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MANUAL DE INSTRUÇÕES
Ponte de Kelvin ITKEL 01
1. Usos e Características
A ITKEL 01 é uma ponte de precisão duplicada portátil com rede (doravante chamada ”Ponte”). O
instrumento é fornecido com sete faixas de medição de 0 a 1,1111 kΩ e a resolução mínima é de 0,01 μΩ. É
aconselhável para medição de precisão da resistência de baixo valor ou da resistência CC na condutividade
de condutor metálico, divisor de corrente CC, o contato do seletor, fio e cabo, motores e transformadores,
etc.
Características: O elemento de resistência principal da ponte é feito de material de liga de alta qualidade e
sujeito a teste de envelhecimento em alta e baixa temperatura a longo prazo, bem como rígido tratamento
tecnológico e ajuste de forma que diminui o coeficiente de temperatura, aumenta a precisão e melhora a
estabilidade anual. Adotando o seletor específico no instrumento de precisão Fang Ke, a resistência de
contato da ponte é pequena, assim como a sua variação; utilizando o indicador de zero do modelo JZ2B, a
ponte apresenta alta sensibilidade, baixo ruído e menos dissipação de energia. Portanto, a ponte portátil é
caracterizada por ampla faixa de medição, alta precisão, boa estabilidade e confiabilidade. Compacto e leve.
2. Especificações
2.1 Todos os indicadores técnicos estão em conformidade com a norma I EC564-77 “DC Measuring
Resistance”.
2.2 Condição ambiental
a. Temperatura:
Valor de referência: 20 ±0,5 ºC, valor nominal: 15 ºC a 25ºC
b. Umidade relativa:
Valor relativo: 40% a 60%, valor nominal: 25% a 75%
2.3 Os principais parâmetros são apresentados na Tabela 1.
Tabela 1
Múltiplo
Faixa efetiva
Resolução
Precisão
Rn
Iman
-3
0 a 1,11110 mΩ
10 nΩ
0,1
1 mΩ
3A
-2
0 a 11,1110 mΩ
100 nΩ
0,1
10 mΩ
1A
-1
*10
0 a 111,110 mΩ
1 μΩ
0,05
100 mΩ
500 mA
*1
0 a 1,11110 Ω
10 μΩ
0,05
1Ω
100 mA
*10
0 a 11,1110 Ω
100 μΩ
0,05
10 Ω
15 mA
2
0 a 111,110 Ω
1 mΩ
0,05
100 Ω
1,5 mA
3
0 a 1,11110 kΩ
10 mΩ
0,05
1 kΩ
200 μA
*10
*10
*10
10
2.4 Limite permitido de erro elementar
Elim = ±C%(Rn/10+1)
Onde:
Elim --- Limite permitido para erro elementar;
C ---- Índice de precisão;
Rn --- Valor de referência (10 à energia inteira máxima na faixa de medição);
X ---- Indica o valor da placa de medição.
2.5 Indicador de zero incorporado
a. Ajuste de zero: fornecido com controle de balanceamento mecânico e elétrico;
b. Sensibilidade: a sensibilidade é ajustável. A ponte iniciará do ponto de equilíbrio na sensibilidade mais
alta. Quando a placa de medição apresentar desvio de um índice de graduação, o ponteiro de ajuste de zero
terá desvio de pelo menos 2 graduações;
c. Tempo de descarga: não superior a 4 segundos.
2.6 Fonte de energia: o abastecimento para o circuito da ponte é de 1,5 V, formado por conexão shunt de 8 20(#1)
baterias; o abastecimento para o indicador de zero incorporado é de 9 V, formado por uma pilha laminada 6F22.
