maior que a tensão da rede. Categoria de medição: é definida pelos padrões internacionais, podendo variar entre os níveis I a IV, onde os sistemas são divididos de acordo com a distribuição de energia. Esta divisão é baseada no fato de que um transiente perigoso de alta energia, como um raio, será atenuado ou amortecido à medida que passa pela impedância (resistência CA) do sistema. 20 Figura 1.4 -Noções de Padrão, Aferição e Calibração 1.1.3.1 Padrão: É um elemento ou instrumento de medida destinado a definir, conservar e reproduzir a unidade base de medida de uma determinada grandeza. Possui uma alta estabilidade com o tempo e é mantido em um ambiente neutro e controlado. (temperatura, pressão, umidade, etc.) 1.1.3.2 Aferição: Procedimento de comparação entre o valor lido por um instrumento e o valor padrão apropriado da mesma grandeza. Apresenta caráter passivo, pois os erros são determinados, mas não corrigidos. 1.1.3.3 Calibração: Procedimento que consiste em ajustar o valor lido com um instrumento com o valor padrão de mesma natureza. Apresenta caráter ativo, pois além de determinado é corrigido. 21 1.2 Teoria dos erros 1.2.1 Classificação dos erros Podemos definir os erros que surgem nas leituras dos instrumentos de medição como sendo o desvio observado entre o valor medido e o valor verdadeiro (ou aceito como verdadeiro). De acordo com a causa, ou origem, dos erros cometidos nas medidas, estes podem ser classificados em: grosseiros, sistemáticos e acidentais. 1.2.1.1 Erros grosseiros São erros causados por falha do operador, como por exemplo a troca na posição dos algarismos ao escrever os resultados, os enganos nas operações elementares efetuadas, posicionamento incorreto da vírgula nos números contendo decimais, ajustes e aplicações incorretas dos equipamentos e o erro de "paralaxe". Esses erros ocorrem normalmente pela imperícia ou distração do operador. O erro de paralaxe é um erro de observação que ocorre quando o olho humano não está diretamente sobre o ponteiro do medidor. Uma visada oblíqua causa o deslocamento aparente do ponteiro para a direita ou para a esquerda, dependendo de que lado do ponteiro o olho do observador está localizado, conforme podemos ver na figura 2.1. A fim de reduzir o erro de paralaxe, a maioria dos instrumentos de bancada e multitestes são providos de um espelho no mostrador. Para usar a escala de espelho, um olho só deve ser empregado; o olho deve então ser posicionado de modo a fazer com que o ponteiro e seu reflexo no espelho coincidam. A seguir, a medida pode ser lida com o máximo de exatidão. Os erros grosseiros podem ser evitados com a repetição dos ensaios pelo mesmo operador, ou por outros operadores. 22 Figura 1.5 – Erro de paralaxe 1.2.1.2 Erros sistemáticos Este tipo de erro é geralmente dividido em duas categorias: erros instrumentais e erros ambientais. 1.2.1.3 Erros Instrumentais: São erros inerentes aos instrumentos de medição devido à sua estrutura interna. Por exemplo, o atrito entre as partes móveis dos instrumentos, tensão mecânica irregular da mola de torção, consumo de energia elétrica dos instrumentos, etc. Estes erros farão com que o instrumento dê indicação incorreta. Podemos também citar como exemplo de erros instrumentais os erros de calibração, motivando indicações superiores ou inferiores ao longo de toda a escala do instrumento. 23 1.2.1.4 Erros ambientais: São erros devidos às condições externas ao dispositivo de medição, incluindo o meio circundante, como por exemplo as variações de temperatura, umidade, pressão ou campos elétricos e magnéticos. Alterações na temperatura ambiente causam mudanças nas propriedades elásticas das molas e na resistência elétrica dos resistores que compõem a estrutura interna do instrumento, afetando sua indicação. Campos magnéticos externos causam alterações na intensidade do campo magnético interno dos instrumentos do qual depende seu funcionamento correto. Podemos evitar os erros ambientais tomando os seguintes cuidados ou precauções: Utilização de ar condicionado ( necessário apenas em medições de alto grau de exatidão, como por exemplo medições em laboratório). Uso de blindagens magnéticas (necessárias aos instrumentos eletrodinâmicos que são utilizados próximos à fontes de campos magnéticos, como por exemplo, motores, transformadores, etc.). 