primeiro relatório de medidas elétricas professor carlos frederico

ESCOLA POLITÉCNICA DE PERNAMBUCO

Relatório das aulas práticas

Medidas Elétricas – 1ª Unidade

por

Aluisio de Sousa Santos Neto

Recife, 10 de outubro de 2012.

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ESCOLA POLITÉCNICA DE PERNAMBUCO

Relatório das aulas práticas

Medidas Elétricas - 1ª Unidade

Aluisio de Sousa Santos Neto

Relatório apresentado ao professor Carlos Frederico Diniz como parte da nota do 1ºEE da disciplina Medidas Elétricas.

Professor: Carlos Frederico Diniz

Turma: EN

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Recife, 10 de outubro de 2012.

Sumário

Aula Prática 1 - Generalidades sobre Instrumentos de Medição................04

Questão 1......................................................................................................04

Questão 2......................................................................................................08

Questão 3......................................................................................................08

Questão 4......................................................................................................09

Aula prática 2: Medições Práticas de Tensão e Corrente............................10

Montagem 1...................................................................................................10

Montagem 2...................................................................................................11

Montagem 3...................................................................................................13

Montagem 4...................................................................................................14

Aula prática 3: Medições Práticas de Potência.............................................15

Montagem 1...................................................................................................15

Montagem 2...................................................................................................17

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Aula Prática 1 - Generalidades sobre Instrumentos de Medição

Questão 1) Analise os instrumentos elétricos de medição na bancada. Para

cada um, faça o e identifique:

a) O significado de cada símbolo mostrado na escala.

b) O valor do fundo de escala (calibre).

c) O erro absoluto máximo garantido pelo fabricante.

d) O erro relativo (percentual) máximo, supondo que o valor medido em cada

instrumento seja 2/3 do valor do seu fundo de escala (calibre).

Fig 1. Instrumentos de medição da bancada.

1 º Instrumento: Amperímetro

Fig 2. Amperímetro.

a) Símbolo Significado

Instrumento de ferro móvel

1,5 Índice da classe de exatidãoCorrente alternada monofásica

5

Tensão de ensaio, 2 KV

Utilização do instrumento na posição vertical

b) Fundo de escala é 250 A.

c) ∆I= (FDE/100)xCE = (250/100)x1,5 = 3,75 A.

d) εp%=(∆I/Im)x100 = (3,75/170)x100 = 2,20%.

* Vm= (2/3)xFDE = (2/3)x250 170 A.

2º Instrumento: Amperímetro

Fig 3. Amperímetro.

a)

Símbolo Significado


1,5 Índice da classe de exatidãoCorrente contínua



b) Fundo de escala é 0,3 A.

c) ∆I= (FDE/100)xCE = (0,3/100)x1,5 = 0,0045 A.

d) εp%=(∆I/Im)x100 = (0,0045/0,2)X100= 2,25%.

* Im= (2/3)xFDE = (2/3)x0,3 = 0,2 A.

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3º Instrumento:Voltímetro

Fig 4. Voltímetro.

a)Símbolo Significado

Instrumento de bobina móvel

1,5 Índice da classe de exatidãoCorrente contínua



b) Fundo de escala igual a 15 V.

c) ∆V= (FDE/100)xCE = (15/100)x1,5 = 0,225 V.

d) εp%= (∆V/Vm)x100 = (0,225/10)X100= 2,25%.

* Vm= (2/3)xFDE = (2/3)x15 = 10 V.

4º Instrumento: Voltímetro

Fig 5. Voltímetro.

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b) Fundo de escala igual a 300 V.

c) ∆V= (FDE/100)xCE = (300/100)x1,5 = 4,5 V.

d) εp%= (∆V/Vm)x100 = (4,5/200)X100= 2,25%.

* Vm= (2/3)xFDE = (2/3)x300 = 200 V.

5º Instrumento: Wattímetro

Fig 6. Wattímetro.


Instrumento de bobina móvel




Circuito eletrônico retificador

b) Fundo de escala igual a 800 W.

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c) ∆W= (FDE/100)xCE = (800/100)x1,5 = 12 W.

d) εp%= (∆W/Wm)x100 = (12/530)X100= 2,26%.

* Wm= (2/3)xFDE = (2/3)x800 530 W.

