B.8 MEDIDAS DE TENSES E CORRENTES . B.8.1 Nomenclatura e disposies tcnicas em instrumentao e medies. A ABNT (1) . Para estar lendo esta parte das instrues voc j deve estar executando a Segunda experincia. Considera-se que j possui alguma intimidade com o instrumento que manuseou . Na primeira experincia no foram citados termos tcnicos rigorosos, e foi adotada uma metodologia quase que intuitiva e com um linguajar informal, para no sobrecarregar o aluno . Nesta Segunda experincia CONTINUAREMOS COM A MESMA POLTICA, porm, em obedincia a ABNT, introduziremos uns poucos termos tcnicos, e acredite que ser o mnimo necessrio, da NBR 5456 (2) , NBR 6509 (3) e NBR 5180 (4) . Sempre que o termo existir na ABNT, e quando necessrio, o mesmo aparecer em negrito sublinhado e colocaremos uma nota de rodap com a sua identificao e significado. Observe como j adotamos esta metodologia NESSA PGINA quando citamos pela 1 vez a NBR 5456 , NBR 6509 e NBR 5180 . Procure sempre que possvel usar os termos da ABNT em suas explanaes pois, futuramente, em sua profisso isso ter caracter obrigatrio . B.8.2 ltimas observaes sobre a funo OHMS . Muito embora, nesse momento, estejamos tratando de medies de tenses e correntes, so importantes e oportunas as observaes seguintes: Os multmetros (5) , em sua esmagadora maioria, quando na funo ohms possuem a sua prpria fonte de energia conforme item B-1 pag. B.2 , geralmente uma pequena bateria, responsvel pelo seu adequado desempenho. O VOM que voc est utilizando possui internamente duas baterias de 1,5 Volts, conforme o esquema ao lado ( veja o esquema eltrico completo do multmetro pag. B.6 ) . O multmetro eletrnico genrico ( VOM com amplificador ) indicado na pag. B.6 tambm tem uma bateria. Por ser mais sensvel , um dos modelos disponveis no laboratrio usa somente uma bateria de 1,5 Volts no bloco de FUNES conforme o diagrama a baixo ( veja o esquema eltrico completo, pag. B.7 ). PORTANTO quando pensar em medir resistores em circuitos eltricos: B.8.2.a - Nunca utilize a funo OHMS de um instrumento de medio (6) `tipo multmetro quando o mesmo estiver conectado a um circuito que possua qualquer manifestao de energia eltrica . B.8.2.b - Caso o seu circuito possua fontes de energia ativas, tais como geradores ou baterias, voc ter que deslig-los e, por uma questo de segurana, desconect-los do circuito. B.8.2.c - Caso o seu circuito possua parmetros que armazenem energia, tais como INDUTNCIAS e, ou CAPACITNCIAS voc ter que retirar-lhes a energia, isto , descarreg-los (7) . 1 ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas - Fundada em 1940, o rgo responsvel pela normalizao tcnica no pas, fornecendo a base necessria ao desenvolvimento tecnolgico brasileiro. uma entidade privada, sem fins lucrativos, reconhecida como Frum Nacional de Normalizao -NICO - atravs da Resoluo n 07 do CONMETRO, de 24.08.1992 . Est situada no SINMETRO sob orientao direta do CNN Comit Nacional de Normalizao ou deste por meio do INMETRO Instituto Nacional de Metrologia , fazendo parte do SBN Sistema Brasileiro de Normalizao ( ver apostilha de Medidas Eltricas e Magntica 6 perodo ) 2 NBR5 456 ELETRICIDADE GERAL Terminologia . 3 NBR 6509 ELETROTCNICA E ELETRNICA INSTRUMENTOS DE MEDIO (6) Terminologia. 4 NBR 5180 INSTRUMENTOS ELTRICOS INDICADORES Especificao . 5 NBR 6590 4.5.13 MULTMETRO . Instrumento que, mediante comutao dos circuitos internos e das escalas (13) pode ser utilizado para medir diversas grandezas . 6 NBR 6509 4.1.1 INSTRUMENTO DE MEDIO Dispositivo destinado a detectar ou medir uma grandeza, ou fornecer uma grandeza para fins de medio. 