2.7 Dimensões gerais: 300 mm x 250 mm x 160 mm.
2.8 Peso: aproximadamente 6 kg.
3. Princípio de operação
Como apresentado na Figura 1, o diagrama de circuito da ITKEL 01 é um circuito em ponte duplo Kelvin que
consiste em uma placa multiplicadora (ou antena na faixa de medição), placa de medição (ou antena de leitura),
indicador de zero e circuito de alimentação de energia. Alteração de 7 faixas de medição conversíveis de 7
resistores Rs padrão de valor constante da placa multiplicadora. 5 placas de medição são compostas por 5 pares de
resistores RA e Ra passo a passo decimais, que compõem um circuito em ponte com um par de resistores RB e Rb
de valor constante. Na ponte há quatro terminais, dos quais C1 e C2 são terminais de corrente. A fonte de
alimentação para a ponte entrega corrente de teste para Rx, e flui para o resistor padrão Rs em conexão em série
com Rx; P1 e P2 são terminais de potencial que geram a queda de tensão formada em Rx para a ponte, depois
alcança equilíbrio com a queda de tensão formada em Rs, apesar do circuito em ponte ser composto por quatro
braços de ponte RA, Ra, RB, Rb bem como o indicador de zero G. Como apresentado no cálculo, o valor da
resistência medido na ponte é o valor do elemento resistivo no qual a queda de tensão é produzida. Se as medições
de resistência do condutor no condutor e a resistência de contato em cada contato cair dentro do limite prescrito,
sua influência na medição pode ser desprezada, garantindo assim a precisão da medição.
4. Operação
1. Terminais: C1. P1. C2. P2
2. Seletor Multiplicador
3. Terminal de Terra
4. Ponteiro do indicador de zero
5. Seletor do indicador de zero Int/Ext
6. Entrada CA/CC
7. Seletor da fonte de energia Int/Ext
8. Terminal da fonte de energia Ext.
9. Terminal Bext do indicador de zero Ext.
10. Botão de sensibilidade
11. Botão do indicador de zero
12. Bateria
13. Seletor do indicador de zero G
14. Seletor da alimentação de energia da ponte B tx
15. Botões de medição (cinco no total)
4.1 Preparação
a. Coloque 8 baterias R20(#1) e uma pilha 6F22 laminada no compartimento de bateria na parte posterior da
ponte. Gire a placa multiplicadora das posições “Off” para “Bv” e “Gv” e verifique simultaneamente a tensão
de alimentação de energia. Quando o ponteiro entrar passando a linha verde, isso mostra que as tensões
tanto nas baterias da ponte como do indicador de zero são apropriadas.
b. Gire a placa multiplicadora e a placa de medição do ponto inicial para o ponto final várias vezes para fazer
bom contato do seletor. Coloque a placa multiplicadora em uma determinada alimentação de energia
multiplicadora, e ligue a fonte de energia do indicador de zero. Após pré-aquecer por 5 minutos, ajuste o
potenciômetro “Zero-setting” para fazer o ajuste de zero para o indicador de zero. Conecte adequadamente
os resistores a serem testados aos terminais de C1, P1, P2 e C2 de acordo com o método de medição de
quatro terminais, como apresentado na Figura 2.
4.2 Medição
Faça uma estimativa do valor do resistor a ser medido e escolha uma energia multiplicadora apropriada,
depois pressione os botões de pressão de “G” e ”B”. Ajuste a placa de medição para retornar o indicador de
zero para o balanço zero da ponte; portanto, o valor do resistor a ser medido é expresso pela fórmula a
seguir:
Rx = Energia multiplicadora x Valor indicado da placa de medição.
4.3 Operação dos componentes relativos da ponte
a. Placa de medição: para tornar o valor de medição um dígito eficaz, a placa multiplicadora deve ser
ajustada de forma que o valor indicado da placa de medição Nº 1 no lado esquerdo não seja zero, dessa
maneira a precisão da medição e a resolução são garantidas. O ponto circular na parte inferior esquerda do
ponto decimal da placa de medição Nº 1. O símbolo “X” em todas as placas de medição é usado para
expressar 10.
b. Indicador de zero
1) Direção da deflexão: como especificado no projeto da ponte, a direção da deflexão do indicador de zero é
idêntica à direção de rotação da placa de medição no processo de balanceamento da ponte. Se a placa de
medição girar no sentido horário, o ponteiro do indicador de zero a seguirá para fazer a deflexão no sentido
horário. Caso contrário, se a placa girar no sentido anti-horário, ocorrerá a deflexão do ponteiro no sentido
anti-horário.