1.2.1.5 Erros acidentais A experiência mostra que, a mesma pessoa, realizando os mesmos ensaios com os mesmos elementos constitutivos de um circuito elétrico, não consegue obter, cada vez, o mesmo resultado. A divergência entre estes resultados é devida à existência de um fator incontrolável, o “fator sorte”. Para usar uma tecnologia mais científica, diremos que os erros acidentais são a conseqüência do “imponderável” (algo que não se pode avaliar). Como já foi dito, são erros essencialmente variáveis e não suscetíveis de limitação. Este tipo de erro só é detectável em medições de alto grau de exatidão. 1.2.1.6 Erro absoluto e erro relativo A palavra “erro” designa a diferença algébrica entre o valor medido Vm de uma grandeza e o seu valor verdadeiro, ou aceito como verdadeiro, Ve , ou seja: Onde o valor � V é chamado de “erro absoluto”. Quando o valor Vm encontrado na medida é maior que o valor verdadeiro Ve, diz-se que o erro cometido é “por excesso”. Quando Vm é menor que Ve , diz-se que o erro cometido é “por falta”. ∆V = Vm - Ve 24 O “erro relativo” “e” é definido como a relação entre o erro absoluto ∆V e o valor verdadeiro Ve da grandeza medida: eV Ve ∆= Para definirmos o erro relativo percentual aplicamos o seguinte equacionamento: (%) 100 x V Ve e ∆ = 25 1.3 Simbologia empregada nos instrumentos de medição 1.3.1 - Considerações Gerais Para a identificação rápida das diversas características do instrumento de medida, foram adotados símbolos inscritos na escala, de modo que cada um determina uma destas características. Os diversos símbolos usados na eletrotécnica e no campo de medição elétrica são mostrados nas figuras a seguir. Figura 1.6 – Símbolos 26 Figura 1.7 – Símbolos (Continuação) 27 Figura 1.8 – Símbolos (continuação) 28 Figura 1.9 – Símbolos (Continuação) 29 1.4 Voltímetros Os Voltímetros são instrumentos destinados a medir a tensão. Podem ser de bobina móvel, ferro móvel ou eletrodinâmicos. A precisãodos voltímetros é tanto maior quanto maior a sua resistência interna. Assim , a precisão de um instrumento de 100kV é menor do a de 1MV. Sempre que usamos um voltímetro, devemos verificar se a escala escolhida é compatível com a grandeza a ser medida. Por exemplo, se formos medir a tensão de aproximadamente 120 volts, poderemos usar a escala de 0-150V, nunca uma escala menor, porque poderão ocorrer avarias no instrumento. Caso não se saiba a ordem de grandeza da tensão a ser medida, deverão ser usadas as escalas mais altas. Os voltímetros usuais medem tensões de até 500 a 600 volts (baixa tensão). Para se medir altas tensões é necessário o uso de transformadores de potencial (TP), que transformam a alta tensão em baixa tensão. Para se efetuar a leitura da tensão, basta colocar os terminais do instrumento entre os dois pontos do circuito e ler a grandeza na escala escolhida. As leituras mais precisas são aquelas efetuadas no meio da escala. Abaixo apresentamos o aspecto físico de um voltímetro, o seu símbolo e a maneira de como ligá-lo numa medição. Figura 1.10 – Voltímetros 30 1.5 Amperímetros Os amperímetros são instrumentos destinados a medir correntes elétricas. Podem, a exemplo dos voltímetros, ser dos tipos bobina móvel, ferro móvel e eletrodinâmicos. Ao contrário dos voltímetros, os amperímetros são tanto mais precisos quanto menor for a sua resistência interna. A sua ligação é sempre feita em série com o circuito a ser medido. Abaixo, vemos a fotografia de um Amperímetro comumente usado e sua simbologia. Figura 1.11 – Amperímetros Antes de se usar o instrumento, deve-se escolher a escala adequada à grandeza da corrente a medir, de modo que a leitura se efetue no meio da escala. Por exemplo, se a corrente a medir for da ordem de 60 ampères, deve-se escolher a escala de 0-100A. Caso se desconheça a ordem de grandeza da corrente a medir, deve-se escolher as escalas mais elevadas e, em seguida, trocar de escala, efetuando-se a leitura na metade da escala escolhida. Os amperímetros comuns têm escalas até 600 ou 800 ampères. Para leituras maiores, como é o caso de instrumentos fixos em painéis, há necessidade de