7 As indutncias normalmente descarregam-se sem que haja necessidade de sua interveno. Sua preocupao deve ser exclusivamente com as capacitncias pois essas, normalmente, no conseguem se descarregar sem auxilio externo. bloco divisor de tenso mA 2,6 kW 25 mA 2 kW D1 D2 2 k 20 k W W 0,62 W 5,7 W 57 W 570 W 5,7 kW 2,7 kW 44 kW 4 kW 390 W 37,5 W x 1k x 100 x 10 x 1 0,6 A -, COM +, V, A, W BATERIA 2x 1,5 V bloco funo bloco miliampermetro ESQUEMA DO MULTMETRO MINIPA ET-304 NA FUNO OHMS Ajusta zero ohms OFF OHMS DCDC+ AC BATERIA 1,5 Volts 2 FUNO UERJ 2002 1 SEMESTRE ELETRICIDADE II APNDICE B INSTRUMENTAO pag. B.9 B.8.2.d - Agindo dessa forma voc est evitando a hiptese do circuito, estando energizado, forar para dentro do multmetro uma quantidade de energia maior que o mesmo poder manipular e que possivelmente ocasionar danos aos mesmos. B.8.2.e - Siga a seqncia, 1, 2, 3 indicada na figura ao lado. B.8.3 MEDIO (8) de tenses e correntes. Mtodos adequados. Instrumentos e seu emprego. Nas prximas experincias mediremos grandezas eltricas diferentes daquelas que tratamos na 1 . A forma de faz-lo tambm diferente. Compare o que ser, e como ser feito com aquilo que realizou na primeira experincia: fique atento. B.8.4 Princpios de funcionamento de voltmetros e ampermetros: B.8.4.a - O aparelho de medio quando na funo Volts ou Ampres uma carga pois extrai ( recebe ) uma pequena amostra da energia existente no circuito eltrico. B.8.4.b - O aparelho deve ser ajustado para receber a quantidade adequada, pois se receber energia ( potncia ) a menos fornecer valores imprecisos e, ou inexatos ( ver item B.8.8 pag. B.15 ) e se receber energia ( potncia ) em excesso possivelmente sofrer danos. Obs.1 Observe uma diferena com relao a primeira experincia, isto , na fun- o Ohms foi o aparelho quem forneceu energia ao circuito ( ver item B.1 pag. B-2 e B.8.2 pag. B-8 ) e nas prximas experincias o aparelho receber energia do circuito. Obs.2 Funcionalmente ( alm da ausncia da bateria explicada acima ) o esquema ao lado do VOM na funo CC difere do esquema na funo OHMS no bloco do miliampermetro pela ausncia do resistor varivel ( potencimetro ) que permite o ajuste de 0 ( zero ) ohms. B.8.5 Voltmetros: posio no circuito, conseqncias para o circuito . Ao extrair ou receber uma pequena amostra da energia existente no circuito eltrico, voltmetros e ampermetros so cargas e, portanto, os fabricantes sempre procuram faz-los de modo a perturbarem o mnimo possvel o circuito em que venham a ser conectados. Os voltmetros so conectados de modo a sentirem a ddp entre dois ns, ficando portanto, em paralelo com qualquer coisa que esteja ligada entre esses dois ns onde desejamos medir o potencial, e so feitos com a maior impedncia (9) possvel para no roubarem muita energia, pois, por exemplo, para um voltmetro na funo CC onde Z = R , P = V2 / R e para P ser o menor possvel, para qualquer V, R necessita ser o maior possvel. 8 NBR 6509 5.2.1 MEDIO Determinao do valor de uma grandeza, mediante o emprego de instrumentos e mtodos adequados. 9 NBR 5456 6.1.22 Impedncia (complexa) Grandeza complexa cujo mdulo o mdulo da impedncia, e cujo ngulo igual ao ngulo de fase da tenso, menos o ngulo de fase da corrente. IMPEDNCIA: entenda a palavra impedncia, nessa fase de seus estudos, como uma maneira algbrica prtica de representar-se simultaneamente os efeitos resistivos, indutivos e capacitivos dos parmetros eltricos em circuitos com tenses e correntes senoidais . Um conceito mais detalhado de impedncia ser desenvolvido posteriormente quando estudar Tenses e Correntes Senoidais . circuito em exame mA Z ligao de voltmetro a um circuito um bom voltmetro, quando comparado com o circuito, deve ocasionar o menor I , isto , deve possuir o maior |Z| possvel Em CC ZR Em CA |Z||R+jX| I circuito equivalente