Instituto Politécnico de Tomar. Escola Superior de Tecnologia de Tomar. Departamento de Engenharia Electrotécnica ELECTRÓNICA DE INSTRUMENTAÇÃO

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Cássio Domingues Schmidt
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1 Instituto Politécnico de Tomar Escola Superior de Tecnologia de Tomar Departamento de Engenharia Electrotécnica EECTRÓNICA DE INSTRUMENTAÇÃO Trabalho Prático N.º 2 MEDIÇÃO DO VAOR DA INDUTÂNCIA DE UMA BOBINE Efectuado pelos alunos: Curso: Data: Grupo: 2007/2008

2 1 - Objectivos Medir o valor de uma indutância,, por meio de dois métodos alternativos: método do voltímetro e amperímetro e método (vectorial) dos três voltímetros. Sensibilização para a necessidade de se ectuar a medição em corrente alternada, AC, e consequente determinação do valor, f, da frequência. Constatar que o método vectorial nos permite obter um valor mais preciso de à custa do uso de mais equipamento. aso a bobine possua núcleo de ferro, verificar que a sua resistência, R, medida em corrente alternada é superior ao valor medido em corrente contínua. 2 - Esquemas de ligação 3 - ista de material 1 - Multímetro Electronico 1 Gerador de funções 1 Resistencia 56 ohm 1 - Bobine: Balastro de lâmpada fluorescente, U n =250 V ; I n =0.29 A ; cosϕ=0.5i ; f n =50 Hz 4 - Dimensionamento Considerando que tem uma onda sinusoidal com amplitude máxima 20V, sem componente contínua (DC OFFSET) e sem atenuação. Admita que a impedância da bobine a 50 Hz é Z = 500 (α = 80º ). Face a este valor calcule a impedância vista pela fonte:

3 X = Z.sen α = R = Z.cos α = ( ) 2 2 T F Z = R + R + X = Na posse do valor de Z T calcule o valor icaz da corrente previsível no circuíto: I = U Z = = ma T Escolha o calibre do amperímetro (em AC) para medir I. Calibre do amperímetro (AC): ma Na montagem do método vectorial (ou dos 3 voltímetros) comece por calcular o valor icaz da corrente sabendo que R=56. ( ) 2 2 T F Z = R + R + R + X = I = U Z = = ma F T U = R.I = 56 x = V R U = Z.I = 500 x = V ( α ) ( α ) 2 2 R U = U + U.cos + U.sen = V (ver o diagrama vectorial seguinte)

4 U U α U R Escolha o calibre do voltímetro para medir as três tensões Valor icaz (V) Calibre voltímetro-ac U R U U 5 - Procedimento experimental Inicie o seu trabalho com a medição de R DC, em corrente contínua, fazendo uso do ohmímetro (utilize o calibre do dimensionamento). A bobine (balastro) está preparada para funcionar a uma tensão de 220 V AC. No entanto a experiência em corrente alternada, AC, será ectuada com uma tensão reduzida ( U pp =20 V) por razões de segurança do operador. Por este motivo, utiliza-se o gerador de funções com uma frequência de 50 Hz. Ajuste o offset do gerador para 0V U V. DC 0 Utilize a amplitude maxima de saida em todas as montagens. Meça o valor icaz da onda de saida. Tendo o gerador completamente regulado, realize a montagem seguinte (na qual os aparelhos devem estar nos calibres de dimensionamento) e registe os valores icazes da tensão e da intensidade de corrente. Faça a medição do valor da resistência R (56 ) com o ohmímetro. Posteriormente, ectue a montagem do esquema abaixo:

5 Finalmente, aplique o voltímetro aos terminais (A1,B1), para medir a tensão U, aos terminais (A2,B2), para medir U R, e aos terminais (A3,B3), para medir U. Teoricamente, nesta montagem deveriam empregar-se três voltímetros para ectuar a medição em simultâneo de U, U R e U. Utilizando apenas um voltímetro poupa-se equipamento e o erro de medição é sempre no mesmo sentido (indicação superior ou inferior ao verdadeiro valor). Neste caso é necessário admitir que as tensões estão estabilizadas, o que é fácil de obter se as leituras forem ectuadas após um pequeno tempo de espera (um a dois minutos) após a ligação do gerador aos componentes. 6 - Quadro de resultados R = DC f (Hz) U (V) I (ma) (H) Z = U I = X = Z 2 - R 2 = DC = X 2. π.f = 2. π. = H f (Hz) U (V) U R (V9 U (V) R () R ( ) AC (H) I = U R R = ma cos α = U - U - U 2. U.U 2 2 R R 2 α = º

6 Z = U I = R = Z.cos α = x = AC X = Z.sen α = x = = X 2. π.f = 2. π. = H 7 - Conclusões Comparando os resultados R e R DC AC que conclusões tira? Se a frequência utilizada fosse o dobro, 100 Hz em vez de 50 Hz, o que aconteceria ao valor de R AC, seria superior ou inferior ao valor registado a 50 Hz? Tendo em conta a relação entre R e R DC AC, o que lhe parece o valor da indutância determinado com base em R DC, é um valor determinado com muita ou pouca precisão? Se a bobine tivesse núcleo de ar os valores de R e R DC AC estariam próximos e nessa situação o erro na determinação de pelo método do voltímetro e amperímetro seria menor. No entanto, por uma questão de generalidade, indique qual dos métodos utilizaria para determinar o valor da indutância de uma bobine qualquer? Se o valor da resistência R variar consideravelmente com a temperatura, ou seja com a passagem da corrente, acha que tal facto compromete os resultados? Qual dos parâmetros R AC ou é determinado com maior grau de incerteza?

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