2) Sensibilidade: a sensibilidade deve estar em uma posição inferior no início da medição, depois
aumentada após o balanceamento inicial da ponte, sendo assim capaz de evitar, de maneira eficaz, a
sobrecarga do indicador de zero, além de diminuir o tempo de medição.
c. Botões de pressão “B” e ”G”: O botão “B” é o seletor de controle para a alimentação de energia da ponte e
o botão “G” é o seletor de controle para a extremidade de entrada do indicador de zero. Ao pressionar e
soltar o botão, ocorrerá o restabelecimento espontâneo do botão. Ao girar o botão 90°após pressioná-lo, ele
poderá ficar travado; gire 90° mais uma vez e ocorrerá o restabelecimento espontâneo do botão.
4.4 Principais técnicas de medição e de testes
4.4.1 Método de medição a quatro terminais
O método de medição a quatro terminais (ou método de medição a quatro fios) é adotado para a medição de
resistências em pontes Kelvin, em que a medição de resistências de baixos valores é extremamente
importante. A conexão de resistores do tipo quatro fios (por exemplo, resistor padrão, corrente, etc.) é
apresentada na Figura 2a; a conexão de resistores do tipo dois fios é apresentada na Figura 2b. O resultado
da medição de pontes é expresso por RAB=RX+rA+rB, onde RAB é a resistência do corpo do resistor; rA, rB são
a resistência do fio entre RX e os dois pontos A e B, respectivamente. Para medição do fio de resistência
como fio e cabo, sua conexão é apresentada na Figura 2c, e o resultado da medição da ponte é expresso
por RAB.
4.4.2 Medição por movimento gradual botão de pressão
a. Operação: pressione o botão de pressão ”G” (movendo gradualmente ou travando) enquanto o botão de
pressão “B” é movido gradualmente. Assim que se descobre a direção da deflexão do indicador de zero,
restabeleça o botão de pressão “B”; ajuste adequadamente a placa de medição uma vez de acordo com as
orientações do item 4.3b.1); repita o procedimento operacional mencionado acima para fazer com que o
indicador de zero retorne ao ponto zero, alcançando finalmente o balanceamento da ponte.
b. Escopo da aplicação
1) Medição da resistência de baixo valor: ao medir a resistência de baixo valor, a corrente medida na saída
proveniente da ponte é ligeiramente grande. Se o botão de pressão ”B” é mantido pressionado, mesmo que
o coeficiente de temperatura do resistor a ser medido não seja tão grande, a ponte também aquecerá por
causa do aumento de temperatura exceder a precisão da medição. Entretanto, com o método de mover
gradualmente o botão, a precisão da medição pode ser garantida.
2) Medição de resistência na troca de fio e cabo: nas trocas de fio e cabo, os produtos de cobre são os
principais objetos medidos. Se pressionar constantemente o botão “B” durante a medição, os objetos
medidos se aquecerão, e a resistência estará sujeita a variações por causa dos objetos medidos terem
coeficiente de temperatura mais alto, resultando assim em ponto de balanceamento de ponte extremamente
instável e aumento constante da leitura. Para evitar o fenômeno acima, o método de mover gradualmente o
botão de pressão “B” deve ser usado para garantir a estabilidade e a precisão dos dados medidos. A
resistência medida é Rt em temperatura ambiente t; para se obter a resistência 20 ºC ou 25 ºC, a seguinte
fórmula de redução pode ser usada:
R20 = (1+20α/1+αt) Rt
R25=(1+25α/1+αt) Rt
Onde
R20 resistência reduzida a um na temperatura de 20 ºC;
R25 resistência reduzida a um na temperatura de 25 ºC;
t
temperatura ambiente no lado de medição;
Rt resistência medida em temperatura ambiente t;
Α coeficiente de temperatura do cobre industrial (≈0,43%)
3) Em caso de medição da resistência de fio e cabo por metro, deve ser usado o dispositivo de ponte
condutora série QD.