de um voltmetro . . :::: :::: :::: :::: ... Indutncia, capacitncia ( ver nota de rodap 6) Fonte CC VOM na Funo OHMS Rguas de terminais 1 - desligue o gerador 2 - desconecte o gerador 3 - descarregue os parmetros (geralmente s os capacitivos ON OFF 0,25 mA 2,6 kW 25 mA 2 kW D1 D2 1,14 MW 214 kW 10 2,5 1 4,6 kW 21,4 kW 43 kW 0,6 A -, COM Resistores do divisor de tenso Valores de tenso de fundo de escala bloco miliampermetro ESQUEMA DO MULTMETRO MINIPA ET-304 NA FUNO VOLTS CC 5,7 MW 50 250 & UP 21,4 MW DC 1kV Chave para ajuste de alcance ( fundo de escala ) +, V, A, W GJ N UERJ 2002 1 SEMESTRE ELETRICIDADE II APNDICE B INSTRUMENTAO pag. B.10 B.8.6 - O multmetro na funo volts CC . B.8.6.a - O VOM usado, na funo Volts CC ( VDC ) tem impedncias diferentes conforme os ajustes que forem feitos. No alcance de ( at ) 1 kV todos os resistores do divisor de tenso sero usados, totalizando 28,523 MW enquanto que no alcance de ( at ) 0,25 Volts somente a resistncia de 4,6 kW ser utilizada. A essas impedncias devemos adicionar a impedncia resultante do conjunto que est associado ao miliampermetro ( D1 , D2, o potencimetro de aferio de 2kW, e R interno do mA = 2,6 kW ) , que eqivalem a aproximadamente a 2,67 kW . Os demais valores esto indicados no quadro ao lado. B.8.6.b - O multmetro eletrnico genrico ( VOM com amplificador ) indicado na pag. B.6 , possui um comportamento diferente. Multmetros desse tipo costumam ter sua impedncia praticamente constante ao longo de toda a faixa de alcances. Um dos modelos disponvel no laboratrio, possui uma impedncia de 11 MW em qualquer alcance ( que vai de 1,5 Volts a 1500 Volts ) , isto , o circuito que est sendo testado o ver sempre como uma resistncia de 11 MW em paralelo, qualquer que seja o alcance utilizado. Consultando a tabela ao lado podemos verificar que o multmetro eletrnico mais sensvel ( possui impedncia interna maior ) que o VOM at o alcance de 250 Volts, somente sendo superado ( menos sensvel ) no alcance de 1kVolt. B.8.7 - O multmetro na funo volts CA . B.8.7.a - Da mesma forma que na funo Volts CC, o VOM quando usado, na funo Volts CA ( VAC ) tem impedncias diferentes conforme os ajustes que forem feitos. No alcance de ( at ) 1 kV todos os resistores do divisor de tenso sero usados, totalizando 12,658 MW enquanto que no alcance de ( at ) 2,5 Volts somente a resistncia de 23 kW ser utilizada. A essas impedncias devemos adicionar a impedncia resultante do conjunto que est associado ao miliampermetro ( D1 , D2, o potencimetro de aferio de 2kW, R interno do mA = 2,6 kW ) , alm dos diodos D3 e D4 que na funo CA so usados na retificao da senide e eqivalem a aproximadamente 8,67 kW . Os demais valores esto no quadro ao lado. 6.8.7.b - Tambm o multmetro eletrnico ( VOM com amplificador indicado na pag. B.6 ) , possui um comportamento diferente em CA . Da mesma forma que em CC multmetros desse tipo costumam ter sua impedncia praticamente constante ao longo de todas a faixa de alcances. O mesmo modelo citado acima, disponvel no laboratrio, possui uma impedncia composta de uma resistncia de 1 MW em paralelo com uma capacitncia C = 60 pF , em qualquer alcance ( que tambm vai de 1,5 Volts a 1500 Volts ) , isto , o circuito que est sendo testado o ver sempre como uma resistncia de 1 MW em paralelo com XC ( que depender da freqncia ) qualquer que seja o alcance utilizado ( figura ao lado ). Consultando a tabela acima podemos verificar que o multmetro eletrnico mais sensvel ( possui impedncia interna maior ) que o VOM at o alcance de 25 Volts, sendo superado ( menos sensvel ) nos alcances de 100 Volts, 250 Volts e 1kVolt. Mas enquanto o VOM foi projetado para operar somente em freqncias industriais ( 50 