Instrumentos Elétricos de Medição

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Universidade Estácio de Sá
Eletricidade Aplicada
Professor:
Trabalho: Instrumento de Medições
Alunos: 
Henry Silva Vieira
Matricula: 201102120197
Adhara Magalhães Maciel
Matricula: 200801115887
Finalidade:
Os instrumentos elétricos de medida são largamente utilizados em laboratórios de ensino. Esses equipamentos são utilizados para obtenção de valores de várias grandezas que estão envolvidas num circuito elétrico. Com os aparelhos apropriados podemos fazer medidas de corrente elétrica, voltagem e resistência elétrica.
Características:
Os dados característicos dos instrumentos elétricos de medição são definidos na norma NBR 5180 (1981). Alguns dados característicos essenciais necessários para a utilização correta dos instrumentos elétricos de medição são transcritos a seguir.
1)	Natureza do instrumento: é a característica que o identifica de acordo com o tipo de grandeza mensurável pelo mesmo.
2)	Natureza do conjugado motor: caracteriza o princípio físico de funcionamento do instrumento; caracteriza o efeito da corrente elétrica aproveitado no mesmo.
3)	Calibre do instrumento: é o valor máximo, da grandeza mensurável, que o instrumento é capaz de medir. Há dois casos a considerar: instrumento de um só calibre; e instrumento de múltiplo calibre. Neste último caso, o valor de uma grandeza medida num dos calibres será obtida pela seguinte relação:
4)	Classe de exatidão do instrumento: representa o limite de erro, garantido pelo fabricante do instrumento, que se pode cometer em qualquer medida efetuada com este instrumento. A classe de exatidão é representada pelo “índice de classe”, um número abstrato, o qual deve ser tomado como uma percentagem do calibre do instrumento. Obs.: uma prática usual é selecionar um instrumento de calibre tal que o valor medido se situe no último terço da escala.
5)	Discrepância: é a diferença entre valores medidos para a mesma grandeza.
6)	Sensibilidade: característica de um instrumento de medição que exprime a relação entre o valor da grandeza medida e o deslocamento da indicação.
7)	Resolução: menor incremento que se pode assegurar na leitura de um instrumento, o que corresponde à menor divisão marcada na escala do instrumento.
8)	Repetibilidade: propriedade de um instrumento de, em condições idênticas, indicar o mesmo valor para uma determinada grandeza medida.
9)	Mobilidade: menor variação da grandeza medida capaz de causar um deslocamento perceptível no ponteiro ou na imagem luminosa.
10)	Perda própria: potência consumida pelo instrumento correspondente à indicação final da escala, correspondente ao calibre.
11)	Eficiência de um instrumento: é a relação entre o seu calibre e a perda própria.
12)	Rigidez dielétrica: caracteriza a isolação entre a parte ativa e a carcaça do instrumento. A rigidez dielétrica é expressa por um certo número de quilovolts, chamado de “tensão de prova” ou “tensão de ensaio”, o qual representa a tensão máxima que se pode aplicar entre a parte ativa e a carcaça do instrumento sem lhe causar danos.
3 – Equipamentos de Medições
Amperímetro 
 
O amperímetro é um instrumento utilizado para fazer a medida da intensidade no fluxo da corrente elétrica que passa através da sessão transversal de um condutor. A unidade usada é o Ampère.
Como a corrente elétrica passa através dos condutores e dispositivos ligados a eles, para aferir a corrente que passa por alguma região de algum circuito, deve-se colocar o amperímetro em série com esta, sendo necessário abrir o circuito no local da medida. Por isso, para as medições serem precisas, é esperado que o amperímetro tenha uma resistência muito pequena comparada às do circuito.
Amperímetros podem medir correntes contínuas ou alternadas. Dependendo da qualidade do aparelho, pode possuir várias escalas que permitem seu ajuste para medidas com a máxima precisão possível.
Na medição de corrente contínua, deve-se ligar o instrumento com o pólo positivo no ponto de entrada da corrente convencional, para que a deflexão do ponteiro seja para a direita.
O amperímetro analógico nada mais é do que um galvanômetro adaptado para medir correntes de fundo de escala maiores que a sua corrente de fundo de escala, do galvanômetro, IGM. Por isso, é necessário desviar a sobrecorrente, formando um divisor de corrente com o galvanômetro em paralelo com uma resistência denominada shunt (desvio) RS. Sendo ainda:
A corrente de fundo de escala do amlperímetro IA;
A sobrecorrente IS;
A resistência interna do galvanômetro RG;
A resistência interna do amperímetro RIA.
Temos que:
 R_S = R_G \cdot i_{gm} / ( I_A - I_{GM} ) 
E temos que:
 R_{IA} = R_G \cdot R_S / ( R_G + R_S ) 
O valor da resistência interna do amperímetro é um dos fatores importantes que está relacionado ao erro de medida do instrumento. A medida de corrente é feita intercalando-se o amperímetro em série com o circuito no qual deseja-se medi-la. Portanto, o amperímetro ideal é aquele que possui resistência interna nula. Como isso é impossível, ao se fazer uma medida de corrente, introduz-se um erro devido à modificação causada no circuito pela resistência interna do amperímetro. A tolerância da resistência shunt é outro fator que está relacionado ao erro de medida do instrumento. Em geral, os instrumentos de medidas são construídos com resistores de precisão, com tolerâncias de 1%.
Voltímetro 
O voltímetro é um aparelho que realiza medições de tensão elétrica em um circuito e exibe essas medições, geralmente, por meio de um ponteiro móvel ou um mostrador digital, de cristal líquido (LCD) por exemplo. A unidade apresentada geralmente é o volt.
Muitos voltímetros, na verdade, não são nada mais do que amperímetros com alta resistência interna. O projeto dos voltímetros é tal que, com sua alta resistência interna, introduzam o mínimo de alterações no circuito que está sendo monitorado. Assim como um amperímetroindica a corrente que passa por ele, um voltímetro indica a tensão entre seus terminais.
O galvanômetro de bobina móvel é um exemplo deste tipo de voltímetro.
Para aferir a diferença de tensão entre dois pontos de um circuito, convém colocar o voltímetro em paralelo com a seção do circuito compreendida entre estes dois pontos. Por isso, para as medições serem precisas, é esperado que o voltímetro tenha uma resistência muito grande comparada às do circuito.
Voltímetros podem medir tensões contínuas ou tensões alternadas, dependendo das qualidades do aparelho.
Pode-se também implementar um voltímetro através do uso de um potenciômetro linear. Este tipo de voltímetro é chamado de passivo.
Ohmímetro 
 
