Este documento apresenta os principais conceitos sobre instrumentos de medição elétrica, incluindo: 1) Os tipos de instrumentos são divididos em indicadores, reguladores e registradores; 2) Os principais erros em medições são humanos, de instrumento e ambiente, sendo a exatidão definida pelos limites de erro; 3) Terminologias importantes incluem precisão, repetibilidade, zona morta, sensibilidade e resolução.

1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ – UNIFEI/CAMPUS ITABIRA
MEDIDAS ELÉTRICAS
E
INSTRUMENTAÇÃO
EEL010
Professor: Roger Júnio Campos
Curso: Engenharia Elétrica
Período: 4º
2º/2010

2. Capítulo 1:
Introdução e Princípios
Fundamentais de Instrumentos de
Medição Elétrica
http://books.google.com.br/books?id=6faLQGELB5YC&lpg=PA29&ots=MZ_A2qq2NF&dq=instrumento%20conforme%20%C3%ADndice%20de%20classe&pg=PA25#v=onepag
e&q=instrumento%20conforme%20%C3%ADndice%20de%20classe&f=false

3. 1.1 – Introdução
 A medição é um conjunto de operações que visa comparar uma grandeza com
outra da mesma espécie, a qual é tomada como unidade padrão, e determinando o
seu valor momentâneo.
Um instrumento de medida é definido como um sistema que faz
corresponder um estado de um fenômeno físico a outro estado, acessível
aos sentidos humanos.

4. 1.1 – Introdução
 Esquema fundamental de uma medição:
Fenômeno Instrumento Órgão de
físico de Medida Recepção
 Se a medida tem a finalidade de manter uma máquina em um determinado regime
de funcionamento, o esquema de medição é acrescido de mais uma etapa, ou seja:
Fenômeno Instrumento Órgão de
físico de Medida Recepção
Orgão de
Decisão e
Ação

5. 1.1 – Introdução
 Ma medição elétrica surgem 3 problemas cujas soluções devem ser avaliadas:
− o que medir
− com que medir
− como avaliar a medição

6. 1.1 – Introdução
 Quanto ao primeiro problema “O QUE MEDIR” existe uma gama bastante vasta de
grandezas.
 Na medição elétrica as grandezas fundamentais são:
− corrente
− tensão
− frequência
− potência
− resistência
− capacitância
− indutância
− fator de potência

7. 1.1 – Introdução
 Com o emprego de dispositivos chamados transdutores existe a possibilidade de
se medir grandezas físicas:
− temperatura com termopares ou termorresistências
− velocidade com geradores
− pH, umidade, com emissores
− vazão, pressão com transdutores especiaias

8. 1.1 – Introdução
 O segundo problema “COM QUE MEDIR” exige os conhecimentos fundamentais
da medição elétrica;
 para que o emprego de um determinado instrumento seja adequado e exato para a
medição desejada.

9. 1.1 – Introdução
 Os instrumentos dividem-se de acordo com a finalidade e quanto ao sistema de
medição com qual funcionam.
 Os sistemas de medição mais empregados:
− bobina móvel (A, V, R, ºC, r.p.m.)
− ferro móvel (A, V)
− lâminas vibráveis (Hz, r.p.m.)
− eletrodinâmico (E, A,V Var, cos γ)
− ímã móvel (A, V)
− eletrônico digital (A,V, Hz)
 Hoje em dia estão se impondo os instrumentos com sistema eletrônico em virtude
do aperfeiçoamento e confiabilidade.

10. 1.1 – Introdução
 “AVALIAR A MEDIÇÃO” compreende o problema de, com os dados fornecidos
pelos instrumentos, poder-se tirar as conclusões para tomar uma decisão ou
certificar-se do desempenho da instalação.
 A decisão para mudar algo poderá ser feita por intermédio de instrumentos
reguladores.
 Caso seja preciso avaliar os valores medidos por um período mais longo, é
utilizado instrumentos registradores.
 Logo, os instrumentos de medida dividem-se quanto ao seu emprego:
− instrumentos indicadores
− reguladores
− registradores

11. 1.1 – Introdução
 Os instrumentos indicadores são empregados para medidas contínuas, ou seja,
controlam ou registram continuamente uma grandeza qualquer.
 Podem ser analógicos ou digitais.

