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 édestinado 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 baixaschamado 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 édado pela regra da mão direita, e cujo módulo édado 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 iguaisnos seus extremos.

• Portanto, as duas lâminas terão a repelir-se, 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