transformadores de corrente (TC) que transformam valores elevados de corrente em valores pequenos (0-5A), as quais, conhecida a relação de transformação do TC, permitem concluir a leitura real. Na figura abaixo, vemos um tipo de amperímetro usado nos painéis de quadros elétricos. Figura 1.12 – Exemplo de amperímetro usado em painel de quadro elétrico 31 1.6 Volt-Amperímetro tipo alicate Modernamente está muito difundido o uso de amperímetros portáteis do tipo ¨alicate¨, ou seja, um instrumento que não precisa interromper o circuito par a ligação em série. Ele funciona usando o principio da indução, ou seja, a corrente do condutor produz um campo magnético que induz f.e.m. no circuito do instrumento, possibilitando a leitura em escalas convenientemente relacionadas com a corrente a medir. O volt-amperímetro tipo alicate apresenta os seguintes componentes básicos externos: Figura 1.13 – Modelo de volt-amperímetro A Gancho (secundário de um TC) D Visor da escala graduada B Gatilho (Para abrir gancho) E Terminais para medição de tensão C Parafuso de Ajuste F Botão seletor de escala O volt-amperímetro tipo alicate apresenta os seguintes componentes básicos internos: Figura 1.14 – Volt-amperímetro – componentes básicos A Gancho (bobinado secundário do TC) E Terminais B Retificador F Seletor de escala C Resistor Shunt para medições amperimétricas G Resistor de amortecimento para medições voltimétricas D Galvanômetros 32 O principio de funcionamento do volt-amperímetro tipo alicate é do tipo bobina móvel com retificador e é utilizado tanto para medições de tensão como de corrente elétrica. Observações: Quando o volt-amperímetro tipo alicate é utilizado na medição de tensão elétrica, ele funciona exatamente como um multiteste. Na medição da corrente o gancho do instrumento deve abraçar um dos condutores do circuito em que se deseja fazer a medição (seja no circuito trifásico como no circuito monofásico). Figura 1.15 – Exemplo de medição com volt-amperímetro O condutor abraçado deve ficar o mais centralizado possível dentro do gancho Figura 1.16 – Exemplo de medição com volt-amperímetro (continuação) O condutor abraçado funciona como o primário do TC e induz a corrente no secundário (o próprio gancho). Essa corrente secundaria é retificada e enviada ao galvanômetro do instrumento, cujo ponteiro indicará, na escala graduada, o valor da corrente no condutor. 33 Os volt-amperimetros tipo alicate não apresentam uma boa resolução no inicio da sua escala graduada, mesmo assim podem ser empregados nas correntes de baixos valores (menores que um 1A). Neste caso, deve-se passar o condutor duas ou mais vezes pelo gancho do instrumento. Figura 1.17 - Exemplo de medição com volt-amperímetro (continuação) Para sabermos o resultado da medição basta dividirmos o valor lido pelo numero de vezes que o condutor estiver passando pelo gancho. 1.7 Megôhmetros Os Megôhmetros são aparelhos destinados a medir altas resistências, daí serem usados para teste de isolamento de redes, de motores, geradores, etc. Figura 1.18 - Megôhmetro O Megôhmetro não é indicado para se medir mau contato de emendas de fios, chaves ou fusíveis, pois neste caso a resistência do circuito é muito pequena e o instrumento não teria precisão. 34 O Megôhmetro é um gerador de corrente contínua acionado por manivela, tendo uma escala e dois bornes de ligação. Em aparelhos modernos a tensão do gerador é mantida constante, qualquer que seja a rotação da manivela. Na figura abaixo vemos a indicação de um Megôhmetro de 500 volts, permitindo leituras de até 50megohms. Este instrumento será indicado quando a instalação ou o equipamento a medir for de baixa tensão. Quando a instalação ou equipamento trabalhar em alta tensão, usam-se Megôhmetros de até 5000 volts com escala de 10000 megohms. Figura 1.19 – Indicação em um megôhmetro 1.7.1 Como usar o Megôhmetro Pode-se medir a resistência do isolamento entre condutores ou entre condutores e eletroduto. Para isso, abrem-se os terminais do circuito em uma das extremidades, e na outra extremidade ligam- se os bornes do megôhmetro, inicialmente entre os condutores e depois entre cada condutor e a massa (eletroduto). Deste modo, constata-se qual a resistência de isolamento. Figura 