Hz ou 60 Hz ) o multmetro eletrnico ( conforme o manual do fabricante ) pode fazer medies em freqncias at 100 kHz . B.8.7.c - Nas medies de tenses CA, subtende-se que a forma de onda seja sempre senoidal, caso contrrio as medidas fornecidas por esses aparelhos no tero significado. B.8.7.d - Quando medimos tenses alternadas a capacitncia dos cabos, alm da capacitncia existente entre os diversos dispositivos internos ao voltmetro, devem ser avaliadas, pois ficaro em paralelo com todo o sistema de medida. B.8.7.e - O VOM que utilizamos indicado para medies CA , em freqncias industriais, 50 ou 60 Hz. A reatncia de C indicado na figura ao lado muito alta ( XC ) e seu efeito desprezvel . mA 1 kV=> 12,658 MW 250 V=> 3,158 MW 100 V=> 1,258 MW 25 V=> 0,308 MW 10 V=> 0,118 kW 2,5 V=> 23,000 kW R resultante do divisor de tenso para diversos ajustes ( alcances ) 8,67 kW R equivalente do comjunto do miliampermetro Miliampermetro ideal ( R=0 ) Circuito equivalente do VOM Na funo Volts CA ( VAC ) mA 1 kV=> 28,253 MW 250 V=> 7,123 MW 50 V=> 1,423 MW 10 V=> 0,283 MW 2,5 V=> 69,000 kW 1 V=> 23,000 kW 0,25 V=> 4,600 kW R resultante do divisor de tenso para diversos ajustes ( alcances ) 2,67 kW R equivalente do comjunto do miliampermetro Miliampermetro ideal ( R=0 ) Circuito equivalente do VOM Na funo Volts CC ( VDC ) circuito em exame mA Z Efeito da capacitncia dos cabos nas medies em CA I circuito equivalente de um voltmetro em CA C mA circuito equivalente de um voltmetro eletrnico para qualquer alcance em CC CA mA 11 M W 1 M W 60 pF Valores de tenso de fundo de escala ( alcance ) 2,5 mA 2,6 kW 25 mA 2 kW D1 D2 1,9 MW 950 kW 100 25 10 23 kW 95 kW 190 kW -, COM 0,6 A +, V, A, W Resistores do divisor de tenso bloco miliampermetro ESQUEMA DO MULTMETRO MINIPA ET-304 NA FUNO VOLTS CA 9,5 MW 250 1000 Chave para ajuste de alcance ( fundo de escala ) bloco funo da funo CA D4 D3 UERJ 2002 1 SEMESTRE ELETRICIDADE II APNDICE B INSTRUMENTAO pag. B.11 B.8.7.f - Observe como ambos os multmetros possuem em CC impedncias maiores ( 4,6 kW a 28,253 MW e 11 MW respectivamente ) que em CA ( 23 kW a 12,658 MW e 1 MW respectivamente ) , isto so mais sensveis ( possuem impedncia maior ou exigem menos energia, ou potncia, do circuito ) para medies em CC . B.8.8 - Ampermetros: posio no circuito: conseqncias para o circuito. Os ampermetros so conectados de modo a receberem toda a corrente de um brao de circuito que une dois ns, ficando portanto, em srie com qualquer coisa que esteja nesse brao onde desejamos medir a corrente, e so feitos com a menor impedncia possvel para no roubarem muita energia, pois, por exemplo, para um ampermetro na funo CC onde Z = R , P = I2 R e para P ser o menor possvel, para qualquer I, R necessita ser o menor possvel. Para conseguir os diversos ajustes ( alcances ) os fabricantes usam o conceito de divisor de corrente onde as correntes em um circuito paralelo dividem-se inversamente proporcionais s impedncias de cada brao do paralelo . As impedncias colocadas em paralelo com o Ampermetro para aumentar o alcance da medida tm o nome particular de impedncias SHUNTS B.8.9 - O multmetro na funo ampres CC O VOM usado, na funo ampres CC ( DCA ) tem impedncias diferentes conforme os ajustes que forem feitos. No alcance de ( at ) 6 A um nico resistor ( R26 ) (10) estar em paralelo com um circuito srie formado por R=6,8 kW + R4,7/2 kW + o bloco do miliampermetro ( R2,67 kW ). No alcance de ( at ) 0,5 A um nico resistor ( do divisor de corrente ) de 0,62 W estar em paralelo com um circuito srie formado por R=9,0 kW ( os outros resistores do divisor de corrente ) + o bloco do miliampermetro. No alcance de ( at ) 50 mA um total de 6,3 kW ( todos os resistores