Instrumentos de medidas Elétricas
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).
Campo Magnético
Regra da Mão Direita
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.
Magnetização
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.
Instrumento de Bobina Móvel Imã Permanente
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.
Instrumento de Bobina Móvel Imã Permanente
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
Galvanômetro Ferro Móvel
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.
Galvanômetro Ferro Móvel
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.
Galvanômetro Ferro Móvel
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.
Galvanômetro Ferro Móvel