Principios fisicos de medias eletricas

Principios fisicos de medias eletricas

Com objetivo de estudar, analisar e compreender o funcionamento de alguns instrumentos de medição utilizados pelo profissional em eletrotécnica e eletrônica identificou-se alguns dos mais importantes e de que forma os mesmos efetuam as leituras para as quais são destinados, de que forma são constituídos e como devem ser aplicados. Esperamos através deste trabalho, conhecer mais sobre o funcionamento dos medidores e como os mesmos são constituídos.

Índice

1. Instrumentos de ferro móvel............................................................................4

2. Equipamento de medição “Bobina móvel”.......................................................5

3. Multímetros analógicos...................................................................................6

4. Utilizando o multímetro na prática................................................................7/8

5. Indicadores analógicos de painel................................................................9/10

6. Instrumento eletrostático................................................................................11

7. Ferro dinâmico...............................................................................................12

8. Ressonantes.............................................................................................13/14

9. bobinas cruzadas...........................................................................................15

10. Indutivo........................................................................................................16

11. conclusão.....................................................................................................17

12. Bibliografia...................................................................................................18

Instrumentos de ferro móvel

Amperimetro 0 A 5a Ac / Dc Ferro Móvel

Descrição:

Destinado ao estudo de: destina-se a medições de corrente elétrica nos mais variados experimentos. composição: fachada com dimensão frontal de 14,4 x14,4cm e formato trapezoidal, escala de 0 a 5a, instrumento analógico ferro móvel com amortecimento magnético, tensão de isolação suportável de freqüência industrial a 2kv, classe 1,5. escala de 0 a 5a. outras informações: confeccionado com chassis em alumínio e aço 1020, com revestimento em epóxi pelo sistema eletrostático.

Equipamento de medição “Bobina móvel”.

Definição

Usado para medição de corrente e tensão contínua ou alternada (com retificador).

O sistema caracteriza-se por uma bobina giratória que sustenta o ponteiro indicador imerso num campo magnético constante, gerado por um imã permanente.

Quando uma corrente percorre a bobina, a interação dos campos ( imã fixo x bobina móvel ) gera uma força que movimenta o sistema. Pelo fato da deflexão ser diretamente proporcional a corrente, as escalas são lineares e o sentido da corrente determina ( positivo ou negativo ) o sentido de deflexão da bobina e do ponteiro.

O zero pode ser pré-determinado e deslocado para qualquer posição da escala ( zero central ou zero suprimido ).

Utilização

Estes instrumentos são utilizados na montagem de painéis de controle, consoles de maquinas e etc.

Os instrumentos bobina móvel, são utilizados para medir corrente e tensão contínua. Sua principal característica é o seu baixo consumo. Conectados a conversores e medida (.../ 60 mV, .../ 1 mA, ...10 V ) e com uma escala adequada, permitem a medida de outras grandezas ( ºC, rpm, Watt, m/s... ).

Característica

Este tipo de aparelho torna-se versátil, podendo-se ampliar significativamente os valores medidos optando-se por instrumento de escala intercambiável reduzindo-se assim o número de peças em estoque. Para medição de correntes superiores a 100 A devem ser ligados a Shunts (desvios da corrente elétrica). Instrumentos de bobina móvel:

Multímetros analógicos

O multímetro analógico também conhecido como multiteste analógico, é um instrumento indispensável para quem deseja realizar experimentos no segmento da eletroeletrônica. Com este instrumento de medição podemos comprovar as três grandezas da lei de OHM, como medir a tensão elétrica, a corrente elétrica, a resistência elétrica e ainda testar diversos componentes eletrônicos como resistores, capacitores, diodos, transformadores, leds, transistores e outros.

Como funciona o multímetro analógico Trata-se de um instrumento que possui um ponteiro montado sobre uma bobina móvel, a bobina móvel está fixada no meio de um campo magnético constituído de um imã permanente. No momento que uma corrente elétrica percore o enrolamento da bobina móvel surge um campo magnético na bobina, que interage com o campo magnético do ímã, dependendo do sentido da corrente elétrica o ponteiro poderá se movimentar para direita ou para esquerda na escala do instrumento. Quando o instrumento está sem uso, o ponteiro estará em seu ponto de descanso, totalmente a esquerda da escala, ao realizar uma medição o ponteiro deverá se movimentar para a direita na escala. Se a movimentação do ponteiro for para a esquerda entendemos que a polaridade das pontas em relação ao ponto de medição está invertido.Assim podemos afirmar que o nosso multímetro analógico é polarizado, então devemos tomar o cuidado para sempre utilizar a ponta vermelha no (+) positivo e a ponta preta (-) no negativo ao ponto de medição.Utilizando o multímetro na prática

Antes de começar, temos que saber que se trata-se de um instrumento sensível e antes de realizar qualquer medição temos que ter uma noção do que estaremos medindo. A maioria dos multímetros analógicos tem 4 funções básicas; Ω (OHM), AC V ( Tensão corrente alternada), DC V (Tensão em corrente contínua) e DC mA (Corrente elétrica contínua);  alguns com mais escalas e outros com menos.Observe a escala abaixo.