12. 1.2 – Princípio fundamental de funcionamento

13. 1.3 – Detalhes construtivos
 A fig. mostra as partes principais de um instrumento de medida elétrica.

14. 1.3 – Detalhes construtivos
 A caixa do instrumento serve para proteção do sistema de medição.
 O mecanismo ou sistema de medição compreende o conjunto de peças que
possibilitam a transformação de uma corrente elétrica em movimento. Bobinas fixas
ou móveis, eixo, mancais, molas espirais, amortecedor, ímã permanente, núcleo de
ferro, etc.
 Os ponteiros são as peças solidárias ao conjunto ou elemento móvel e que indicam
sobre a escala o valor da grandeza medida.

15. 1.3 – Detalhes construtivos
 Os acessórios externos do instrumento podem ser constituídos pelos cabos de
ligação especiais, para a conexão do instrumento de medida a seu acessório, como
também os resistores série ou paralelo (shunt), para a amplificação dos campos de
medida.
 Circuito de corrente ou série é aquele pelo qual circula a mesma corrente que
atravessa o circuito a ser medido.
 Circuito de tensão ou paralelo é aquele alimentado pel tensão do circuito a ser
medido.

16. 1.4 – Definições e nomenclatura
 Instrumento indicador → é aquele que indica em qualquer momento o valor
instantâneo efetivo, médio, ou de pico de uma grandeza a ser medida.
 Instrumento registrador→ é aquele que escreve ou registra sucessivamente os
valores instantâneos, efetivos ou médios.
 Instrumento com contato → é aquele no qual o elemento móvel fecha e abre
contatos quanto atinge determinados valores.
 Instrumento blindagem magnética → é aquele que está blindado contra influência
de campos magnéticos externos.
 Instrumento astático → é aquele no qual o elemento móvel é constituído de tal
maneira a ser insensível a campos eletromagnéticos.

17. 1.4 – Definições e nomenclatura
 Multímetro→ é aquele que serve para a medição de diversas grandezas elétricas
no mesmo instrumento, por exemplo: corrente, tensão e resistência

18. 1.4 – Definições e nomenclatura
 Quanto ao sistema de medição, instrumentos de medida elétrica dividem-se em:
 Instrumento ferro-móvel→ é aquele que, tendo uma peça móvel de material ferro-
magnético, desloca-se quando submetida a um campo magnético formado por uma
corrente que atravessa uma bobina fixa.
 Instr. de bobina móvel→ é aquele que tem um ímã permanente fixo e uma ou mais
bobinas móveis. Seu funcionamento depende da reação entre a corrente da bobina
móvel e o campo magnético do ímã permanente.

19. 1.4 – Definições e nomenclatura
 Instr. ímã móvel→ é aquele constituído de uma bobina fixa percorrida por uma
corrente dentro da qual giram um ou mais ímãs permanentes.
Instr. eletrodinâmico→ é aquele que tendo bobinas fixas e bobinas móveis
deslocam as últimas eletrodinamicamente, pela ação das correntes que nelas atuam.
Podem ser construídas com peças ferro-magnéticas para aumentar o campo
eletromagnético.
 Instr. de indução→ é aquele que tem bobinas fixas percorridas por corrente elétrica
e de peças condutivas móveis, que são deslocadas pelas correntes induzidas nelas
eletromagneticamente.

20. 1.4 – Definições e nomenclatura
 Instr. de vibração→ é aquele que é formado por lâminas vibráteis que entram em
ressonância sob a ação de uma corrente.
 Instr. eletrostático→ é aquele que apresenta peças metálicas fixas e outras móveis
sobre as quais agem forças do campo eletrostático.
 Instr. bimetálico→ é aquele que tem um elemento móvel formado por bimetal que
se deforma pela ação direta ou indireta de uma corrente.

