medidas eletricas aula 2 (1)

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Instrumentos de medidas Elétricas
Introdução
Os instrumentos elétricos empregados na medição das grandezas elétricas apresentam um conjunto móvel que é deslocado aproveitando um dos efeitos da corrente elétrica;
Preso a um conjunto móvel, está um ponteiro que se desloca na frente de uma escala graduada de valores da grandeza que o instrumento é destinado a medir.
Os instrumentos mais utilizados em medidas elétricas são os instrumentos de Bobina Móvel Imã Permanente (BMIP) e os de Ferro Móvel (FM).
Campo Magnético
Regra da Mão Direita
Regra da Mão Direita
Dispondo o polegar da mão direita ao longo do condutor, no sentido da corrente, o dedo indicador no sentido do campo e o "maior de todos" o dedo que indica o sentido da força.
Magnetização
Galvanômetro
No caso dos instrumentos analógicos a
base de seu funcionamento é um medidor de correntes muito baixas chamado de Galvanômetro de Bobina Móvel ou Galvanômetro de D'Arsonval, o qual consiste de uma
bobina	que	pode
queestácolocada
sermovimentada
entreospólos
e
de
umimã.
Instrumento de Bobina Móvel Imã Permanente
Galvanômetro – Partes Principais
Imã permanente de peças polares cilíndricas, fornecendo no entreferro uma indução magnética de cerca de 0,125 Wb/m2;
Núcleo cilíndrico de ferro doce, com a finalidade de tornar radiais as linhas de fluxo magnético.
Quadro retangular de metal condutor, em geral feito de alumínio, com a finalidade de servir de suporte à bobina e produzir amortecimento por corrente de Foucault (corrente parasita).
Bobina de fio de cobre, enrolada sobre o quadro de alumínio, por onde circulará a corrente a medir.
Instrumento de Bobina Móvel Imã Permanente
Bobina Móvel
Quando um condutor é percorrido por uma corrente I, na presença de um campo magnético (B), fica submetido a uma força F cujo sentido é dado pela regra da mão direita, e cujo módulo é dado por : F = B.I.L.sen(α);
onde L é o comprimento do condutor sob a ação do campo magnético B, e α é o angulo entre B e a direção I.L no espaço.
Bobina Móvel
Assim a corrente I a medir, ao percorrer a bobina B vai dar origem às forças F.
Deste modo, percebe-se que se a corrente I mudar de sentido, F também mudará de sentido, fazendo com que o ponteiro se desloque no sentido de 0 para 1 ou no sentido de 0 para 2.
Se I mudar de sentido muito rapidamente, as forças F mudarão também de sentido, mas o
conjunto	mecânico mudança,		devido	à
não	 acompanhará	essa sua	inércia,	ou	seja,	o
sistema	não	serve	para	medidas	na	freqüência industrial (50- 60 Hz).
Bobina Móvel – Vantagens
Baixo consumo próprio.
Alta sensibilidade.
Uniformidade da escala e possibilidade de escalas bastante amplas.
A possibilidade de um simples instrumento ser utilizado com “Shunts” e resistores série apropriados, para cobrir uma ampla gama de correntes e tensões.
Livre de erros devido à histerese e campos magnéticos externos.
Bobina Móvel – Vantagens
Amortecimento	perfeito,	simplesmente
obtido
por	correntes	parasitas	no	metal	(carretel	de alumínio), que suporta e forma a bobina móvel.
Excelente precisão.
Escala Uniforme.
Bobina Móvel – Desvantagens
Só são usados em corrente contínua.
São instrumentos polarizados.
Construção complexa e sensível.
Devido a sua alta sensibilidade, danifica-se muito rapidamente, caso não seja utilizado com muito cuidado.
Galvanômetro – Ferro Móvel
Também conhecidos como instrumentos ferromagnéticos ou eletromagnéticos.
O seu princípio de funcionamento é baseado na ação do campo magnético, criado pela corrente a medir percorrendo uma bobina fixa, sobre uma peça de ferro doce móvel.
Existem dois tipos de instrumentos básicos:
Instrumento de “atração” ou de “núcleo mergulhador”;
Instrumento de “repulsão” ou de “palheta móvel”.
Galvanômetro – Ferro Móvel
A	corrente	I	circulando	pela	bobina	fixa, faz surgir um campo magnético que atrai o
núcleo	de	ferro	doce,	dando	uma	leitura proporcional a corrente circulante.
A) representa a bobina magnetizante;
B) representa a placa de ferro fixa;
representa	a	placa	de	ferro	móvel, acoplada ao ponteiro.
A	figura	a
seguir
representa
de
forma
esquemática
um
instrumento
de
ferro
móvel:
Galvanômetro – Ferro Móvel
Galvanômetro – Ferro Móvel
de	uma
Quando		colocado	no	interior bobina	duas
passagem	da
laminas	de	ferro,		com	a corrente		elétrica,	as	duas
lâminas terão identidade de polarização, isto é, haverá formação de pólos iguais nos seus extremos.
Portanto, as duas lâminas terão a repelir- se, uma vez que, pela lei de atração e repulsão, pólos iguais se repelem.
Galvanômetro – Ferro Móvel
Galvanômetro – Ferro Móvel
Note que quando a corrente elétrica circula pela bobina A, será formada um campo
magnético, que magnetizará as placas B e C.