1.20 – Como utilizar o megôhmetro 35 De acordo com a NBR 5410, a resistência de isolamento mínima é a seguinte: Para fios de 1,5 e 2,5 mm2 – 1MΩ Para fios de maior seção é baseada na corrente do circuito, conforme tabela abaixo: Tabela 1.2 – Corrente do circuito X Resistência de isolamento Corrente do circuito Resistência de isolamento De 25 a 50 A 250.000 Ω De 51 a 100 A 100.000 Ω De 101 a 200 A 50.000 Ω De 201 a 400 A 25.000 Ω De 401 a 800 A 12.000 Ω Acima de 800 A 5.000 Ω Vamos supor, por exemplo, que num circuito de 1,5 mm2, aplicando o megôhmetro entre cada condutor e massa, achamos uma leitura de 0,2 megohms; isso significa problemas de isolamento no circuito que devem ser sanados antes da ligação definitiva. Pode-se medir também a resistência de isolamento entre os enrolamentos de um motor e a massa. Uma boa isolação é de 1.000 ohms para cada volt de tensão a ser aplicada no circuito. Figura 1.21 – Medição com megôhmetro 36 1.8 – Medidores de Potência Os medidores de potência elétrica são conhecidos como wattímetros, pois sabemosque a potência é expressa em watts por meio das fórmulas conhecidas: P = U.I corrente contínua; P = U.I.cos � corrente alternada monofásica; P = 1,73. U.I.cos � corrente alternada trifásica. Onde: U tensão em volts; I corrente em ampères; cos ө fator de potência; P Potencia em Watts. Assim, para que um instrumento possa medir a potencia de um circuito elétrico, será necessário o emprego de duas bobinas: uma de corrente e outra de potencial. A ação mútua dos campos magnéticos gerados pelas duas bobinas provoca o deslizamento de um ponteiro em uma escala graduada em watts proporcional ao produto Volts x Ampères, conforme figura abaixo. Note-se que a bobina de tensão ou de potencial está ligada em paralelo com o circuito, e a bobina de corrente, em série. Figura 1.22 – Medidores de potência Os wattímetros só medem a potência ativa, ou seja, aquela que é dissipada em calor. Conhecidas a potencia ativa P, a tensão U e a corrente I, podemos, determinar o fator de potência (cos ө). 37 1.9 Freqüencímetros A medição da freqüência da corrente alternada pode efetuar-se por comparação com uma outra freqüência conhecida e através de métodos denominados de ressonância Os métodos comparativos são variados e de obtenção muito delicada, ficando restritos a medições de laboratórios. Os métodos de ressonância são usados na indústria e nas aplicações comuns, permitindo os instrumentos deste tipo realizar leituras diretas. 1.9.1 Freqüencímetros Eletrodinâmicos Os instrumentos eletrodinâmicos podem ser empregados para medir freqüência se os seus circuitos forme executados eletricamente ressonantes. Como regra geral possuem dois circuitos sintonizados: um deles em uma freqüência menor que a mínima que pode indicar o instrumento, estando, o segundo circuito, em uma freqüência ligeiramente superior à máxima. Estes sistemas ressonantes podem ser combinados com sistemas eletrodinâmicos simples ou com sistemas eletrodinâmicos de bobinas cruzadas. Um Freqüêncímetros do último tipo mencionado é apresentado na figura 16.1, instrumento que funciona baseado no fato de que a corrente que circula através de uma reatância diminui ao aumentar a freqüência, ao passo que aumenta ao circular por uma reatância capacitiva. Figura 1.23 - Freqüêncímetros 38 1.9.2 Freqüencímetros de Indução Este instrumento é constituído por dois eletroímãs com núcleo de ferro laminado. As expansões polares destes núcleos possuem espiras em curto-circuito que atuam como enrolamento de partida, como se fosse um motor elétrico de indução. Os campos alternados das correntes atravessam as espiras em curto-circuito como também o disco, produzindo em cada eletroímã dois campos contíguos corridos em fase. Cada campo criado tende a arrastar o disco em sentido contrário. Na figura abaixo o eletroímã está conectado à tensão da rede através de uma resistência R, e em um domínio restrito de freqüência, sendo a intensidade da sua corrente praticamente proporcional à tensão. Figura 1.24 - Freqüencímetros de Indução A bobina do eletroímã 2 está conectada à mesma tensão através de um circuito ressonante com indutância L e capacitância. Devido a localização excêntrica do eixo, ao girar o disco, varia a extensão afetada pelas corrente de Foucault, mudando estas e modificando portanto os momentos de desvio. Um dos momentos reduz-se aumentando o oposto. O disco, que carece de momento diretor mecânico, permanece estacionário quando ambos são iguais, mostrando assim, como medidor de quocientes, a relação entre as intensidades da corrente nos eletroímãs. Dado que a intensidade que atravessa 1 é proporcional à tensão e a que circula por 2 é proporcional à tensão e à freqüência , a indicação do instrumento corresponde exclusivamente à freqüência. 