A primeira faixa da escala é destinada para leituras da função Ω, seu valor é dado em OHMs.Após a linha reflexiva temos as escalas 10, 50 e 250, estas são utilizadas para a leitura de AC V, DC V e DC mA. As demais escalas são projetadas para as funções especiais que cada modelo possui.Exemplo: Este modelo em questão tem uma função para teste de pilhas e baterias (BATT), para isso utilizamos a última escala  com a chave de funções na posição BATT 1.5V ou 9V.Exemplo: Se a chave de funções estiver na posição X1 e o valor lido na escala for 20, então 20X1=20 Ω (OHM). Se tivesse em X100 e o valor lido na escala for 15, então 15X100=1500 Ω, (abreviando 1500Ω = 1,5KΩ ou 1K5Ω) e assim sucessivamente para as outras escalas.Cada valor lido na escala deve ser multiplicado pela posição da chave de funções em Ω do multímetro.Para observar o valor que está sendo lido utilize a primeira faixa da escala do instrumento.

Para obter uma leitura de maior precisão, selecione a posição na chave de funções Ω no qual o ponteiro se posicione aproximadamente no centro da escala, onde a resolução numérica na escala é melhor.

Teste de pilhas e baterias (1.5V e 9V)

  • Teste em transistores bipolar (hFE)

  • Teste de diodos

  • Teste de capacitores

  • Teste de indutores

  • Teste sonoro de continuidade (beeeeep)

  • Teste em circuitos de RF

 

Indicadores analógicos de painel

Existem aplicações em que se necessita da indicação de uma grandeza qualquer como tensão, corrente, resistência, temperatura, pressão, etc. Para essa finalidade, uma solução tradicional econômica é a que faz uso dos indicadores analógicos de painel. São aqueles instrumentos que possuem um ponteiro que corre numa escala, indicando o valor de uma determinada grandeza naquele instante. Como funcionam esses indicadores e como usálos é o que veremos neste artigo.

Fig1

Nesses instrumentos, uma agulha corre numa escala indicando o valor da grandeza desejada. Eles podem ser basicamente de dois tipos: ferro móvel ou bobina móvel, e operam sempre a partir de um princípio de funcionamento comum. Uma corrente elétrica que percorre uma bobina tem uma intensidade que determina a deflexão da agulha. Assim, para usar tais instrumentos basta converter a grandeza desejada em uma tensão ou corrente equivalente (análoga) e aplicá-la ao instrumento, daí a sua denominação “instrumento analógico”.

Como funcionaNa figura 2 temos a estrutura de um instrumento de bobina móvel típico, a partir de onde explicaremos o seu princípio de funcionamento.

Instrumento Eletrostático

Utilização

Instrumentos eletrostáticos se destinam especificamente à medição de tensões elevadas, pois apenas estas são capazes de desenvolver um conjugado suficientemente elevado. O instrumento pode ser usado tanto em corrente contínua, quanto em corrente alternada.

Características

O funcionamento deste instrumento baseia-se na atração recíproca de corpos eletricamente carregados, com polaridades contrárias. O instrumento se compõe de placas fixas e móveis, às quais é ligada a tensão a ser medida. Sobre o eixo do disco móvel, é montado um ponteiro. Uma mola atua no sentido contrário ao deslocamento deste.

Definição

Parte da física que estuda as propriedades e o comportamento de cargas elétricas em repouso.

Ferro dinâmico

Tipos

  1. Atração do ferro para dentro da bobina:

Um núcleo de ferro e atraído para dentro de uma bobina percorrida por uma corrente elétrica.

  1. Repulsão de dois ferros colocados dentro da bobina.

Dois núcleos são colocados no interior da bobina. Um deles, fixo, é acoplado à bobina e atua sobre outro móvel, este por sua vez é acoplado ao eixo do ponteiro, o campo produzido pela bobina atua sobre um núcleo fixo que exerce sobre um núcleo móvel que tende a colocá-lo na posição na posição de maior densidade magnética. Pela alteração instantânea do sentido dos fluxos esse instrumento possibilita a leitura tanto da corrente continua como corrente alternada.