Como estas placas estão alinhadas na mesma direção, elas se magnetizarão com pólos iguais.
arrastando consigo o ponteiro.
Por	isso
aplaca
móvel	C	tenderá
se
afastar
(repulsão)
daplaca	fixa
B,
Galvanômetro – Ferro Móvel
Galvanômetro – Ferro Móvel
O afastamento da placa móvel C da placa fixa B será maior ou menor, de acordo
com	o	valor	da	corrente	que	estiver circulando pela bobina.
Os instrumentos de medida elétrica tipo ferro móvel funcionam tanto em corrente contínua como em corrente alternada.
Galvanômetro – Ferro Móvel
Comportamento Dinamico 
Resistor de derivação 
Por vezes faz-se necessário medir correntes de magnitudes superiores à de fundo de escala do amperímetro; para isso, liga-se em paralelo com o instrumento um resistor (chamado derivação ou shunt), que desviará a parcela de corrente que excede o fundo de escala. Este procedimento, chamado multiplicação de escala.
• Rm = resistência interna do instrumento (bobina) 
• Rs = resistência de derivação ou shunt 
• Im = corrente de deflexão a plena escala do instrumento (Ifsd) 
• Is = corrente de derivação 
• I = corrente a plena escala do amperímetro incluindo a corrente de derivação
Resistor de derivação 
Rm = Resistencia interna do movimento (a bobina)
Rs = Resistencia de derivação 
Im = Corrente de deflexão a plena escala do movimento 
Is = Corrente de derivação 
I=Corrente a plena escala do amperímetro incluindo derivação 
 
Resistor de derivação 
Resistor de derivação 
Um galvanômetro de 1 mA com uma resistência interna de 100 Ω se quer utilizar como um amperímetro 0-100mA. Calcule o valor da resistência de derivação necessária.
Amperímetro com escalas 
Amperímetro de Derivação de Ayrton
É um amperímetro de escalas mediante varia resistências de derivações 
Amperímetro de Derivação de Ayrton 
Projete um amperímetro de derivação de Ayrton para escalas de corrente de 1A, 5A e 10A, conforme indicado na figura. Utilizando um galvanômetro d’Arsonval com uma resistência interna de Rm=50 Ω, uma corrente de deflexão a plena escala de 1mA.
Voltímetro de CC
A adição de uma resistência em serie o multiplicador converte ao instrumento básico de D’Ansorval em um voltímetro de CC
Voltímetro de CC
• Im = corrente de deflexão a plena escala do galvanômetro/instrumento (Ifsd) 
• Rm = resistência interna do galvanômetro 
• Rs = resistência multiplicadora ou série 
•V = tensão a plena escala do voltímetro (galvanômetro + Rs)
Voltímetro de escala 
Voltímetro de escala 
Um galvanômetro/instrumento d’Arsonval que apresenta uma resistência interna, Rm = 100Ω e uma corrente de fundo de escala, Ifsd=1mA, será utilizado na construção de um voltímetro CC com escalas de tensão de 0-10 V, 0-50 V, 0- 250 V y 0-500 V; utilizando o circuito abaxio. Calcule as resistências multiplicadoras.
Sensibilidade
A somatória das resistências relativas a escala selecionada em um voltímetro multifaixa sempre é constante,
a relação entre esta resistência e a escala de tensão é conhecida como sensibilidade S ou relação ohms/volt de um voltímetro. S é essencialmente o inverso da corrente de deflexão a plena escala do instrumento básico, isto é:
Efeito de carga 
Todo o instrumento de medição absorve uma determinada corrente do circuito a que está ligado. Essa corrente é necessária para o seu funcionamento, como a corrente Im  
Efeito de carga 
Na maioria dos instrumentos, esta corrente é pequena, com valores típicos da ordem de microampères.
Denomina-se de sensibilidade de um instrumento a intensidade de corrente necessária para provocar a deflexão total do seu ponteiro.
  Sensibilidade de um instrumento é o valor de corrente que provoca a deflexão do seu ponteiro.
IMPEDÂNCIA DE ENTRADA DE UM INSTRUMENTO
Se um instrumento de medição absorve uma certa corrente do circuito, pode-se dizer que este instrumento apresenta uma resistência interna entre os seus bornes, como mostrado na Fig.
O instrumento atua como carga no circuito.
Erros devido ao posicionamento
Além do erro provocado pelo instrumento, existem os seguintes fatores que interferem na confiabilidade de uma medição :
·     O posicionamento do instrumento.
·     O posicionamento do observador.
POSICIONAMENTO DO INSTRUMENTO
Os instrumentos de medição com indicação através de ponteiro, têm posição correta de trabalho definida. Existem instrumentos cuja posição correta de trabalho é vertical, outros horizontal e ainda alguns que são construídos para trabalhar em posição inclinada.
Alguns instrumentos trazem um símbolo no painel que indica a posição adequada de funcionamento, como mostrado na Fig.
POSICIONAMENTO DO INSTRUMENTO
No caso de multímetros, a posição de trabalho correta é horizontal.
Instrumentos como o osciloscópio que não têm peças móveis, podem operar em qualquer posição sem prejuízo para a indicação. Contudo, o operador deve procurar posicionar este tipo de instrumento de forma a ter visibilidade perfeita para a leitura.
POSICIONAMENTO DO OBSERVADOR
Outro fator de grande importância para a maior exatidão de uma medição é o posicionamento do observador para realizar a leitura.
Bibliografia