4.4.3 Influência da força termoeletromotriz na medição de resistências de baixos valores
a. O contato entre dois metais diferentes irá gerar uma força termoeletromotriz , da qual o valor se refere à
temperatura no contato. A medição da ponte precisa de um conduto de medição com conector (latão ou liga
de ferro) que seja diferente do material do condutor de medição (cobre industrial). Além disso, o conector foi
laminado com outros revestimentos metálicos (ouro, prata, liga de estanho-cério, etc. com pequena força
termoeletromotriz para cobre, bem como para níquel, zinco, titânio, etc. e com grande força
termoeletromotriz para cobre). A força termoeletromotriz gerada no ponto conectado terá grande influência
no resultado da medição de resistências de baixo valor.
b. Eliminação ou redução da influência da força termoeletromotriz na resistência de baixo valor
1) O condutor associado ao condutor de medição deve ser feito de cobre (ou de liga de cobre), do qual a
superfície deve ser laminada com ouro, prata ou somente estanho, ou simplesmente sem revestimento.
2) As temperaturas nos terminais P1 e P2, bem como nos contatos A e B, devem ser mantidas idênticas.
Caso se conecte o fio com as mãos, as temperaturas em todos os pontos conectados serão diferentes até
certo ponto, portanto, deve-se ter tempo suficiente para alcançar o estado isotérmico.
3) A fonte de alimentação de energia externa (porque as baterias internas não trocam de polaridade) é
usada na ponte. Com a troca da fonte de alimentação, faça uma medição para cada troca, depois tire a
média para eliminar a influência da força termoeletromotriz.
4.4.4 Medição da resistência CC com indutância
a. Condutor de medição: geralmente, o condutor de medição do transformador é longo, portanto, a seção
cruzada do condutor não deve ser muito pequena, ou seja, a resistência de cada condutor não deve ser
maior do que 0,1 Ω. É aconselhável usar o condutor de medição especial CD18C ou sistema a quatro fios
CS19C de nossa fabricação.
b. Procedimento da medição: primeiro pressione o botão de pressão “B” e o trave durante a medição, depois
pressione o botão de pressão “G” de modo intermitente; após a conclusão da medição, primeiro solte o
botão “G”, o botão “B”. Ao pressionar o botão “B” (no processo de medição), não desconecte os quatro
condutores de medição a, A, B e b como apresentado na Figura 3, caso contrário, ocorrerá arco colocando
em riso a segurança pessoal.
c. Estabilidade do ponto de equilíbrio: na medição de resistências CC do enrolamento do transformador,
ocorrerá o ponto de equilíbrio não estável da ponte (oscilação do ponteiro do indicador de zero), uma leve
oscilação mostra um resultado de medição questionável; uma expressiva oscilação torna a medição
indisponível. Para melhorar o ponto de equilíbrio da estabilidade da ponte, alguns métodos podem ser
adotados como o que segue:
1) Evitar a interferência de campo eletromagnético e campo geomagnético: os quarto condutores de
medição devem ser trançados; o terminal terra “⊥” deve estar em conexão com a terra.
2) Alimentação por energia elétrica externa: o ajuste da placa de medição deve ser feito no processo de
balanceamento de ponte. Uma causa levemente mecânica alterará a resistência de contato entre a bateria
Nº 1 e a peça de contato, causando assim a flutuação da corrente de medição e resultados em uma força
eletromotriz do contador causada por grande indutância, o que afeta a estabilidade do ponto de equilíbrio da
ponte. Adotando uma fonte de energia elétrica externa com capacidade suficiente e bom contato, a
estabilidade do ponto de equilíbrio pode ser melhorada.