do divisor de corrente, exceto o de 2,7 kW ) estar em paralelo com um circuito srie formado por este mesmo resistor e o bloco do miliampermetro. Lembrar que a impedncia resultante do bloco do miliampermetro resulta da presena de D1 , D2, o potencimetro de aferi- o de 2kW, e R interno do mA = 2,6 kW , que eqivalem a aproximadamente a 2,67 kW . O motivo pelo qual o projetista colocou alguns dos resistores do divisor de corrente em srie com o bloco do ampermetro fogem um pouco do programa e por isso no sero apresentados. O multmetro eletrnico na medio de correntes implementado de uma forma peculiar. Normalmente uma nica impedncia SHUNT utilizada, e o multmetro mede a ddp nesse de SHUNT , e ento, da mesma forma que nas medies de tenses costumam ter sua impedncia praticamente constante ao longo de toda a faixa de alcances. B.8.10 - O multmetro na funo ampres -CA No faremos esse tipo de medio, diretamente, nesse perodo. Ver experincia n 5 . B.9 RISCOS, CAUTELAS E ALGUMAS PARTICULARIDADES : B.9.1 No sobrecarregue o instrumento. Sempre que for usar um voltmetro ou um ampermetro e antes de conect-lo ao circuito, verifique se o mesmo est ajustado (11) para uma faixa ( alcance ) superior ao da maior tenso ou corrente que possam ser encontrados em qualquer parte do circuito em estudo. Caso no saiba qual ser a maior tenso ou corrente possveis de ocorrer no seu circuito ( e voc ainda no tem conhecimentos tericos para isso, e somente, no futuro, os que se dedicarem engenharia eltrica podero fazer uma anlise mais exata do fato ) coloque no maior alcance possvel. Se o voltmetro ou ampermetro estiver ajustado (11) para uma faixa ( alcance ) inferior, a energia ( potncia ) que receber do circuito ao qual for conectado ser maior que a permitida pelo ajuste feito e o mesmo poder ser danificado pois no est em condies de a manipular com segurana. 10 O fabricante no informa o valor de R26, porm voc j tem condies de fazer uma estimativa de seu valor, com base nas informaes que seguem no pargrafo. 11 NBR 6509 5.9.2 AJUSTE Conjunto de operaes especificadas pelo fabricante, que devem ser feitas antes de se utilizar um instrumento (5) V circuito em exame ligao de ampermetro a um circuito um bom ampermetro, quando comparado com o circuito, deve ocasionar a menor diferena de potencial V entre os pontos onde inserido, isto , deve possuir o menor |Z| possvel Em CC ZR Em CA |Z||R+jX| Z I Ramo de circuito aberto para medio de corrente mA DC 6A +, V, A, W bloco divisor de corrente mA 2,6 kW 25 mA 2 kW D1 D2 0,62 W 5,7 W 57 W 570 W 5,7 kW 2,7 kW 50 mA 5 mA 50 mA 0,5 A 0,6 A -, COM bloco miliampermetro ESQUEMA DO MULTMETRO MINIPA ET-304 NA FUNO AMPERES R26??W SHUNT 6,8 K W 4,7 K W I I1 I2 Z1 Z2 Divisor de corrente 2 2 1 1 1 1 Z I Z I = UERJ 2002 1 SEMESTRE ELETRICIDADE II APNDICE B INSTRUMENTAO pag. B.12 N Considera-se que nesse perodo todos os alunos ( no h excees ) no tem conhecimentos tericos e prticos suficientes e devero iniciar qualquer medida, de tenso ou corrente, sempre pela maior faixa ( alcance ) existente no instrumento que estiver usando. N Somente aps a concluso de todas as experincias e observando o que l ocorreu poder o aluno avaliar melhor o significado desta obrigao. B.9.2 A forma de onda ( ver B.8.7.c ) Os instrumentos de medies so sensveis forma de onda. Os instrumentos apropriados ( ou ajustados ) para medies em CC no fornecem valores corretos e, ou podem danificar-se quando usados em CA senoidais, e vice-versa. E quando tratar-se de formas alternadas, somente as senoidais sero bem recebidas , isto , corretamente interpretadas. Portanto verifique sempre se o circuito que vai examinar possui tenses cont- nuas, ou alternadas senoidais, ou as