Um Ohmímetro é um instrumento de medida elétrica que mede a resistência elétrica, ou seja, a oposição à passagem da corrente elétrica.
O modelo original de um ohmímetro provinha de uma pequena bateria que aplica uma tensão à resistência. É usado um galvanômetro para medir a corrente elétrica através da resistência. A escala do galvanômetro era marcada em ohms, porque a tensão fixa da bateria garantia que, conforme a resistência diminuísse, a corrente através do medidor aumentaria.
Um tipo de ohmímetro mais preciso possui um circuito eletrônico que fornece uma corrente constante I através da resistência, e outro circuito mede a tensão V (o V é usado pela física, mas os técnicos em eletrônica usam "E" ou "U") sobre a resistência. De acordo com a seguinte equação, derivada da Lei de Ohm, o valor de resistência é dado por:
 R = \frac{V}{I} 
Para medições de alta precisão, os ohmímetros citados acima são inadequados. Isto é devido ao medidor ler a soma das resistências do fio condutor da resistência sendo medida. Para reduzir este efeito, um ohmímetro de precisão tem quatro terminais, chamados contatos de Kelvin. Dois terminais transportam a corrente do medidor, enquanto os outros dois permitem medir a tensão diretamente sobre o resistor. Assim, qualquer queda de tensão através da resistência do primeiropar de fios é ignorada por esse tipo de medidor.
 Galvanómetro ou Galvanômetro 
 
O galvanómetro ou galvanômetro é um instrumento que pode medir correntes eléctricas de baixa intensidade, ou a diferença de potencial eléctrico entre dois pontos. 
O multímetro analógico, o principal instrumento de teste e reparo de circuitos electrónicos, consiste basicamente de um galvanómetro, ligado a uma chave seletora, uma bateria e vários resistores internos, para optarmos pelo seu funcionamento como amperímetro, ohmímetro ou voltímetro. Os multímetros com galvanômetro são chamados de multímetros analógicos, em oposição aos multímetros digitais, que possuem um mostrador de cristal líquido.
O galvanómetro mais comum é o tipo conhecido como bobina móvel: uma bobina de fio muito fino é montada em um eixo móvel, e instalada entre os pólos de um ímã fixo. Quando circula corrente eléctrica pela bobina, se forma um campo magnético que interage com o campo do íman, e a bobina gira, movendo um ponteiro, ou agulha, sobre uma escala graduada. Como o movimento do ponteiro é proporcional à corrente elétrica que percorre a bobina, o valor da corrente é indicado na escala graduada. Através de circuitos apropriados, o galvanômetro pode ler outras grandezas eléctricas, como tensão contínua, tensão alternada, resistência, potência, e outras.
Outro tipo de galvanómetro é o de ferro móvel: neste, a bobina é fixa, envolvendo uma pequena peça de ferro ligada ao ponteiro, e capaz de girar conforme o campo magnético produzido pela bobina. O galvanómetro de ferro móvel é pouco usado, por ser menos sensível que o de bobina móvel, mas possui as vantagens de ser mais barato, mais robusto, e funcionar tanto com corrente contínua como com corrente alternada.
Frequencímetro
O Frequencímetro é um instrumento eletrônico utilizado para medição da frequência de um sinal periódico.
A unidade de medida utilizada é o hertz (símbolo Hz).
Um Frequencímetro possui um mostrador digital que pode ser em cristal líquido ou de LEDS, informando a frequência medida em Hz, kHz, MHz e GHz, conforme a escala utilizada.
Muitos Frequencímetro podem medir também o período do sinal medido (em segundos, milissegundos, microssegundos, nano segundos).
Os frequencímetros eletrônicos digitais fazem uso de uma base de tempo precisa (um cristal de quartzo) e circuitos contadores digitais para realizar a medição da freqüência. São muito utilizados em laboratórios de eletrônica e medição em campo.
Além dos frequencímetros digitais, existem os eletromecânicos, usados para medir a baixa freqüência da rede elétrica. Estes se compõem de barras de ferro doce, que vibram em determinadas freqüências de ressonância e são instalados em painéis de equipamentos elétricos.
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.