Questão 2) Monte um circuito, escolhendo um voltímetro indicador de ponteiro

para medir uma tensão de uma fonte nominal de 220 V em CA disponíveis na

bancada. Com a orientação do professor ou do monitor, calcule:

a) O valor medido de tensão CA (eficaz).

b ) O erro absoluto máximo garantido pelo fabricante (DV).

c) O erro relativo máximo garantido pelo fabricante (%).

d) Em que faixa de tensão ou corrente estará situado o valor verdadeiro?

a) O valor medido foi exatamente 220 V, conforme figura abaixo.

Fig 7. Voltímetro marcando 220 V.

b) ∆V= (FDE/100)xCE = (300/100)x1,5 = 4,5V.

c) εp%= (∆V/Vm)x100 = (4,5/220)X100 = 2,05%.

d) Faixa de tensão: Vv= 220 ± 4,5 V.

Questão 3) Usando um multímetro digital ET-2042C da Minipa para medir uma

tensão de uma fonte nominal de 220 V em CA disponíveis na bancada.

Utilizando a “Especificação de Exatidão” no catálogo do instrumento mostrado

calcule:

a) O valor medido de tensão CA (eficaz).

b) O erro absoluto máximo garantido pelo fabricante (DV).


d) Em que faixa de tensão estará situado o valor verdadeiro?

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Especificações do multímetro digital ET-2042C da Minipa:

Escala: 750 V;

Exatidão: +/- (1,2% + 5D);

Resolução(D): 1 V.

a) O valor medido foi 219 V, conforme figura abaixo.

Fig 8. Multímetro digital marcando 219 V.

b) ∆V= +/- (1,2% + 5D) = +/- ((1,2/100)x219 + 5x1) = +/- 7,62 V.

c) εp%= (∆V/Vm)x100 = (7,62/220)X100= 3,46%.

d) Faixa de tensão: Vv= 219 ± 7,62 V.

Questão 4) Usando o mesmo multímetro digital ET-2042C da Minipa para

medir uma tensão de uma fonte nominal de 12 V em CC disponíveis na

bancada. Utilizando a “Especificação de Exatidão” no catálogo do instrumento

mostrado na figura 2, calcule:

a) O valor medido de tensão CC.

b) O erro absoluto máximo garantido pelo fabricante (DV).


d) Em que faixa de tensão estará situado o valor verdadeiro?

Especificações do multímetro digital ET-2042C da Minipa:

Escala: 20 V;

Exatidão: +/- (0,5% + 3D);

10

Resolução(D): 10 mV.

a) O valor medido foi 14,29 V, conforme figura abaixo.

Fig 9. Multímetro digital marcando 14,29 V.

b) ∆V=+/- (0,5% + 3D) = ((0,5/100)x14,29 +3x0,001) = 0,08V.

c) εp%= (∆V/Vm)x100 = (0,08/14,29)X100= 0,56%.

d) Faixa de tensão: Vv= 14,29 ± 0,08 V.

Aula prática 2: Medições Práticas de Tensão e Corrente

Montagem 1: Mostrar que um voltímetro de bobina móvel (galvanômetro) só

indica valores de tensão contínua. Para valores em tensão alternada não há

deflexão.

Equipamentos utilizados:

Fonte de tensão CC: 0 – 12 Vcc.

Fonte de tensão CA: 220 V. (Vef).

Voltímetro de bobina móvel (galvanômetro) - Escala: 0 – 15 V.

Amperímetro de bobina móvel (galvanômetro) - Escala: 0 – 0,3 V.

Variac – Entrada: 380 Vca – Saída variável: 0 – 380 Vca. Fixar a tensão

de saída em 12 V (Vef).

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Multímetro digital da Minipa tipo alicate.

Fig 10. a, b e c - Medições realizadas na montagem 1.

Primeiramente, conectamos a saída da chave geral ao transformador

que fornece uma tensão CC de 12 V, em seguida conectamos o voltímetro da

figura 10-a em paralelo com o transformador e medimos aproximadamente

13,6 V. Logo após, utilizando o variac ligado a uma fonte CA de 220 V,

ajustamos a sua saída para 12 V CA eficaz com auxílio de multímetro digital,

figura 10-b, em seguida conectamos em paralelo um voltímetro, e observamos

que não houve deflexão do ponteiro do instrumento, como se pode observar na

figura da figura 10-c. Dessa forma é possível comprovar que num instrumento

de bobina móvel só mede valores contínuos.

Montagem 2: mostrar que um amperímetro de ou voltímetro de ferro-móvel

(ferromagnético) indica indistintamente valores de tensão contínua ou

alternada. Desenhar o esquema elétrico.


Fonte de tensão CC: 0 – 12 Vcc.

Fonte de tensão CA: 220 V. (Vef).

