AULA08

Prévia do material em texto

Medidas Elétricas – ELE505
Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI
Prof. Frederico Oliveira Passos 
(fopassos@gmail.com)
Aula 08 – Medição de Resistência Elétrica
Medição de Resistência Elétrica
A medida de resistências é uma das operações mais
usuais;
O princípio geral é a determinação da diferença de
potencial entre os terminais da resistência a ser
medida percorrida por uma corrente;(geralmente em
CC)
A escolha do método depende do valor da
resistência e da exatidão desejada.
Medição de Resistência Elétrica
Existem 3 categorias de resistência (limites não-
rígidos):
Resistências baixas: 10uΩ a 1Ω;
Resistências médias: 1Ω a 1MΩ;
Resistências altas: > 1MΩ.
Métodos de Medição
 RESISTÊNCIAS BAIXAS:
Método do galvanômetro diferencial;
Ponte Kelvin;
Ohmímetro Ducter;
Método do potenciômetro.
Métodos de Medição
 RESISTÊNCIAS MÉDIAS:
Método do voltímetro e amperímetro;
Ponte de Wheatstone;
Ohmímetro a pilha;
Método da substituição.
Métodos de Medição
RESISTÊNCIAS ALTAS:
Método do voltímetro;
Método da carga do capacitor;
Megaohmímetro a magneto.
Resistências Médias: R=1Ω a 1MΩ
Método do Voltímetro e Amperímetro
 Se uma resistência R é percorrida por uma corrente
I, podemos determinar R com certa exatidão.
Como o voltímetro e o amperímetro possuem
resistências internas, estas influenciarão na medida,
dependendo do valor de R em relação a elas.
V
R=
I
Resistências Médias: R=1Ω a 1MΩ
Método do Voltímetro e Amperímetro
 2 esquemas:
 Montagem a montante;
 Montagem a jusante.
Resistências Médias: R=1Ω a 1MΩ
Método do Voltímetro e Amperímetro
Ra (amperímetro) << R portanto Montagem a
montante.
m
V
R =
I
aV=(R+R ).I
m aR =R+R
 m
R -R
=
R
 a
R
=
R
O voltímetro irá medir: Queda em Ra e queda em R
Resistências Médias: R=1Ω a 1MΩ
Método do Voltímetro e Amperímetro
Rv (voltímetro) >> R portanto Montagem a jusante.
O amperímetro medirá a corrente de R e de V
m
a
V
R =
I
a
v
V
I =I+
R
v
m
v
R.R
R =
R +R
 m
R -R
=
R

