INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RIO GRANDE DO SUL CAMPUS RIO GRANDE INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL

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1 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RIO GRANDE DO SUL CAMPUS RIO GRANDE INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL

2 Aula 5 2

3 GRANDEZAS ELÉTRICAS 3

4 GRANDEZAS ELÉTRICAS A medição elétrica permite obter resultado para as seguintes principais grandezas: Corrente Elétrica Tensão Elétrica Resistência Elétrica Potência Elétrica Capacitância Indutância Frequência Fator de Potência 4

5 INSTRUMENTOS ANALÓGICOS E DIGITAIS Analógicos: Eletromecânicos utilizam geralmente um ponteiro deslocando-se sobre uma escala para indicar a medida

6 INSTRUMENTOS ANALÓGICOS E DIGITAIS Digitais: Eletrônicos Geralmente utilizam dígitos para indicar a medida.

7 MEDIDORES DE GRANDEZAS ELÉTRICAS É necessário que ao se efetuar uma medição se tenha em mente a necessidade de se optar por um instrumento adequado a medição que se deseja efetuar. 7

8 MEDIDORES DE GRANDEZAS ELÉTRICAS Os principais Instrumentos de Medição de grandezas elétricas são: Galvanômetro Amperímetro Voltímetro Ohmímetro Wattímetro Frequencímetro Medidor de fator de potência: Cossefímetro Capacímetro Indutímetro Osciloscópio Transformadores de medida Terrômetro 8

9 GALVANÔMETRO É basicamente um medidor analógico. Ele é sensível a baixas correntes, mas com o uso de resistores, o galvanômetro é utilizado como sensor para medir correntes maiores, assim como tensão e resistência elétrica. Logo, o galvanômetro é a base para os amperímetros, voltímetros e ohmímetros. 9

10 GALVANÔMETRO Instrumento Básico do Galvanômetro: Bobina que pela passagem de corrente provoca um movimento numa parte móvel. Funciona como Voltímetro: acrescentando-se resistores em série. DIVISOR DE TENSÃO Funciona como Amperímetro: acrescentando-se resistores em paralelo. DIVISOR DE CORRENTE Funciona como Ohmímetro : acrescentando-se uma pilha. Esses componentes e suas ligações são selecionados por uma chave adequada, de modo a permitir a leitura da grandeza de interesse.

11 GALVANÔMETRO O problema começa pelo fato de que a corrente que o galvanômetro suporta é pequena. O galvanômetro pode ser de bobina móvel ou de ferro móvel. 11

12 GALVANÔMETRO DE BOBINA MÓVEL É usado na maioria dos instrumentos analógicos. Este instrumento foi aperfeiçoado pelo físico D Arsonval, e por esta razão é também conhecido como Sistema de D Arsonval. 12

13 GALVANÔMETRO Galvanômetro d Arsonval

14 GALVANÔMETRO DE BOBINA MÓVEL FUNCIONAMENTO: Quando uma corrente elétrica é aplicada na bobina (condutor) tem-se a interação entre essa corrente e o campo magnético gerado pelo imã.

15 GALVANÔMETRO DE BOBINA MÓVEL

16 GALVANÔMETRO DE BOBINA MÓVEL O resultado positivo ou negativo (±) indica que o sentido da torção dependerá do sentido da corrente. Devido as suas características, este tipo de instrumento á apropriado para as leituras de valores pequenos de corrente. Atualmente são construídos aparelhos que chegam a medir valores da ordem de 10 μa. Para valores maiores são empregados derivadores Shunt que ampliam os valores de medição destes aparelhos para valores até A. 16

17 GALVANÔMETRO DE FERRO MÓVEL Estes medidores possuem Classe de Exatidão pior do que os medidores de bobina móvel e, por isso, são medidores mais baratos. São utilizados normalmente como equipamentos de painéis, como estabilizadores, geradores elétricos, entre outros. 17

18 GALVANÔMETRO DE FERRO MÓVEL Os galvanômetros do tipo ferro móvel são instrumentos de baixo custo mas em compensação sua precisão é ruim; por isso, são usados mais na indicação de faixas de trabalho ou simplesmente para saber se existe ou não um sinal elétrico. Exemplo: num determinado equipamento industrial, precisa-se saber se existe ou não voltagem. Não importa se o valor indicado é 108, 105, 124V. Sabe-se que o valor é em torno de 110V e que existe sinal elétrico.

19 AMPERÍMETRO Os amperímetros analógicos são instrumentos de medida de corrente que utilizam um galvanômetro como sensor. Para permitir a medida de correntes maiores que a corrente de fundo de escala, é necessário usar um divisor de corrente, que é nada mais que uma resistência R em paralelo (chamada de resistência Shunt). shunt consiste numa resistência de valor calculado, que desvia proporção conhecida da corrente para que o fundo da escala do instrumento seja ampliado.