duas, ou outra forma de onda qualquer e ajuste detidamente e corretamente o aparelho para a funo adequada. Medies de formas de ondas compostas ( CC + CA ) como a terceira da figura ao lado necessitam de alguns cuidados para que possam ser feitas pelos instrumentos comumente usados em medidas eltricas Voltmetros e ampermetros no costumam ser projetados para medir formas de ondas tais como, na figura ao lado, a penltima ( que contnua ) e, ou a ltima ( que alternada ) . Normalmente somente medem formas contnuas constantes ( 1 grfico ) e, ou alternadas senoidais . O galvanmetro, o elemento principal que compe o miliampermetro existente na maioria dos instrumentos analgicos, mede somente grandezas contnuas. Para poder executar a funo CA so colocados dodos cujo objetivo modificar a forma alternada para uma forma contnua Identifique os dodos que executam esta atividade na 2 figura da pag. B.8 e na 2 figura da pag. B.10 . B.9.3 Cuidados na conexo do instrumento ao circuito: B.9.3.a Conectando: Somente mexa na ponta de prova referida enquanto a de referncia estiver conectada ao circuito em exame. Ao iniciar a medio conecte ao circuito primeiro a ponta de prova de referncia ( 1 ) e depois a referida ( 2 ) . Ao terminar proceda de maneira inversa: desconecte primeiro a ponta de prova referida ( 3 ) e por ltimo a ponta de prova de referncia ( 4 ) . No ampermetro de painel a ponta de prova de referncia ser aquela conectada ao borne marcado com polaridade negativa. B.9.3.b A polaridade em CC: Os instrumentos de medies de grandezas eltricas contnuas so sensveis polaridade. Caso o que esteja examinando seja um circuito de tenso contnua, quando conectar as pontas de provas verifique a polaridade dos ns onde pretende medir. Se a polaridade no for obedecida o instrumento tentar a fornecer valores negativos ou, como acontece na maioria das vezes por no ter esse recurso, nada conseguir informar. Alguns alunos j aprenderam que deve-se inverter as pontas de provas quando o instrumento no indica alguma leitura ou tenda fornecer valores negativos. Trata-se de um comportamento errado, e indica o grau de ignorncia do aluno com relao ao experimento. Todos os alunos j tm condies de determinar a polaridade que encontrar no circuito e fazer corretamente as ligaes dos instrumentos sem usar o mtodo de tentativa e erro . Alguns instrumentos analgicos modernos, e tambm os digitais, j possuem meios de detectar qual a polaridade que encontrou no circuito em exame, e conseguem se ajustar informando que est fazendo uma leitura negativa. B.9 3.c. O aterramento em CA: Alguns instrumentos de medies, principalmente aqueles que necessitam de energia eltrica para alimentar seus circuitos internos ( seus amplificadores eletrnicos, por exemplo ) podem possuir algumas de suas partes eltricas, internas, conectadas a um referencial eltrico denominado BARRA ELTRICA COMUM que costuma ser conectada ao neutro e, ou aterramento da rede eltrica. Alm da carcaa externa, o terminal de referncia ( o negativo ) do instrumento acima poder estar tambm ligado a esse barramento comum. Forma de onda alternada senoidal+CC Deslocamento CC Forma de onda CC Forma de onda alternada senoidal Forma de onda dente de serra Forma de onda alternada qualquer referncia Aterramento ou ground Barramento comum referida Aparelho de medio 2 LTIMA A SER CONECTADA 3 PRIMEIRA A SER RETIRADA 1 PRIMEIRA A SER CONECTADA 4 LTIMA A SER RETIRADA PONTA DE REFERNCIA: COR PRETA PONTA REFERIDA: COR VERMELHA UERJ 2002 1 SEMESTRE ELETRICIDADE II APNDICE B INSTRUMENTAO pag. B.13 Tome cuidado quando examinar circuitos eltricos que no possuam isolamento galvnico da rede eltrica, e caso algum ponto desse circuito que esteja a um potencial