39 1.9.3 Freqüencímetros de lingüeta vibratória Estes instrumentos baseiam-se em um princípio de ressonância mecânica. A ressonância é um fenômeno físico verificado quando cessa a diferença entre os períodos dos momentos vibratórios de um determinado corpo, o que lhe é próprio e o que ele recebe, isto é, movimentos de vibrações forçadas cuja amplitude é máxima. Assim, por um recurso qualquer, cria-se outro movimento oscilatório de igual freqüência, denominando-se excitador ao primeiro sistema e ressonante ao segundo. Uma lâmina de aço submetida à influência de um campo magnético alternado vibrará com amplitude máxima quando a freqüência do campo magnético coincida com a freqüência própria da ressonância da lingüeta. Baseado nesse principio constroem-se Freqüencímetros denominados de lingüeta vibratória como pode-se observar externamente na figura 16.3, para um aparelho de 50 a 60Hz, consumo próprio de 8 a 10mA, para uma tensão de 110, 220, 380 e 440V e classe de precisão de 0,3% do valor real. Figura 1.25 - Freqüencímetros de lingüeta vibratória O instrumento constitui-se por uma determinada quantidade de lingüetas de aço de 2 a 5mm de largura, de o,1 a 0,4mm de espessura e de 20 a 60mm de comprimento. Estas lingüetas possuem as extremidades anteriores dobradas e de cor branca, ajustando-se mecanicamente para que possuam diferentes freqüências de oscilação própria, dispondo-se uma ao lado da outra. 40 Se são excitadas mediante um campo alternado de um eletroímã, por ressonância, oscilará com a máxima intensidade a lingüeta, cuja freqüência própria coincida com a da corrente excitante. As lingüetas vizinhas oscilam também, mais ou menos, de maneira que, segundo seja o aspecto da oscilação do conjunto, permite realizar uma leitura direta ou tomar um valor médio, figura abaixo: Figura 1.26 – Exemplo de oscilação do Freqüêncímetro de lingüeta vibratória 1.10 Terrômetros O Terrômetro mede a resistência de sistemas de aterramento formados por estacas ou malhas pequenas por medição da resistência de um laço de terra aproveitando a presença de aterramentos vizinhos, sem a necessidade de utilizar estacas auxiliares próprias e sem desconectar o aterramento sob teste. Este instrumento é especialmente indicado para medir a resistência própria de um determinado eletrodo que faz parte de um sistema de aterramento complexo. Também permite detectar rapidamente a existência de conexões inadequadas e contatos de má qualidade. Figura 1.27 – Terrometro Digital 41 1.10.1 Eletrodo de aterramento Segundo a NBR 5410:2004, um eletrodo de aterramento pode ser constituído preferencialmente das próprias armaduras embutidas no concreto das fundações, isso nos garante considerar que as interligações sejam suficientes para garantir um bom aterramento com características elétricas suficientes para dispensar qualquer outro tipo de aterramento suplementar, isto é, a tradicional haste de aterramento. O tipo de eletrodo a ser utilizado em uma edificação depende da resistência do solo, podendo ser utilizada a própria fundação, haste de cobre, malha ou até mesmo chapa de cobre. Sendo assim cada caso deve ser analisado individualmente, observando que a resistência obrigatoriamente deve ser de no máximo 10 Ohms (verificada com o Terrômetro). O aterramento em uma instalação tem, como finalidade de dissipar no solo a corrente de fuga, sem provocar tensões de passo perigosas e mantendo baixa a queda de tensão na resistência de terra. Os condutores de um sistema de terra são denominados eletrodos e podem ser introduzida nas posições VERTICAL, HORIZONTAL ou INCLINADA.
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