Instrumentos de medidas Elétricas

Transcrição

1 Instrumentos de medidas Elétricas

2 Introdução Os instrumentos elétricos empregados na medição das grandezas elétricas apresentam um conjunto móvel que é deslocado aproveitando um dos efeitos da corrente elétrica; 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. Os instrumentos mais utilizados em medidas elétricas são os instrumentos de Bobina Móvel Imã Permanente (BMIP) e os de Ferro Móvel (FM).

3 Campo Magnético

4 Regra da Mão Direita

5 Regra da Mão Direita Dispondo o polegar da mão direita ao longo do condutor, no sentido da corrente, o dedo indicador no sentido do campo e o "maior de todos" o dedo que indica o sentido da força.

6 Magnetização

7 Galvanômetro No caso dos instrumentos analógicos a base de seu funcionamento é um medidor de correntes muito baixas chamado de Galvanômetro de Bobina Móvel ou Galvanômetro de D'Arsonval, o qual consiste de uma bobina que pode ser movimentada e que está colocada entre os pólos de um imã.

8 Instrumento de Bobina Móvel Imã Permanente

9 Galvanômetro Partes Principais Imã permanente de peças polares cilíndricas, fornecendo no entreferro uma indução magnética de cerca de 0,125 Wb/m2; Núcleo cilíndrico de ferro doce, com a finalidade de tornar radiais as linhas de fluxo magnético. Quadro retangular de metal condutor, em geral feito de alumínio, com a finalidade de servir de suporte à bobina e produzir amortecimento por corrente de Foucault (corrente parasita). Bobina de fio de cobre, enrolada sobre o quadro de alumínio, por onde circulará a corrente a medir.

10 Instrumento de Bobina Móvel Imã Permanente

11 Bobina Móvel Quando um condutor é percorrido por uma corrente I, na presença de um campo magnético (B), fica submetido a uma força F cujo sentido é dado pela regra da mão direita, e cujo módulo é dado por : F = B.I.L.sen(α); onde L é o comprimento do condutor sob a ação do campo magnético B, e α é o angulo entre B e a direção I.L no espaço.

12 Bobina Móvel Assim a corrente I a medir, ao percorrer a bobina B vai dar origem às forças F. Deste modo, percebe-se que se a corrente I mudar de sentido, F também mudará de sentido, fazendo com que o ponteiro se desloque no sentido de 0 para 1 ou no sentido de 0 para 2. Se I mudar de sentido muito rapidamente, as forças F mudarão também de sentido, mas o conjunto mecânico não acompanhará essa mudança, devido à sua inércia, ou seja, o sistema não serve para medidas na freqüência industrial (50-60 Hz).

13 Bobina Móvel Vantagens Baixo consumo próprio. Alta sensibilidade. Uniformidade da escala e possibilidade de escalas bastante amplas. A possibilidade de um simples instrumento ser utilizado com Shunts e resistores série apropriados, para cobrir uma ampla gama de correntes e tensões. Livre de erros devido à histerese e campos magnéticos externos.

14 Bobina Móvel Vantagens Amortecimento perfeito, simplesmente obtido por correntes parasitas no metal (carretel de alumínio), que suporta e forma a bobina móvel. Excelente precisão. Escala Uniforme.

15 Bobina Móvel Desvantagens Só são usados em corrente contínua. São instrumentos polarizados. Construção complexa e sensível. Devido a sua alta sensibilidade, danifica-se muito rapidamente, caso não seja utilizado com muito cuidado.

16 Galvanômetro Ferro Móvel Também conhecidos como instrumentos ferromagnéticos ou eletromagnéticos. O seu princípio de funcionamento é baseado na ação do campo magnético, criado pela corrente a medir percorrendo uma bobina fixa, sobre uma peça de ferro doce móvel. Existem dois tipos de instrumentos básicos: Instrumento de atração ou de núcleo mergulhador ; Instrumento de repulsão ou de palheta móvel.

17 Galvanômetro Ferro Móvel A corrente I circulando pela bobina fixa, faz surgir um campo magnético que atrai o núcleo de ferro doce, dando uma leitura proporcional a corrente circulante. A figura a seguir representa de forma esquemática um instrumento de ferro móvel: A) representa a bobina magnetizante; B) representa a placa de ferro fixa; representa a placa de ferro móvel, acoplada ao ponteiro.

18 Galvanômetro Ferro Móvel

19 Galvanômetro Ferro Móvel Quando colocado no interior de uma bobina duas laminas de ferro, com a passagem da corrente elétrica, as duas lâminas terão identidade de polarização, isto é, haverá formação de pólos iguais nos seus extremos. Portanto, as duas lâminas terão a repelirse, uma vez que, pela lei de atração e repulsão, pólos iguais se repelem.

20 Galvanômetro Ferro Móvel

21 Galvanômetro Ferro Móvel Note que quando a corrente elétrica circula pela bobina A, será formada um campo magnético, que magnetizará as placas B e C. Como estas placas estão alinhadas na mesma direção, elas se magnetizarão com pólos iguais. Por isso a placa móvel C tenderá se afastar (repulsão) da placa fixa B, arrastando consigo o ponteiro.

22 Galvanômetro Ferro Móvel

23 Galvanômetro Ferro Móvel O afastamento da placa móvel C da placa fixa B será maior ou menor, de acordo com o valor da corrente que estiver circulando pela bobina. Os instrumentos de medida elétrica tipo ferro móvel funcionam tanto em corrente contínua como em corrente alternada.

24 Galvanômetro Ferro Móvel