Cap1 me

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ – UNIFEI/CAMPUS ITABIRA

MEDIDAS ELÉTRICAS

E

INSTRUMENTAÇÃO

EEL010

Professor: Roger Júnio Campos

Curso: Engenharia Elétrica

Período: 4º

2º/2010

Capítulo 1:

Introdução e Princípios

Fundamentais de Instrumentos de

Medição Elétrica

http://books.google.com.br/books?id=6faLQGELB5YC&lpg=PA29&ots=MZ_A2qq2NF&dq=instrumento%20conforme%20%C3%ADndice%20de%20classe&pg=PA25#v=onepag

e&q=instrumento%20conforme%20%C3%ADndice%20de%20classe&f=false

1.1 – Introdução

A medição é um conjunto de operações que visa comparar uma grandeza com

outra da mesma espécie, a qual é tomada como unidade padrão, e determinando o

seu valor momentâneo.

Um instrumento de medida é definido como um sistema que faz

corresponder um estado de um fenômeno físico a outro estado, acessível

aos sentidos humanos.


Instrumento

de Medida

Fenômeno

físico

Órgão de

Recepção

Esquema fundamental de uma medição:

Se a medida tem a finalidade de manter uma máquina em um determinado regime

de funcionamento, o esquema de medição é acrescido de mais uma etapa, ou seja:

Orgão de

Decisão e

Ação

Instrumento

de Medida

Fenômeno

físicoÓrgão de

Recepção


Ma medição elétrica surgem 3 problemas cujas soluções devem ser avaliadas:

− o que medir

− com que medir

− como avaliar a medição


Quanto ao primeiro problema “O QUE MEDIR” existe uma gama bastante vasta de

grandezas.

Na medição elétrica as grandezas fundamentais são:

− corrente

− tensão

− frequência

− potência

− resistência

− capacitância

− indutância

− fator de potência


Com o emprego de dispositivos chamados transdutores existe a possibilidade de

se medir grandezas físicas:

− temperatura com termopares ou termorresistências

− velocidade com geradores

− pH, umidade, com emissores

− vazão, pressão com transdutores especiaias


O segundo problema “COM QUE MEDIR” exige os conhecimentos fundamentais

da medição elétrica;

para que o emprego de um determinado instrumento seja adequado e exato para a

medição desejada.


Os instrumentos dividem-se de acordo com a finalidade e quanto ao sistema de

medição com qual funcionam.

Os sistemas de medição mais empregados:

− bobina móvel (A, V, R, ºC, r.p.m.)

− ferro móvel (A, V)

− lâminas vibráveis (Hz, r.p.m.)

− eletrodinâmico (E, A,V Var, cos γ)

− ímã móvel (A, V)

− eletrônico digital (A,V, Hz)

Hoje em dia estão se impondo os instrumentos com sistema eletrônico em virtude

do aperfeiçoamento e confiabilidade.


“AVALIAR A MEDIÇÃO” compreende o problema de, com os dados fornecidos

pelos instrumentos, poder-se tirar as conclusões para tomar uma decisão ou

certificar-se do desempenho da instalação.

A decisão para mudar algo poderá ser feita por intermédio de instrumentos

reguladores.

Caso seja preciso avaliar os valores medidos por um período mais longo, é

utilizado instrumentos registradores.

Logo, os instrumentos de medida dividem-se quanto ao seu emprego:

− instrumentos indicadores

− reguladores

− registradores


Os instrumentos indicadores são empregados para medidas contínuas, ou seja,

controlam ou registram continuamente uma grandeza qualquer.

Podem ser analógicos ou digitais.

1.2 – Princípio fundamental de funcionamento

1.3 – Detalhes construtivos

A fig. mostra as partes principais de um instrumento de medida elétrica.


A caixa do instrumento serve para proteção do sistema de medição.

O mecanismo ou sistema de medição compreende o conjunto de peças que

possibilitam a transformação de uma corrente elétrica em movimento. Bobinas fixas

ou móveis, eixo, mancais, molas espirais, amortecedor, ímã permanente, núcleo de

ferro, etc.

Os ponteiros são as peças solidárias ao conjunto ou elemento móvel e que indicam

sobre a escala o valor da grandeza medida.


Os acessórios externos do instrumento podem ser constituídos pelos cabos de

ligação especiais, para a conexão do instrumento de medida a seu acessório, como

também os resistores série ou paralelo (shunt), para a amplificação dos campos de

medida.

Circuito de corrente ou série é aquele pelo qual circula a mesma corrente que

atravessa o circuito a ser medido.

Circuito de tensão ou paralelo é aquele alimentado pel tensão do circuito a ser

medido.

1.4 – Definições e nomenclatura

Instrumento indicador → é aquele que indica em qualquer momento o valor

instantâneo efetivo, médio, ou de pico de uma grandeza a ser medida.

Instrumento registrador→ é aquele que escreve ou registra sucessivamente os

valores instantâneos, efetivos ou médios.

Instrumento com contato → é aquele no qual o elemento móvel fecha e abre

contatos quanto atinge determinados valores.

Instrumento blindagem magnética → é aquele que está blindado contra influência

de campos magnéticos externos.

Instrumento astático → é aquele no qual o elemento móvel é constituído de tal

maneira a ser insensível a campos eletromagnéticos.