20 AMPERÍMETRO

21 AMPERÍMETRO Através de associações (fórmulas) das correntes e resistência do circuito, se chega a corrente do circuito. Desta forma, se cria um número multiplicador para se atingir valores maiores de corrente.

22 AMPERÍMETRO Com um shunt que desvie 99% da corrente, podemos ampliar em 100 vezes a escala, ou seja, podemos usar um instrumento que alcance apenas 1 ma para medir correntes de até 100 ma.

23 AMPERÍMETRO Na figura ao lado, os shunts são comutados por meio de uma chave. A cada posição da chave, multiplicamos por 10 o alcance do instrumento. Se tivermos um microamperímetro de 0-1 ma, por exemplo, poderemos ter as novas escalas de: 0 10 ma, ma, 0 1 A.

24 AMPERÍMETRO O amperímetro deve ser ligado em série a um circuito, no ramo em que se deseja medir a corrente. Para que o amperímetro não interfira no Para que o amperímetro não interfira no resultado, é preciso que a resistência interna do amperímetro seja muito baixa (muito menor do que a resistência total do ramo em que ele está inserido).

25 AMPERÍMETRO OBS: com um amperímetro alicate, não há a necessidade de interromper o circuito para se medir a corrente.

26 VOLTÍMETRO Os voltímetros analógicos são instrumentos de medida de tensão que também utilizam um galvanômetro como sensor. Para poder medir tensões maiores do que a Para poder medir tensões maiores do que a tensão do fundo de escala do galvanômetro, é necessário usar um divisor de tensão, que é nada mais que um resistor R colocado em série.

27 VOLTÍMETRO Note que, com o resistor R, a tensão entre os terminais fica dividida entre o resistor e o galvanômetro, por isso o nome divisor de tensão.

28 VOLTÍMETRO O circuito foi montado para que 90% da tensão fique sobre o resistor e 10% sobre o instrumento, multiplicando por 10 seu fundo de escala. O resistor, que é ligado em série com o instrumento para multiplicar seu alcance na faixa de tensões, é denominado "multiplicador".

29 VOLTÍMETRO Quando se deseja medir a diferença de potencial em um elemento de um circuito, o voltímetro deve ser conectado em paralelo com o mesmo. No entanto, como a resistência interna do voltímetro não é infinita, o voltímetro drena uma parte da corrente que passaria pelo elemento, o que pode afetar as características do circuito. Para minimizar este efeito, a resistência interna do voltímetro deve ser muito alta (muito maior do que a do elemento conectado em paralelo), de modo que a corrente drenada pelo mesmo seja desprezível.

30 VOLTÍMETRO

31 OHMÍMETRO A partir do Galvanômetro, basta adicionar uma bateria em série. A resistência a ser medida fecha o circuito. O Ohmímetro é o instrumento utilizado para O Ohmímetro é o instrumento utilizado para medição de resistência elétrica.

32 OHMÍMETRO A bateria que compõem o ohmímetro envia uma corrente através do resistor a ser medido. Esta corrente é indicada pelo galvanômetro em série com o circuito. O instrumento mede, naturalmente, a corrente que circula através do resistor R. Como a corrente circulante é relacionada de forma inversa com a resistência a ser medida, devido a lei de Ohm V=R.I, pode-se graduar a escala para que o valor da resistência seja lida diretamente 32

33 OHMÍMETRO Observações na hora de medir: NÃO PODE ligar o ohmímetro em um circuito energizado, nem conectado a outros elementos do circuito. Calibrar antes de sua utilização. Checar 0Ω com as ponteiras em curto circuito e não coloque o dedo (ou feche o circuito pelo corpo).

34 MULTÍMETRO Em eletricidade existem três grandezas básicas (tensão, corrente e resistência elétrica) que o multiteste ou multímetro mede com precisão e, baseados nelas, podemos empregar este instrumento numa infinidade de aplicações. Galvanômetro Tipo Bobina Móvel: mede Valor Médio Galvanômetro de Ferro Móvel: mede Valor RMS

35 MULTÍMETRO O tipo mais comum de multímetro é o que faz uso de um indicador de bobina móvel e que tem seu aspecto mais comum mostrado na figura ao lado. Conforme podemos ver, sobressai o instrumento indicador, onde existem diversas escalas para as grandezas que são medidas.

36 MULTÍMETRO A seleção das grandezas que são medidas, ou das escalas, é feita ou por meio de uma chave seletora ou, então, por meio da troca de posições dos pinos das pontas de provas. Um tipo mais moderno de multímetro é o digital (figura ao lado). Neste multímetro, os valores das grandezas medidas são mostrados diretamente por meio de dígitos e a seleção das escalas é feita por meio de botões no painel.

37 WATTÍMETRO O wattímetro, instrumento utilizado para medição de potência, nada mais é do que a combinação de um voltímetro e um amperímetro. A corrente medida é multiplicada pela tensão também medida e o resultado é a potência (P = V x I). O procedimento de medição de potência é mostrado na figura abaixo: 37