İhtisâb Mukataası

Para que se possa dar inicio à explicação do funcionamento dos medidores de energia ativa, tipo indução, é preciso conhecer a estrutura dos mesmos.

A figura 2.3 apresenta as partes componentes do medidor Watt-Hora Tipo Indução Monofásico, que podem ser estendidas para o entendimento de todos os tipos de medidores tipo indução, tanto bifásicos, quanto trifásicos.

Partes componentes do medidor

1 - Contador 7 - Rolamento de Eixo superior

2 - Eletroímã de Tensão 8 - Eixo de Suspensão do disco

3 - Bobina de Tensão 9 - Disco

4 - Bobina de Frenagem 10 - Imã Permanente

5 - Bobina de Corrente 11 - Rolamento de Eixo inferior

6 - Eletroímã de Corrente 12 - Parafuso Terminal

FONTE 10 1 12 2 4 3 8 7 ₆ 5 11 10 9 1 12 2 4 3 8 7 6 5 11 10 9 1 12 2 4 3 8 7 6 5 11 10 9 1 2 3 4 5 6 7 9 8 11 12 CARGA 1 12 2 4 3 8 7 6 5 11 10 9

Figura 2.3 - Medidor Tipo indução Monofásico.

O medidor eletromecânico é baseado no princípio de Ferraris: “Um condutor percorrido por uma corrente elétrica, na presença de um campo magnético externo,

fica submetido a uma força”. Este fenômeno é conhecido como interação eletromagnética e é através dessa interação que se tem o funcionamento do medidor de energia tipo indução.

São colocadas duas bobinas fixas em quadratura no espaço, sendo cada uma percorrida por uma corrente elétrica alternada senoidal com diferente ângulo de fase. Essa corrente elétrica alternada gera um fluxo alternado que atravessa o disco de alumínio e nele é induzida uma corrente, denominada corrente de Foucault. A bobina de tensão gera um fluxo magnético que interage com a corrente de Foucault gerada pela bobina de corrente e devido à essa interação é gerado uma força que tem seu sentido dado pela regra da mão direita e seu módulo pela equação (2.15). O mesmo ocorre com o fluxo gerado pela bobina de corrente e a corrente gerada pelo fluxo magnético da bobina de tensão, gerando uma força no mesmo sentido da anterior.

s

F ˜ ˜ ˜B i L

enD

(2.15)

Onde:

B - Campo magnético gerado pela bobina de tensão; i - Corrente elétrica que percorre a bobina de corrente;

L - Comprimento do fio condutor por onde percorre a corrente elétrica; Į - Ângulo entre a corrente e o campo magnético.

Essa força proporciona um conjugado em relação ao eixo, fazendo girar o disco de alumínio. Para uma melhor elucidação do sentido das forças e conjugado, usaremos de um exemplo onde para uma carga Z puramente resistiva, a tensão aplicada à carga e a corrente que a percorre estão em fase, conforme figura 2.4 [18].

V

Bp

Bc

CARGA Z

A figura 2.5 apresenta as curvas referentes ao exemplo da figura 2.4, a figura 2.5(a) apresenta duas curvas: a curva da tensão aplicada à carga e a curva de corrente que percorre a mesma. Na figura 2.5(b) encontram-se as curvas dos fluxos gerados pela bobina de corrente e pela bobina de tensão.

Figura 2.5 – (a) Tensão e corrente aplicada à carga; (b) Fluxos gerados pelas bobinas de corrente e de tensão.

O fluxo gerado pela bobina de corrente está em fase com a corrente que o originou, porém, o fluxo gerado pela bobina de tensão está atrasado cerca de 90°, por se tratar de uma bobina altamente indutiva.

As figuras 2.6 até 2.9 ilustram, de acordo com a Lei de Lenz, os sentidos das correntes induzidas no disco devido à variação dos fluxos indutores Ɏv e Ɏi, assim como, o sentido da força criada pela interação da corrente com o campo magnético em cada intervalo do ciclo, respectivamente.

Figura 2.6 – Intervalo 1 - 2: Ɏvdecresce,Ɏicresce

Figura 2.7 – Intervalo 2 - 3: Ɏv cresce,Ɏi decresce

Figura 2.8 – Intervalo 3 - 4: Ɏvdecresce,Ɏicresce

Tendo em conta a disposição das várias peças que constituem o medidor, no espaço o fluxo Ɏvé sempre normal à direção de ii e o fluxo Ɏié sempre normal à direção de iv.Assim, as forças F1e F2 originadas pela interação entre o fluxo Ɏve ive

entre Ɏie ii, respectivamente, estão postas no plano do disco e sempre dirigidas no

mesmo sentido para todos os intervalos do ciclo, o que pode ser concluído pela regra da mão direita. Estas forças, estando a certa distância do eixo de rotação, criam em relação a ele um conjugado motor.

O que determina a quantidade de energia elétrica consumida pela carga, é a velocidade de rotação do disco, que é ajustada de tal modo que o número de rotações durante um intervalo de tempo seja proporcional à energia solicitada pela carga durante esse intervalo. Essa velocidade é concebida pela interação dos conjugados atuantes no disco. Além do conjugado motor, existe também o conjugado resistente que tem o sentido de oposição ao conjugado motor, com o propósito de estabelecer uma condição de equilíbrio ao medidor. A necessidade deste conjugado reside no fato de que somente a aplicação de um conjugado de condução no disco, levaria o mesmo a uma velocidade proporcional à freqüência de rede e não a uma velocidade proporcional à energia consumida. Este conjugado se dá através de um imã permanente acoplado ao sistema, e, conforme se verifica na figura 2.3, este imã tem a função ainda de evitar deslocamentos bruscos da parte móvel, ao partir da posição em repouso, como também voltar a ela, uma vez cessado o conjugado de condução.

Os medidores de energia tipo indução também são submetidos a uma análise metrológica para que se possa definir a conveniência do instrumento para realizar medições em uma determinada faixa e com exatidão conhecida, e, assim, obtendo- se um valor mensurado e estimando-se sua incerteza. Os instrumentos só podem ser usados quando suas propriedades metrológicas são bem conhecidas. Desta forma, isto requer que os medidores de energia sejam submetidos a inúmeros testes e condições de operação para posterior comercialização. Adicionalmente, informa-se que, as condições de aferição dos medidores estão baseadas em normas especificas, existindo órgãos responsáveis para essa vistoria e certificação.

A NBR 8377 trata da especificação de medidores de energia ativa, classificando-os quanto a sua classe de exatidão dentre outros parâmetros [21].

A classe de exatidão conforme [21] é o número que define os limites admissíveis de erro relativo percentual para todos os valores de corrente entre

0,1

n

I

˜

(10% da corrente nominal) e Imax (corrente máxima), para fator de potência

unitário e cargas equilibradas, quando o medidor é ensaiado sob condições de referência.

A tabela 2.3 apresenta o limite de erro de acordo com cada classe de exatidão.

Tabela 2.3 – Limite de erro de acordo com a classe de exatidão Classe de exatidão Limite de erro

2 r2%

1 r1%

0,5 r0,5

Os medidores convencionais tipo indução encontrados no Brasil são todos da classe de exatidão 2 (dois). Entretanto, existem medidores com classe de exatidão 1 e 0,5 importados, porém o custo é muito elevado.

2.4 - Medidores tipo indução sujeitos à distorções harmônicas de

Belgede 18. yüzyılda Konya'nın mali yapısı ve merkez maliyesi ile ilişkisi (sayfa 179-186)