3) Na medição da resistência CC do enrolamento do transformador, é aconselhável usar pilha seca como
fonte de energia ao invés de fonte estabilizada de tensão alimentada diretamente pela fonte de energia
pública. A interferência do modo em série e a interferência do modo comum da fonte elétrica afetarão a
estabilidade do ponto de equilíbrio da ponte.
4.5 Fonte de energia elétrica externa e indicador de zero externo
a. Fonte de energia elétrica externa: quando houver necessidade de medição de resistência de baixo valor
com duração maior, é necessário usar uma fonte de energia elétrica externa. Coloque o seletor de fonte de
energia na posição “Bext”; a fonte de energia elétrica externa será conduzida a partir do terminal “Bext”.
b. Indicador de zero externo: quando houver necessidade de melhorar a sensibilidade do indicador de zero,
coloque o seletor de indicador de zero na posição “Gext”; o indicador de zero externo pode ser conectado a
partir do terminal “Gext”.
5. Ponto de atenção
5.1 Bateria
5.1.1 Fonte de energia para o circuito da ponte
a. Uma bateria de 1,5 V é usada como fonte de energia para o circuito da ponte, ou seja, o circuito de
medição. Devido à maior corrente de saída da resistência de baixo valor durante a medição, deve ser usada
uma bateria de alta qualidade com grande capacidade. É aconselhável usar bateria alcalina sem
vazamento. A bateria deve ser conectada adequadamente em contato confiável com as peças de contato.
Em caso de contato com folga, faça reparos nas peças de contato.
b. Avaliação do desempenho da bateria: a força eletromotriz e a resistência interna são os principais
parâmetros da bateria. A tensão do circuito aberto medida com multímetro é próxima à força eletromotriz. Os
valores das forças eletromotrizes usadas para baterias devem ser próximas entre si e equivalentes a no
mínimo 80% do valor nominal. A resistência interna pode ser medida pelo método de corrente de curtocircuito instantânea, ou seja, medida através de curto-circuito instantâneo utilizando a faixa de medição de
alta corrente do multímetro. Quanto menor o curto-circuito e a resistência interna, melhor o desempenho da
bateria.
5.1.2 Fonte de energia para o indicador de zero: deve ser usada pilha laminada 6F22 de 9 V de alta
qualidade para o indicador de zero.
5.2 Fonte de energia externa: estão disponíveis qualquer tipo de baterias de 1,5 V ou baterias acumuladoras
de 2 V. A fonte de tensão estabilizada comercial convencional causará danos à ponte devido ao ajuste
limitado para a saída da baixa tensão, além da facilidade de se perder o controle.
5.3 A ponte somente pode ser usada para medição de resistência passiva (não carregada). A fonte de
energia pública ou outras fontes de energia fornecidas através do terminal de medição são estritamente
proibidas
Extremidade dos pontos de amostragem
Clipe do terminal de corrente
Linha de distribuição de corrente
5.4 Na conclusão da operação, restabeleça os botões de pressão “B” e ”G”, e coloque o seletor de
multiplicação de energia na posição “Off”. Caso a ponte não seja usada em curto prazo, retire todas as
baterias para evitar vazamento; Se ocorrer vazamento, deve ser feita uma limpeza detalhada imediatamente
para evitar danos aos circuitos.
5.5 Condições de armazenamento para a ponte: temperatura de 5 a 35 ºC, umidade relativa de 25% a 80%.
Sem presença de gás corrosivo no ar. Evite a luz solar.
6. Anexos
a. Certificado de inspeção
b. Instruções operacionais
c. Condutor de medição
1 cópia,
1 cópia,
1 peça.
INSTRUTEMP INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO LTDA
R Fernandes Vieira, 156 – São Paulo / SP
Tel.: (11) 3488-0200 | Fax.: (11) 3488-0208
www.instrutemp.com.br – [email protected]