elevado com relao a terra venha ser usado como referncia de potenciais para medies, pois voc poder causar um curto circuito. No circuito da figura ao lado (1), caso um instrumento similar ao descrito acima esteja aterrado, Z2 e Z3 esto curtocircuitadas pela ligao terra que existe internamente no instrumento . Somente Z1 receber toda a tenso aplicada originalmente ao circuito e devemos prever duas possveis conseqncias, ambas perigosas: Z1 poder ser danificada se no conseguir suportar a potncia que passar a desenvolver. O fio da ponta de prova de referncia e o circuito comum interno ao instrumento de medies e seus acessrios, em geral, no so projetados para manipular intensidade de correntes ( e conseqentes potncias ) muito elevadas. N Na hiptese do instrumento no estar aterrado, todo aquele que encostar na ponta de prova de referncia e, ou nas partes metlicas da carcaa ( e alguns instrumentos possuem uma caixa metlica como envoltrio ) e no estiver devidamente isolado da terra, levar um choque pois servir de aterramento para o instrumento (2). B.9.3.d Cuidado com dispositivos que armazenam energia. Evite abrir ( interromper ) o circuito que possua um parmetro indutivo, ou fechar ( curtocircuitar ) trechos de circuitos que possuam parmetro capacitivos quando qualquer instrumento de medio estiver ligado ao circuito. Ver itens 2.1.2 s pag. 2 e 3 da parte terica Parmetros . N Os ampermetros so os maiores causadores de problemas nas situaes acima. Quando estiver trabalhando com ampermetros redobre os seus cuidados pois: Como possuem impedncia praticamente igual a zero, caso sejam conectados ao local errado podero provocar um curto circuito e se houver um capacitor com grande capacidade ligado aos mesmos ns do ampermetro o resultado poder ser pior ainda que um simples curto circuito ( A ) . Quando for necessria a modificao de ajuste do ampermetro, durante a comutao dos componentes internos do aparelho, normalmente o circuito do ampermetro interrompido ( B ) e como os ampermetros so ligados em srie forosamente esta interrupo ser percebida pelo circuito externo no qual estiver sendo usado. Se o circuito onde estiver conectado for muito indutivo podero ocorrer centelhamentos na chave que faz a comutao resultando em algum dano. Este segundo caso ocorrer na 3 experincia porm fique tranqilo pois foi prevista uma proteo para evitar-se danos aos equipamentos e, ou materiais ( e claro, a voc tambm ) desde que a sua montagem esteja correta. Ampermetros com vrios alcances, de boa procedncia, costumam ter esse problema resolvido internamente por meio de uma chave comutadora especial ( C ) que quando acionada no interrompe o circuito interno do ampermetro Z1 Z2 Z3 Aparelho de medio 127 Volts RMS 1 2 CIRCUITOS EQUIVALENTES Z1 Z2 Z3 curto circuito provo- cado pelo instrumento Z1 Z2 Z3 Z do aluno 1 2 Z Zma mA Z mA @ 0 I Z >> 0 Z est curtocircuitada pelo ampermetro B A mA o acionamento da chave interrompe o circuito C chave especial que no interrompe o circuito UERJ 2002 1 SEMESTRE ELETRICIDADE II APNDICE B INSTRUMENTAO pag. B.14 TAUT BAND 30k W / VDC 10k W / VAC 0dB=1mW600 W PROTECTION FUSE &DIODE 25 8 ACV ADD 250 28 RANGE db 100 20 1000 40 B.10 Leitura Realize um processo de leitura para determinar qual o melhor alcance do instrumento, similar ao da 1 experincia. B.10.1 comece pelo maior alcance ( ver item B.9.1 pag. B.11 ) . Para cada mudana de alcance e respectiva leitura marque um ponto no seu grfico alcance x tolerncia visual conforme exemplo a seguir. Exemplo: ao tentar medir 1,5 Volts ( conforme mostrado no desenho do multmetro a baixo ), um aluno montou o grfico e tabela ao lado. Nesse exemplo aps as leituras feitas nos alcances de 250, 50, 10 