Aula 3 - Medidas Elétricas

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MEDIDAS EM ENGENHARIA ELETRICA
5.    INSTRUMENTOS INDICADORES ELETROMECÂNICOS.
6.  INSTRUMENTO DE BOBINA MÓVEL A IMÃ PERMANENTE.
7.  INSTRUMENTOS ELETROSTÁTICOS, DE FERRO MÓVEL E ELETRODINÂMICOS;
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São características essenciais dos instrumentos elétricos de medição para uma utilização correta dos mesmos.
Quanto à grandeza a ser medida:
 amperímetro: para a medida de corrente;
voltímetro: adequado para a medida de tensão; 
wattímetro: capaz de medir potência ativa; 
varímetro: para a medida de potência reativa; 
CLASSIFICAÇÃO DOS INSTRUMENTOS ELÉTRICOS
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Categorias 
Quanto à grandeza a ser medida (cont.) 
fasímetro (ou cosifímetro): apropriado para a medida de defasagem (cos φ); 
ohmímetro: para a leitura de resistência; 
capacímetro: capaz de medir capacitância; 
frequencímetro: que mede frequência.
OBS: Podem ser de operação em CC ou CA.
CLASSIFICAÇÃO DOS INSTRUMENTOS ELÉTRICOS
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Categorias 
Quanto à forma de apresentação dos resultados: 
Analógicos 
Digitais
CLASSIFICAÇÃO DOS INSTRUMENTOS ELÉTRICOS
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Para verificação do correto funcionamento de um circuito elétrico, comparar com os valores pré-definidos de projeto, estabelecer comparações para proteção ou realizar a tarifação, e necessário realizar medições das grandezas elétricas. Na medição elétrica as grandezas fundamentais são: 
• Corrente; 
• Tensão; 
• Frequência; 
• Potência. 
INSTRUMENTOS DE MEDIDAS ELÉTRICAS 
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Além disso, existem outras grandezas que podem ser medidas, tais como: 
• Resistência; 
• Capacitância; 
• Indutância; 
• Fator de potência; 
• Energia. 
INSTRUMENTOS DE MEDIDAS ELÉTRICAS 
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Como existem varias grandezas elétricas a serem medidas, os instrumentos dividem-se de acordo com a finalidade e quanto aos sistemas de medição com qual funcionam, podendo ser classificados: 
Quanto ao princípio de funcionamento 
Instrumentos eletromagnéticos; 
Instrumentos eletrodinâmicos; 
Instrumentos eletroquímicos; 
Instrumentos dinâmicos. 
CLASSIFICAÇÃO DOS INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO
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 Quanto à corrente 
o Instrumentos de corrente contínua - CC; 
o Instrumentos de corrente alternada - CA. 
 Quanto à grandeza a ser medida 
Amperímetros: para a medida de corrente; 
Voltímetros: adequado para a medida de tensão; 
Ohmímetros: para a leitura de resistência; 
Wattímetros: capa de medir a potência ativa; 
Varímetros: para a medida de potência reativa; 
Fasímetros: apropriado para a medida de defasagem (cosΦ); 
Frequencímetros: que mede a frequência
CLASSIFICAÇÃO DOS INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO
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Funcionamento 
Corrente I percorrer a bobina b dentro do campo magnético do imã permanente; 
A interação produz forças F que resulta num conjugado em relação ao eixo de rotação, fazendo a bobina girar; 
Este conjugado é chamado de “conjugado motor”;
GENERALIDADES SOBRE OS INSTRUMENTOS
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Funcionamento 
Mola m com uma extremidade presa ao eixo da bobina e a outra à carcaça do instrumento produzem tensão mecânica;
Opõe-se ao movimento de rotação da bobina, originando um “conjugado antagonista”;
GENERALIDADES SOBRE OS INSTRUMENTOS
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Tipos de Escalas 
Uniforme: todas as divisões são iguais ao longo de escala
DADOS CARACTERÍSTICOS
Quadrática: as divisões se ampliam no final da escala.
Uniforme: todas as divisões são iguais ao longo de escala
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Exatidão ou acurácia
Característica de um instrumento que exprime o afastamento entre a medida nele efetuada e o valor de referência aceito como verdadeiro. 
Ex: padrão = 1,000Ω; 
instrumento (1) = 1,010Ω 
instrumento (2) = 1,100Ω 
=> (1) é mais exato do que (2).