Amperímetro de ferro móvel (ferromagnético) - Escala: 0 – 0,3 A.

Voltímetro de ferro móvel (ferromagnético) - Escala: 0 - 300 V.

02 resistores em paralelo (carga): 10 W – 100 Ώ cada.

Utilizando a fonte CA de 220 V, fizemos a medição de 220 V, como pode

ser observado na figura abaixo:

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Fig 11. Medição realizada na montagem 2 no voltímetro ferro-móvel.

Para realizarmos a medição da corrente com um amperímetro de ferro-

móvel de 0 – 0,3 A, tivemos que fazer os cálculos a seguir para saber se a

corrente seria suficiente para realizarmos a medição, lembrando que utilizamos

12 V CC:

Req=100x100/100+100 = 50 Ώ

I = U/Req = 12/50 = 0,24 A.

Com isso observamos que a corrente calculada está acima dos 2/3 do

fundo de escala do amperímetro.

Depois, montamos o circuito abaixo, fizemos as medições e obtivemos

aproximadamente 0,23A:

Fig 12. Circuito e respectiva medição no amperímetro ferro-móvel.

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Desta forma, observamos que com instrumentos ferro-móveis medem

valores alternados e contínuos.

Montagem 3: Montar um circuito em CC com valores de tensão 12 V e

resistência da carga composta por resistores.


Fonte de tensão CC: 0 – 12 V.

Amperímetro - escolher instrumento e escala adequada.

Voltímetro - escolher instrumento e escala adequada.


Desenhar o esquema elétrico. Confrontar os valores calculados com os valores

medidos da corrente e tensão no circuito e avaliar os desvios (erros). Ou seja,

calcular:

-Erro absoluto (erro máximo garantido pelo fabricante).

-Erro relativo(%) – em função do valor medido e erro absoluto.

Inicialmente, fizemos os cálculos da corrente no circuito para saber que

instrumento usar.

Req = 100Ώ/2 = 50 Ώ.

Icalc = 12V/50Ώ = 0,24 A.

Vcalc = 12 V.

Com isso, optamos por usar um amperímetro de fundo de escala 0,3 A

ferro-móvel e um voltímetro bobina móvel de fundo de escala 15 V, disponível

em nossa bancada. Os circuitos equivalentes são mostrados na figura abaixo:

Fig 13. Circuitos equivalentes a montagem 3.

A corrente e a tensão medida seguem abaixo, Im=0,23 A e Vm = 12 V respectivamente, figura 14:

14

Fig 14. Medições da montagem 3.

∆I= (FDE/100)xCE = (0,3/100)x1,5 = 0,0045 A.

εp%= (∆I/Im)x100 = (0,0045/0,23)X100= 1,95%

∆V= (FDE/100)xCE = (15/100)x1,5 = 0,22 V.

εp%= (∆V/Vm)x100 = (0,22/12)X100= 1,83%.

Montagem 4: Montar um circuito em CA com valores de tensão = 12 V (Vef) e

resistência da carga composta de resistores.

Variac – Entrada: 380 Vca – Saída variável: 0 – 380 Vca. Fixar a tensão





Desenhar o esquema elétrico. Confrontar os valores calculados com os

valores medidos da corrente e tensão no circuito e avaliar os desvios (erros).

Ou seja, calcular:



Primeiramente conectamos as fases de 380 V CA ao Variac, ajustamos

sua saída para 12 V CA (Vef), com auxílio de um multímetro digital, em seguida

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montamos os circuitos da figura 13 e medimos a corrente CA com um

amperímetro ferro-móvel e obtivemos 0,23 A e por último medimos a tensão

utilizando o multímetro digital que marcou 12 V conforme figura 15 abaixo.

Fig 15. Medição da Tensão CA e as especificações do Multímetro.

Após realizar as medições calculamos os erros relativos e absolutos:

Req = 100Ώ/2 = 50 Ώ.

Icalc = 12V/50Ώ = 0,24 A.

Vcalc = 12 V.

∆I= (FDE/100)xCE = (0,3/100)x1,5 = 0,0045 A.

εp%= (∆I/Im)x100 = (0,0045/0,23)X100= 1,95%

∆V= +/-((0,5/100)x12+0,01V) = 0,07 V.

εp%= (∆V/Vm)x100 = (0,07/12)X100= 0,58%.

