Galvanômetro – Ferro Móvel

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 é
destinado 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 baixas
chamado 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 é
dado pela regra da mão direita, e cujo módulo é
dado 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 iguais
nos seus extremos.
• Portanto, as duas lâminas terão a repelirse, 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