21. 1.5 – Erros em medidas
 Define-se erro (ou erro absoluto) a diferença entre o valor real e o medido.
 Em termos práticos, as medidas são classificadas em função do chamdo erro
relativo

22. 1.5 – Erros em medidas
 Erros humanos são causados pela observação defeituosa por parte do operador.
 O erro mais comum é o erro da paralaxe.
 Para a diminuição ou total eliminação erro de paralaxe usam-se espelhos nas
escalas.

23. 1.5 – Erros em medidas
 Exatidão→ é definida pelos limites de erros e pelos limites da variação na indicação
(↓erro = ↑exatidão).
 O erro é inerente à todo instrumento.
 Classe de exatidão→ é uma classificação de instrumentos de medida para
designar a sua exatidão. O número que a designa chama-se índice de classe.
Índices de classes Limites de erro
0,05 0,05%
0,1 0,1%
0,2 0,2%
0,5 0,5%
1,0 1,0%
1,5 1,5%
2,5 2,5%
5,0 5,0%

24. 1.5 – Erros em medidas
 Pela tabela tem-se:
− Um instrumento da classe 1 poderá ter no máximo erro de ±1%;
− Ou seja, se o valor do fim da escala do instrumento for 100V;
− o erro poderá ser no máximo de ±1V.
− Logo, se o ponteiro indicar 98V, o erro poderá permanecer na faixa de 97V a
99V.

25. 1.5 – Erros em medidas
 Neste exemplo o erro absoluto está sempre ≤ ±1. O erro cometido em relação à
medida é:
 Logo:

26. 1.5 – Erros em medidas
Exemplo: suponha um voltímetro de 150V fim de escala, com classe de exatidão
1,5; e no qual deseja-se determinar a faixa que compreende o valor real e o erro de
medição no valor de 70V.

27. 1.6 – Terminologia
 PRECISÃO
Informa o máximo desvio entre leituras no mesmo ponto.
 REPETIBILIDADE
Máxima diferença entre diversas medidas realizadas sob as mesmas
condições.

28. 1.6 – Terminologia
 ZONA MORTA
Máxima variação que uma grandeza pode sofrer sem ocasionar alteração no
instrumento de medida.
 Exemplo:
Considerando que a escala de um voltímetro é de 0 a 100 V com zona morta de
0,2%, tem-se:
Desta forma, o voltímetro apenas indicará um determinado valor, se a tensão variar
com um valor superior a 0,2 V.

29. 1.6 – Terminologia
 SENSIBILIDADE
Mínima alteração que a entrada deve sofrer para que provoque uma alteração no
sinal de saída.
 Exemplo:
Supondo um voltímetro com escala de 0 a 100 V e uma sensibilidade de 0,1%,
tem-se:
Este resultado indica que o instrumento apresentará uma resposta se a tensão
variar de, pelo menos, 0,1 V.

30. 1.6 – Terminologia
 RESOLUÇÃO
Variação na indicação quando o dígito menos significativo varia em uma unidade.
 BIAS
Erro sistemático da indicação. Estimado pela média dos erros.

31. 1.7 – Escala
 Escala, range ou faixa → valores compreendidos entre máximo e mínimo.
 Span → amplitude entre valores final e inicial da escala.
• Escala (range): 45 a 65 Hz
• span: 20 Hz
• instrumentos podem apresentar mais
de uma escala

32. 1.8 – Normas e Simbologia
 Para a identificação rápida das diversas características do instrumento de medida,
foram adotados símbolos inscritos na escala, de modo que cada um determina uma
destas características.
 Os diversos símbolos empregados e normalizados estão indicados nas próximas
tabelas.

33. 1.8 – Normas e Simbologia: unidade de medição

34. 1.8 – Normas e Simbologia: princípio de funcionamento

35. 1.8 – Normas e Simbologia: outros símbolos

36. 1.8 – Normas e Simbologia
Exemplo: Identificar os instrumentos mostrados nas figuras a seguir.