DADOS CARACTERÍSTICOS
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 Os instrumentos elétricos empregados na medição das grandezas elétricas apresentam um conjunto móvel que é deslocado aproveitando um dos efeitos da corrente elétrica: efeito térmico, efeito magnético, efeito dinâmico, etc. 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. 
O instrumento analógico tem como fundamentação básica a medida de corrente (amperímetro); adaptações feitas neste medidor permitem que seja usado para a medida de outras grandezas, como tensão e resistência. 
INSTRUMENTOS ELÉTRICOS DE MEDIÇÃO (ANALÓGICOS)
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Na parte interna de uma bobina, uma chapa de ferro doce fixa é montada em oposição a uma chapa móvel. Se na bobina circula corrente, então ambas as chapas são magnetizadas identicamente em relação aos pólos resultantes, e desta forma, se repelem. Quando se dá a inversão do sentido de circulação da corrente, na bobina, as chapas são novamente magnetizadas identicamente, e continuam se repelindo. Por isto, os instrumentos de ferro móvel são adequados para a medição, tanto de corrente quanto de tensão, em corrente contínua e em alternada. 
INSTRUMENTOS ELETROMAGNÉTICOS
INSTRUMENTO DE FERRO MÓVEL (FM) 
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Existem dois tipos de instrumentos básicos de ferro móvel: 
• Instrumento de “atração” ou de “núcleo mergulhador”: a corrente I circulando pela bobina fixa faz surgir um campo magnético que atrai o núcleo de ferro doce, dando a leitura proporcional à corrente circulante. 
INSTRUMENTOS ELETROMAGNÉTICOS
INSTRUMENTO DE FERRO MÓVEL (FM) 
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Instrumento de “repulsão” ou de “palheta móvel”: A corrente i, ao percorrer a bobina fixa, imanta as duas lâminas de ferro doce A1 e A2 no mesmo sentido, criando assim uma força de repulsão entre elas. A1 é fixa à bobina e A2 é móvel e solidária ao eixo, ao qual está também solidário o ponteiro. 
INSTRUMENTOS ELETROMAGNÉTICOS
INSTRUMENTO DE FERRO MÓVEL (FM) 
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No campo de um imã permanente, é montada uma bobina móvel, giratória, alternada por corrente elétrica. A corrente é levada até a bobina por meio de molas espiras, que simultaneamente desenvolvem o conjugado de oposição ao deslocamento da bobina. A rotação da bobina e consequente deflexão do ponteiro são proporcionais à corrente o que faz com que os intervalos sobre a escala estejam igualmente distanciados. O ponto zero da escala pode tanto ficar no meio quanto na extremidade. Quando ocorre inversão do sentido de circulação da corrente, ocorre também a inversão da rotação da bobina ou da deflexão do ponteiro. Disto resulta que este instrumento apenas pode ser usado para medição de tensão ou corrente contínua. 
INSTRUMENTOS ELETROMAGNÉTICOS
INSTRUMENTO DE BOBINA MÓVEL E ÍMA PERMANENTE (BMIP) 
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O sistema de medição eletrodinâmico consiste de uma bobina móvel e uma fixa. Perante a passagem de determinada corrente, as bobinas apresentarão a mesma polaridade e assim levarão o ponteiro à deflexão, por repulsão. A corrente que alimenta a bobina móvel é levada a esta por meio de 2 molas espirais, que, simultaneamente, desenvolvem uma força contrária ao deslocamento angular. 
INSTRUMENTOS ELETROMAGNÉTICOS
 INSTRUMENTOS ELETRODINÂMICOS 
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Numa inversão do sentido da corrente, ambas as bobinas invertem ao mesmo tempo a sua polaridade. Com isto, as condições de repulsão entre as bobinas não se alteram e a deflexão do ponteiro se dá sempre para o mesmo lado. Por esta razão, o instrumento pode ser utilizado tanto em corrente contínua quanto alternada. 
Usado como amperímetro ou como voltímetro, ambas as bobinas são ligadas em série ou, perante correntes muito elevadas, são ligadas em paralelo. A principal aplicação deste tipo de instrumento é encontrada nos medidores de potência (Wattímetros). Como a potência é obtida do produto da tensão pela corrente, a bobina fixa é dimensionada como bobina de corrente, e a móvel como de tensão. A potência, em watts, pode assim ser obtida diretamente por simples leitura. Na medição de potências em corrente alternada, a potência indicada é a potência útil, porque apenas aquela parte da corrente efetuará um trabalho, que estiver em fase com a tensão, e assim seu valor (P = U x I x cosϕ). 