e 2,5, o aluno TEM QUE PERCEBER que no alcance de ( at ) 2,5 Volt o aparelho j indica um valor, para a grandeza em exame, maior que o maior valor mensurvel no prximo alcance ( 1 Volt ) E PORTANTO no poder mais tentar executar a medida neste pr- ximo alcance de ( at ) 1 Volt . N ASSIM SENDO SEJA CUIDADOSO E: B.10.2 aps cada leitura verifique se ao ajustar o instrumento para o prximo, menor, alcance o INDICE (12) no ir ultrapassar o fim da ESCALA (13) . O grfico nas funes Volts ou Ampres tem diferenas sensveis com relao ao da funo ohms. O melhor ajuste ( melhor preciso ) sempre ocorrer no ltimo alcance possvel de se executar uma leitura, enquanto na funo ohms foi possvel observar, em algumas medidas, o grfico passar por um mnimo. N No exemplo acima o alcance correto j o de ( at ) 2,5 Volts. No existe alcance inferior. No possvel leitura em alcance inferior pois o ndice ultrapassa o fim da escala . N No ser possvel medir no prximo, menor, alcance pois ento o fim de escala s permitir valores de ( at ) 1 volt . O nome do eixo horizontal ALCANCE, diferente do nome dos eixos horizontais dos grficos que voc traou em sua 1 experincia ( MULTIPLICADOR ). B.10.3 - MEDIDA14 : Entenda como medida o valor obtido no alcance correto considerando-se o erro garantido pelo fabricante na classe de exatido15 ou ndice de classe16 do instrumento. Nos voltmetros e ampermetros, o erro garantido pelo fabricante ( exatido ) obtido como um percentual do maior valor existente na escala, e o valor desse percentual acompanha a leitura feita em qualquer posio que esteja o ndice ( ponteiro ). 12 NBR 6509 4.12.19 NDICE ( DE UM INSTRUMENTO ANALGICO ) Parte mvel ou fixa do dispositivo indicador ( ponteiro, agulha, ponto luminoso, ranhura, etc. ) cuja posio em relao escala permite a determinao do valor da grandeza medida. 13 NBR 6509 4.12.19 ESCALA ( DE UM INSTRUMENTO ANALGICO ) Srie de nmeros e, ou marcas no dispositivo indicador e que, combinada com o ndice, permite a leitura do valor da grandeza medida. 14 NBR 6509 5.2.2 MEDIDA Valor de uma grandeza fsica obtido por medio . 15 NBR 6509 5.4.2 CLASSE DE EXATIDO Caracterstica comum aos instrumentos ou medidas materializadas cuja exatido est dentro de um conjunto de exigncias especificadas, s quais eles devem satisfazer. NBR 6509 4.1.5 MEDIDA MATERIALIZADA Dispositivo para fins de medio destinado a reproduzir de maneira permanenter, durante a sua vida til, um ou mais valores conhecidos de uma grandeza. NBR 6509 5.4.11 EXATIDO Caracterstica de um instrumento ou medida materializada, que exprime a sua aptido de efetuar medies com resultados prximos dos valores aceitos como verdadeiros. 16 NBR 6509 5.4.12 NDICE DE CLASSE Designao convencional de uma classe de exatido, por um nmero ou um smbolo. UERJ 2002 1 SEMESTRE ELETRICIDADE II APNDICE B INSTRUMENTAO pag. B.15 B.8 MEDIDAS DE TENSES E CORRENTES . B.8.1 Nomenclatura e disposies tcnicas em instrumentao e medies. A ABNT. B.8.2 ltimas observaes sobre a funo OHMS . B.8.3 MEDIO de tenses e correntes: Mtodos adequados; Instrumentos e seu emprego B.8.4 Princpios de funcionamento de voltmetros e ampermetros: B.8.5 Voltmetros: posio no circuito: conseqncias para o circuito . B.8.6 - O multmetro na funo volts CC . B.8.7 - O multmetro na funo volts CA . B.8.8 - Ampermetros: posio no circuito: conseqncias para o circuito. B.8.9 - O multmetro na funo ampres CC B.8.10 - O multmetro na funo ampres CA B.9 RISCOS, CAUTELAS E ALGUMAS PARTICULARIDADES : B.9.1 No sobrecarregue o instrumento. B.9.2 A forma de onda B.9.3 Cuidados na conexo do instrumento ao circuito: B.9.3.a Conectando: B.9.3.b A polaridade em CC: B.9 3.c. O aterramento em CA: B.9.3.d Dispositivos que armazenam energia. B.10