Utilização

São utilizados em geralmente em instrumentos registradores

Definição

Estes instrumentos são variações dos eletrodinâmicos e nos quais para intensificação do campo magnético, o enrolamento da bobina fixa introduz-se em um circuito magnético composto de chapas de aço especial, girando a bobina móvel ao redor de um núcleo fixo. Apresenta pouca sensibilidade aos campos magnéticos e elevado par motor. Tem pouca precisão devido ao erro causado pelo ferro. Serve tanto para CC quanto CA.

Características

Este aparelho é pouco sensível a campos magnéticos externos e possui um elevado para motor. As maiores desvantagens desse tipo de instrumento reside no fato da presença de ferro, com isso uma perda de precisão e além disso devido ao uso de correntes maiores exige mais gastos e um custo maior.

Ressonantes

Uma lâmina de metal pelas suas dimensões e tipo de material tende a vibrar  sempre numa única frequência quando batida. Este efeito denominado “ressonância”  é aproveitado em dispositivos denominados diapasões que servem para produzir uma nota musical padrão ( lá= 440 Hz) para afinação de instrumentos. Em eletrônica determinados circuitos também manifestam o fenômeno da ressonância. Uma bobina ( indutor) e um capacitor quando ligados em conjunto apresentam propriedades bastante interessantes em relação aos sinais de corrente alternada. A bobina e o capacitor formam o que denominamos “circuito ressonante”, ou seja, um circuito que responde a sinais de determinadas frequências de um modo peculiar. Temos então dois tipos de circuitos ressonantes LC, ou seja, formados por indutâncias (L) e por capacitâncias (C).

 

Circuito ressonante paralelo:  quando ligamos um capacitor em paralelo com um indutor (figura 1) , o circuito assim formado ressoa numa frequência que é dada pela fórmula:

 

 

Fórmula

L  em  henry (H)

f   em  hertz (Hz)

C  em   farads (F)

π = 3,1416 (constante)

 

A condição de ressonância é obtida para a frequência em que a reatância capacitiva (Xc) é igual a reatância indutiva (XL), conforme sugere o gráfico da figura 200. Neste circuito o que ocorre então é que os sinais de todas as frequências que sejam aplicados encontram uma baixa resistência para sua passagem, exceto os sinais da frequência para o qual o circuito é  ressonante que encontram uma resistência infinita

O circuito deixa passar todos os sinais, menos os da frequência para a qual ele é sintonizado. Este circuito é utilizado na sintonia de receptores, de osciladores, e de transmissores onde o capacitor normalmente é do tipo variável ou ajustável de modo a permitir a seleção da frequência de ressonância.

Circuito ressonante série:  neste circuito o indutor é ligado em série com o capacitor, sendo a frequência de ressonância dada pela mesma fórmula (figura 2).

 

 

No caso o circuito apresenta uma baixa resistência somente para o sinal da frequência na qual ressoa, apresentando uma impedância infinita para os sinais de outras frequências. Estes circuitos são encontrados em filtros separadores de frequências ou de faixas, em osciladores, etc.

Bobinas Cruzadas

Entre os pólos de um imã permanente, duas bobinas interligadas entre si, porém cruzadas, estão dispostas de tal forma que possam girar. Cada uma das bobinas é ligada a determinada tensão. Por esta razão, cada uma das bobinas influi com certa força magnética sobre o imã permanente.

Medição, à distância, de pressões por meio de um instrumento de bobinas cruzadas Se a tensão é igual em ambas as bobinas seus efeitos magnéticos contrários se equilibram, o que significa que as bobinas se ajustam sobre um valor central (médio). Neste instrumento, portanto, a posição zero não é obtida por meio da força de molas, mas sim pela existência de correntes iguais em ambas as bobinas.

Disto se pode concluir que o instrumento de bobinas cruzadas apenas se destina a indicar diferenças de tensões. Seu emprego é encontrado, sobretudo na medição de resistências, assim como na de temperaturas e pressões, à distância.

Indutivo

Este instrumento se compõe de um corpo de ferroquadripolar, que possui dois pares de bobinas cruzadas entre si. No circuito de corrente de um destes pares de bobinas, inclui-se uma indutância. Disto resulta um deslocamento de fase entre os pares de bobinas e desta forma, a existência de um campo girante. Um tambor de alumínio, montado de tal modo que apresente um movimento giratório, fica sob efeito indutivo deste campo girante.

As correntes induzidas neste tambor desenvolvem um conjugado e, com isto, uma deflexão do ponteiro. A força contrária a esta deflexão é conseguida da ação das molas espirais. O amortecimento do instrumento é feito por um imã, em forma de ferradura, cujo campo atua sobre o tambor girante.

O instrumento de indução, também chamado de instrumento de campo girante ou instrumento de Ferraris, apenas pode ser usado para corrente alternada. Devido à indutância, este instrumento sofre a influência da freqüência.

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