Multímetro→ é aquele que serve para a medição de diversas grandezas elétricas

no mesmo instrumento, por exemplo: corrente, tensão e resistência


Quanto ao sistema de medição, instrumentos de medida elétrica dividem-se em:

Instrumento ferro-móvel→ é aquele que, tendo uma peça móvel de material ferro-

magnético, desloca-se quando submetida a um campo magnético formado por uma

corrente que atravessa uma bobina fixa.

Instr. de bobina móvel→ é aquele que tem um ímã permanente fixo e uma ou mais

bobinas móveis. Seu funcionamento depende da reação entre a corrente da bobina

móvel e o campo magnético do ímã permanente.


Instr. ímã móvel→ é aquele constituído de uma bobina fixa percorrida por uma

corrente dentro da qual giram um ou mais ímãs permanentes.

Instr. eletrodinâmico→ é aquele que tendo bobinas fixas e bobinas móveis

deslocam as últimas eletrodinamicamente, pela ação das correntes que nelas atuam.

Podem ser construídas com peças ferro-magnéticas para aumentar o campo

eletromagnético.

Instr. de indução→ é aquele que tem bobinas fixas percorridas por corrente elétrica

e de peças condutivas móveis, que são deslocadas pelas correntes induzidas nelas

eletromagneticamente.


Instr. de vibração→ é aquele que é formado por lâminas vibráteis que entram em

ressonância sob a ação de uma corrente.

Instr. eletrostático→ é aquele que apresenta peças metálicas fixas e outras móveis

sobre as quais agem forças do campo eletrostático.

Instr. bimetálico→ é aquele que tem um elemento móvel formado por bimetal que

se deforma pela ação direta ou indireta de uma corrente.

Define-se erro (ou erro absoluto) a diferença entre o valor real e o medido.

Em termos práticos, as medidas são classificadas em função do chamdo erro

relativo

1.5 – Erros em medidas


Erros humanos são causados pela observação defeituosa por parte do operador.

O erro mais comum é o erro da paralaxe.

Para a diminuição ou total eliminação erro de paralaxe usam-se espelhos nas

escalas.

Exatidão→ é definida pelos limites de erros e pelos limites da variação na indicação

(↓erro = ↑exatidão).

O erro é inerente à todo instrumento.

Classe de exatidão→ é uma classificação de instrumentos de medida para

designar a sua exatidão. O número que a designa chama-se índice de classe.

Índices de classes Limites de erro

0,05 0,05%

0,1 0,1%

0,2 0,2%

0,5 0,5%

1,0 1,0%

1,5 1,5%

2,5 2,5%

5,0 5,0%


Pela tabela tem-se:

− Um instrumento da classe 1 poderá ter no máximo erro de ±1%;

− Ou seja, se o valor do fim da escala do instrumento for 100V;

− o erro poderá ser no máximo de ±1V.

− Logo, se o ponteiro indicar 98V, o erro poderá permanecer na faixa de 97V a

99V.


Neste exemplo o erro absoluto está sempre ≤ ±1. O erro cometido em relação à

medida é:

Logo:


Exemplo: suponha um voltímetro de 150V fim de escala, com classe de exatidão

1,5; e no qual deseja-se determinar a faixa que compreende o valor real e o erro de

medição no valor de 70V.


1.6 – Terminologia

PRECISÃO

Informa o máximo desvio entre leituras no mesmo ponto.

REPETIBILIDADE

Máxima diferença entre diversas medidas realizadas sob as mesmas

condições.


ZONA MORTA

Máxima variação que uma grandeza pode sofrer sem ocasionar alteração no

instrumento de medida.

Exemplo:

Considerando que a escala de um voltímetro é de 0 a 100 V com zona morta de

0,2%, tem-se:

Desta forma, o voltímetro apenas indicará um determinado valor, se a tensão variar

com um valor superior a 0,2 V.


SENSIBILIDADE

Mínima alteração que a entrada deve sofrer para que provoque uma alteração no

sinal de saída.

Exemplo:

Supondo um voltímetro com escala de 0 a 100 V e uma sensibilidade de 0,1%,

tem-se:

Este resultado indica que o instrumento apresentará uma resposta se a tensão

variar de, pelo menos, 0,1 V.


RESOLUÇÃO

Variação na indicação quando o dígito menos significativo varia em uma unidade.

BIAS

Erro sistemático da indicação. Estimado pela média dos erros.

1.7 – Escala

Escala, range ou faixa → valores compreendidos entre máximo e mínimo.

Span → amplitude entre valores final e inicial da escala.

• Escala (range): 45 a 65 Hz

• span: 20 Hz

• instrumentos podem apresentar mais

de uma escala

1.8 – Normas e Simbologia

Para a identificação rápida das diversas características do instrumento de medida,

foram adotados símbolos inscritos na escala, de modo que cada um determina uma

destas características.

Os diversos símbolos empregados e normalizados estão indicados nas próximas

tabelas.

1.8 – Normas e Simbologia: unidade de medição

1.8 – Normas e Simbologia: princípio de funcionamento

1.8 – Normas e Simbologia: outros símbolos

1.8 – Normas e Simbologia

Exemplo: Identificar os instrumentos mostrados nas figuras a seguir.

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