v
R
=
R +R
Para Rv >>R

v
R
=
R
Resistências Médias: R=1Ω a 1MΩ
Método do Voltímetro e Amperímetro
OBS:
 a montagem a montante dá um erro “por excesso”,
devendo ser empregada para medir resistências
R>>Ra;
a montagem a jusante dá um erro “por defeito”,
devendo ser utilizada para medir resistências R<<Rv.
Resistências Médias: R=1Ω a 1MΩ
Método do Voltímetro e Amperímetro
Exercício:
 Medir R=100Ω, quando Ra=0,01Ω e Rv=1000Ω.
Qual o erro cometido na medição:
(a) montagem à montante;
(b) montagem à jusante.
Resistências Médias: R=1Ω a 1MΩ
A Ponte de Wheatstone
 Uma resistência X a medir e três resistores
ajustáveis, graduados e conhecidos, são ligados em
ponte, sendo as diagonais constituídas pela fonte E e
pelo galvanômetro G.
Resistências Médias: R=1Ω a 1MΩ
A Ponte de Wheatstone
O princípio de medição consiste em ajustar os
valores das resistências dos respectivos resistores M,
N e P de tal modo que os pontos C e D fiquem com o
mesmo potencial, indicando zero no galvanômetro G,
ou seja, ig = 0. No equilíbrio tem-se:
ig = 0 VC = VD
VAC = VAD VCB = VDB
N M
=
P X
M
X= .P
N
Resistências Médias: R=1Ω a 1MΩ
A Ponte de Wheatstone
Resistências Médias: R=1Ω a 1MΩ
A Ponte de Wheatstone
Fator de entrada da fonte,
normalmente múltiplo ou submúltiplo
de 10, tal como: 0,01 / 0,1 / 1 / 10 /
100 / 1000.
M
N
Resistências Médias: R=1Ω a 1MΩ
A Ponte de Wheatstone
Resistência ajustável, normalmente
composta de três décadas resistivas
e um reostato.
P
Resistências Médias: R=1Ω a 1MΩ
A Ponte de Wheatstone
M
N
P
Resistências Médias: R=1Ω a 1MΩ
A Ponte de Wheatstone
A chave liga-desliga e do tipo "push-button" pelo motivo
de que estando a ponte muito desequilibrada, ou seja, X
é bem diferente de M.P/N, o ponteiro do galvanômetro
baterá com violência num dos batentes laterais
podendo danificá-lo.
Resistências Médias: R=1Ω a 1MΩ
A Ponte de Wheatstone
Para evitar isso, o usuário apenas com um leve e rápido
toque na chave poderá ter a noção de desequilíbrio
para mais ou para menos, o que permitirá pré-ajustar o
fator de entrada M/N e a resistência P minimizando o
choque do ponteiro.
Resistências Médias: R=1Ω a 1MΩ
A Ponte de Wheatstone
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
Neste tipo de medição, dois fatores devem ser
levados em consideração:
 1) Resistência própria do cabo e ponta de prova;
2) Resistência de contato com os elementos
envolvidos.
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
Para reduzir essas influencias indesejáveis, os
instrumentos específicos para medição de resistências
baixas são constituídos de dois circuitos: um de
corrente e um de potencial, praticamente
independentes entre si. Em consequência, eles são
providos de 4 terminais:
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
P1 e P2 são os cabos de potencial;
C1 e C2 são os cabos de corrente;
RL é a resistência limitadora da corrente I ;
Corrente I é relativamente
alta (1, 10 ou100A);
X é a resistência baixa
desconhecida.
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
Como a resistência interna do voltímetro e bem
maior que X, pode-se dizer que iv <<< I, e com certa
aproximação X = V / I.
 A partir do princípio acima, muitos medidores de
baixa resistência foram desenvolvidos, tais como a
ponte Kelvin e o Ducter.
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
A Ponte Kelvin
Essa ponte é um dos mais simples e eficientes
dispositivos para a medição de resistências baixas.
 Normalmente, trabalha dentro das faixas de
centenas de microohms ate alguns ohms,
caracterizando assim sua aplicação em medidas de
resistência de enrolamento de máquinas elétricas,
cabos, contatos, etc.
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
A Ponte Kelvin
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
A Ponte Kelvin
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
A Ponte Kelvin
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
A Ponte Kelvin
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
A Ponte Kelvin
Verifica-se que a ponte Kelvin foi projetada para
funcionar com 04 condutores.
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
A Ponte Kelvin
Algumas observações:
O galvanômetro G é do
tipo zero central;
O reostato entre E e B é
ajustável e graduado em
submúltiplos de ohm. R é
parcela desse reostato;
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
A Ponte Kelvin
Algumas observações:
M, N , P e Q são
resistores fixos da ponte,
responsáveis pela parte
de medida de potencial;
r é a resistência da
ligação interna.
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
A Ponte Kelvin
Algumas observações:
 M + N e P + Q são
muito maiores que X + R
+ RL do circuito de
corrente, com isso tem-se
que i1 << I e i2 << I
 É sempre observada
a relação M P
=
N Q
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
A Ponte Kelvin
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
A Ponte Kelvin
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
A Ponte Kelvin
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
A Ponte Kelvin
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
A Ponte Kelvin
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
A Ponte Kelvin
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
A Ponte Kelvin
Os contatos F1 e F2 são mudados de posição
simultaneamente, possibilitando vários valores para a
“relação de entrada” M/N, mas conservando sempre a
igualdade; M P=
N Q
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
A Ponte Kelvin
A resistência R que é ajustável para equilibrar a
ponte é composta de 2 partes em série: uma de ajuste
por ‘pontos’ através do contato F’’ e outra de ajuste
contínuo através do cursor F’ o qual permite encontrar
um equilíbrio perfeito;
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
A Ponte Kelvin
G é provido de um ‘derivador’ que limita a corrente
que o percorre. Antes de começar a operação, deve-
se ter o cuidado de colocar o cursor F na posição de
"sensibilidade mínima" para que somente uma
pequeníssima corrente passe através de G.
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
A Ponte KelvinResistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
A Ponte Kelvin
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
A Ponte Kelvin
A ligação de X à ponte deve ser feita sempre através
de quatro fios condutores, os quais são fornecidos
pelo fabricante, com cerca de 0,008 ohm;
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
A Ponte Kelvin
 Não se deve fazer esta ligação através de apenas
dois fios condutores a1 e a2 interligando-se na própria
ponte os terminais C1 com P1 e C2 com P2 conforme
figura; ERRADO
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
A Ponte Kelvin
Este procedimento convertê-la-ia numa ponte
comum de Wheatstone e acabaria com os incansáveis
estudos de Kelvin no sentido de excluir da medição de
X a resistência dos fios de ligação.
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
Ohmímetro Ducter
Próprio para medir resistência de condutores, de
conexões, de contatos(disjuntores, religadores,
contatores, etc);
Bobina de controle
Bobina de deflexão
O desvio do ponteiro é proporcional a resistência X
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
Ohmímetro Ducter
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
Ohmímetro Ducter
Quando se muda de posição a alavanca C,
modificam-se os valores Rs, r e R simultaneamente.
 Estas grandezas são adequadas pelo fabricante de
modo que sejam conseguidos valores em potências
de 10 para o coeficiente K que é o multiplicador da
leitura da escala para se obter o valor de X.
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
Ohmímetro Ducter
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
Ohmímetro Ducter
Uma boa prática é fazer a medição da sua
resistência quando o equipamento é novo, isto é,
antes de ser energizado pela primeira vez e, repeti-la
periodicamente, de seis em seis meses, por exemplo.
Resistências Baixas: R=10µΩ a 1Ω
Ohmímetro Ducter
As resistências dos ohmímetros são levadas em
consideração no projeto e construção do instrumento,
não sendo, portanto, recomendável o emprego de
outros condutores diferentes daqueles recebidos com
o ducter.
Resistências Altas
Megaohmímetro a magneto
Antigamente: gerador a manivela
Atualmente: gerador eletrônico
Resistências Altas
Megaohmímetro a magneto
Como a tensão de saída depende do número de
RPM’s empregados na manivela, foi desenvolvido um
sistema mais elaborado que evita esse inconveniente:
MEGGER que utiliza o princípio do galvanômetro
quocientímetro.
Resistências Altas
Megaohmímetro a magneto
A bobina de deflexão D é ligada à fonte através da
resistência fixa R e tem como função eliminar a
variação da tensão aplicada sobre a resistência a ser
medida.
A bobina de controle C é ligada à fonte através da
resistência de ajuste R’ e da resistência desconhecida
Rx.
Resistências Altas
Megaohmímetro a magneto
Como as bobinas C e D produzem conjugados
antagônicos, o repouso do ponteiro indicador, para
qualquer valor de Rx, só será conseguido quando
estes conjugados forem iguais e opostos. Nestas
condições, uma variação na tensão da fonte CC afeta
as duas bobinas C e D igualmente, não provocando
assim, desvio do ponteiro indicador e nem alteração
na leitura da resistência Rx.
Resistências Altas
Megaohmímetro a magneto
O conjugado produzido pela bobina D é proporcional
à corrente I, que por sua vez é dependente da tensão
da fonte, uma vez que a resistência R tem seu valor
fixo. Por esta razão, a bobina D é denominada bobina
de tensão ou bobina de deflexão.
Resistências Altas
Megaohmímetro a magneto
O conjugado produzido pela bobina C, denominada
bobina de corrente ou de controle, depende da
corrente Ix que passa pela resistência desconhecida
Rx.
1
E
I
R
 2
X
E
I
R
 1
2
XI R
I R
 1
2
I
K
I

