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Medidas Elétricas – ELE505 Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI Prof. Frederico Oliveira Passos (fopassos@gmail.com) Aula 06 – 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) montangem 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 X I 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) mailto:fopassos@gmail.com
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