Aula prática 3: Medições Práticas de Potência

Montagem 1: montar um circuito em CC com valores de tensão = 12 V e


Fonte de tensão CC: 0 – 12 V.





valores medidos da potência elétrica (tensão medida x corrente medida)

solicitada pela carga e avaliar os desvios (erros). Ou seja, calcular:


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Inicialmente, fizemos os cálculos da corrente e da potência no circuito

para saber que instrumento usar.

Req = 100Ώ/2 = 50 Ώ.

Icalc = 12V/50Ώ = 0,24 A.

Vcalc = 12 V.

Potcalc = RI2 = 2,88 W.

Com isso, optamos por usar um amperímetro de fundo de escala 0,3 A

ferro-móvel e um voltímetro bobina móvel de fundo de escala 15 V, disponível

em nossa bancada. Os circuitos equivalentes e os valores medidos são

mostrados na figura abaixo:

Fig 16. Montagem 1 prática 3.

Em seguida calculamos os erros absoluto e relativo da potência, tensão e

corrente:

∆I= (FDE/100)xCE = (0,3/100)x1,5 = 0,0045 A.

εp%= (∆I/Im)x100 = (0,0045/0,23)X100= 1,95%

∆V= (FDE/100)xCE = (15/100)x1,5 = 0,22 V.

εp%= (∆V/Vm)x100 = (0,07/12)X100= 0,58%.

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Pm = ImxVm = 0,23x12 = 2,76 W.

Pmmax= UmaxXImax = (12+0,22)(0,23+0,0045) = 2,867 W.

Pmmin= UminX Imin = (12-0,22)(0,23-0,0045) = 2,655 W.

∆P = (Pmmax – Pmmin)/2 = (2,867 – 2,655)/2 = 0,106 W.

εp%= (∆P/ Pm)x100 = (0,106/2,76)x100 = 3,84%.

Pv= 2,76 +/- 0,106 W

Desta forma pode-se observar a propagação do erro, uma vez que

multiplicamos a medida de dois equipamentos, contendo erros conhecidos, a

tensão e a corrente.

Montagem 2: montar um circuito em CA com valores de tensão = 18 V (Vef) e


Variac – entrada: 380 Vca – saída variável: 0 – 380 Vca. Fixar a tensão




01 resistor (carga): 10 W – 100 Ώ.


valores medidos da potência elétrica ativa solicitada pela carga e avaliar os

desvios (erros). Ou seja, calcular:

-Erro absoluto - erro máximo garantido pelo fabricante.


Inicialmente, fizemos os cálculos da corrente e da potência no circuito

para saber que instrumento usar.

R = 100 Ώ.

Icalc = 18V/100Ώ = 0,18 A.

Vcalc = 18 V.

Potcalc = RI2 = 3,24 W.

Infelizmente por falta de resistores adequados em nossa bancada

tivemos que utilizar um resistor de 100 Ώ, e encontramos uma corrente de 0,18

A, que está abaixo dos 2/3 do fundo de escala do amperímetro aumentando o

nosso erro relativo da corrente.

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Em seguida conectamos as fases de 380 V CA ao Variac, ajustamos sua

saída para 18 V CA (Vef), com auxílio de um multímetro digital, em seguida

montamos os circuitos e medimos a corrente CA com um amperímetro ferro-

móvel e obtivemos 0,19 A, conforme figura 17 abaixo:

Fig 17. Montagem 2 prática 3.

Em seguida calculamos os erros absoluto e relativo da potência, tensão

e corrente:

∆I= (FDE/100)xCE = (0,3/100)x1,5 = 0,0045 A.

εp%= (∆I/Im)x100 = (0,0045/0,19)X100= 2,36%.

∆V= +/-(1,2/100)x18+0,5 = 0,716 V.

εp%= (∆V/Vm)x100 = (0,716/18)X100= 3,97%.*

Pm = ImxVm = 0,19x18 = 3,42 W.

Pmmax= UmaxXImax = (18+0,716)(0,19+0,0045) = 3,64 W.

Pmmin= UminX Imin = (18-0,716)(0,19-0,0045) = 3,21 W.

∆P = (Pmmax – Pmmin)/2 = (3,64 – 3,21)/2 = 0,215 W.

εp%= (∆P/ Pm)x100 = (0,215/3,42)x100 = 6,28%.* Pv = 3,42 +/- 0,215 W

*A menor escala do multímetro digital era de 200 V, e com classe de exatidão

+/-1,2%XLeitura + 5D e resolução 0,1 V, e como estávamos medindo uma

tensão de 18 V, o erro relativo foi bem alto o que acabou de propagando para o

cálculo da potência.

primeiro relatório de medidas elétricas professor carlos frederico

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