 
  
 
' .X K 
Desvio do ponteiro
Resistências Altas
Megaohmímetro a magneto - Utilização do cabo
Guard
Os megaohmímetros feitos para medirem resistências
da ordem de 1.000 MΩ, ou maiores.
Utiliza-se 3 terminais e não apenas 2, escritas no
instrumento:
T = terra (ou E = earth);
L = linha;
G= guarda.
Resistências Altas
Megaohmímetro a magneto - Utilização do cabo
Guard
Resistências Altas
Megaohmímetro a magneto - Utilização do cabo
Guard
A resistência a medir deve ser ligada entre os
terminais T e L.
EX: Medição de X12
Resistências Altas
Megaohmímetro a magneto - Utilização do cabo
Guard
O terminal ‘Guard’ é previsto para desviar do
quocientímetro das correntes "estranhas”;
Isto é, forçar a circularem por fora e não pelo
quocientímetro.
Resistências Altas
Megaohmímetro a magneto - Utilização do cabo
Guard
Medição de RAB excluindo RAC e RBC
Resistências Altas
Megaohmímetro a magneto
R' é uma resistência limitadora, própria do
instrumento, ajustada por ocasião da sua fabricação
para fazê-lo indicar ‘zero’ quando os terminais T e L
são curto-circuitados. Ela é de cerca de 100kΩ e 1,65
MΩ para os instrumentos de menor e de maior porte,
respectivamente;
Resistências Altas
Megaohmímetro a magneto
A corrente máxima que os megaohmímetros podem
fornecer, curto-circuitando os seus terminais T e L, é
da ordem de 2 a 3 mA;
Resistências Altas
Megaohmímetro a magneto
São encontrados no mercado megaohmímetros com
geradores para: 500V, 1kV, 1,5kV, 2kV, 2,5kV e 5kV,
sendo que muitos deles são feitos para operarem com
várias tensões através da simples mudança de uma
chave comutadora.
Resistências Altas
Resistências Altas
. ÍNDICE DE ABSORÇÃO DIELÉTRICA (DAI);
. ÍNDICE DE POLARIZAÇÃO (PI);
10
1
R x
PI
R x

min
min
1
30
R x
DAI
R x

min
sec
Obrigado!!
Universidade Federal de Itajubá – UNIFEI
Prof. Frederico Oliveira Passos (fopassos@gmail.com)