INSTRUMENTOSELETROMAGNÉTICOS
 INSTRUMENTOS ELETRODINÂMICOS 
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Este instrumento se compõe de um corpo de ferro quadripolar, que possui dois pares de bobinas cruzadas entre si. No circuito de corrente de um destes pares de bobinas, inclui-se uma indutância. Disto resulta um deslocamento de fase entre os pares de bobinas e desta forma, a existência de um campo girante. Um tambor de alumínio, montado de tal modo que apresente um movimento giratório, fica sob 
efeito indutivo deste campo girante. As correntes induzidas neste tambor desenvolvem um conjugado e, com isto, uma deflexão do ponteiro. A força contrária a esta deflexão é conseguida da ação das molas espirais. 
INSTRUMENTOS ELETROMAGNÉTICOS
 INSTRUMENTOS DE INDUÇÃO
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O instrumento de indução, também chamado de instrumento de campo girante ou instrumento de Ferraris, apenas pode ser usado para corrente alternada. 
INSTRUMENTOS ELETROMAGNÉTICOS
 INSTRUMENTOS ELETRODINÂMICOS 
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Entre os polos de um imã permanente, duas bobinas interligadas entre si, porém cruzadas, estão dispostas de tal forma que possam girar. Cada uma das bobinas é ligada à determinada tensão. Por esta razão, cada uma das bobinas influi com certa força magnética sobre o imã permanente. 
INSTRUMENTOS ELETROMAGNÉTICOS
 INSTRUMENTOS DE BOBINAS CRUZADAS 
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INSTRUMENTOS ELETROQUÍMICOS 
 
SISTEMA DE MEDIÇÃO COM FIO TÉRMICO
Neste instrumento, é utilizada a dilatação que um fio fino sofre devido ao calor originado pela passagem da corrente. Fixa-se um fio de tração a um fio esticado de platina-irídio, estando o fio de tração fixo a uma mola, passando por um rolo ou bobina. Quando da dilatação do fio térmico, a bobina é movimentada pela ação da mola, e o ponteiro é ativado, deslocando-se. 
O instrumento é adequado para corrente contínua e alternada, sendo empregado, sobretudo nas medições em alta frequência. 
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INSTRUMENTOS DINÂMICOS 
 
INSTRUMENTO ELETROSTÁTICO
O funcionamento deste instrumento baseia-se na atração recíproca de corpos eletricamente carregados, com polaridades contrárias. O instrumento se compõe de placas fixas e móveis, às quais é ligada a tensão a ser medida. Sobre o eixo do disco móvel, é montado um ponteiro. Uma mola atua no sentido contrário ao deslocamento deste. 
 Instrumentos eletrostáticos se destinam especificamente à medição de tensões elevadas, pois apenas estas são capazes de desenvolver um conjugado suficientemente elevado. O instrumento pode ser usado tanto em corrente contínua, quanto em corrente alternada. 
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INSTRUMENTO DE LÂMINAS VIBRANTES 
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A utilização correta dos instrumentos de medidas elétricas depende da escolha dos instrumentos. Isto permite a medida correta das grandezas sem por em risco a vida do operador e a integridade do equipamento. Para tanto, deve-se observar os símbolos gravados nos visores. As tabelas a seguir ilustram alguns dos símbolos frequentemente utilizados em medidas elétricas e nos diagramas dos circuitos elétricos.
SIMBOLOGIA PARA INSTRUMENTOS DE MEDIDA
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SIMBOLOGIA PARA INSTRUMENTOS DE MEDIDA
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SIMBOLOGIA PARA INSTRUMENTOS DE MEDIDA
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SIMBOLOGIA PARA INSTRUMENTOS DE MEDIDA
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SIMBOLOGIA PARA INSTRUMENTOS DE MEDIDA
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Para fixar a ideia, vamos dar um exemplo:
SIMBOLOGIA PARA INSTRUMENTOS DE MEDIDA
Significado: instrumento de ferro móvel, para correntes contínua e alternada, classe de exatidão 1, deve ser utilizado com o mostrador na posição horizontal, tensão de ensaio 2kV .
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SIMBOLOGIA PARA INSTRUMENTOS DE MEDIDA
Ir Apostilha
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