Alicate amperímetro

Dos fundamentos de engenharia elétrica sabe-se que a corrente deve ser sempre medida em uma linha até o consumidor, pois a corrente máxima é determinada pela menor resistência da rede elétrica. No entanto, muitas vezes não é possível dividir o circuito com um multímetro para medir a corrente, ou a corrente no sistema de alimentação CA é muito alta, portanto, não é possível medir a corrente de contato. É nesses casos que um alicate amperímetro é necessário.

Como um alicate amperímetro mede a corrente elétrica?

Ao redor de cada condutor elétrico, através do qual a corrente flui, um campo magnético se estende linearmente em relação à corrente que flui. No caso de corrente contínua, é um campo magnético de CC e, no caso da corrente alternada, é um campo magnético alternado. Os alicates amperímetros utilizam este efeito e medem a corrente através de um sensor Hall (corrente contínua) ou através de um tipo de transformador (corrente alternada), dependendo do tipo de corrente.

Qual alicate amperímetro deve ser usado?

A seleção dos alicates amperímetros depende de vários fatores. O primeiro fator é a natureza da corrente. O alicate amperímetro para corrente alternada é o mais utilizado. Para aplicações em que a corrente contínua com a ajuda de um alicate amperímetro, por exemplo, para medir a corrente de um sistema de partida de um veículo a motor, é necessário um desses dispositivos que também pode medir correntes contínuas. Normalmente, os alicates que podem medir corrente contínua também podem medir corrente alternada.

Outra questão a considerar ao selecionar o alicate amperímetro correto é a amperagem. Em geral, quanto maior a corrente a ser medida, maior será o tamanho do alicate de corrente. Um design especial de um alicate amperímetro é a bobina Rogowski. Este tipo de alicate amperímetro é frequentemente usado para correntes alternas muito altas, uma vez que tamanhos muito grandes podem ser alcançados aqui. Os alicates amperímetros flexíveis também são frequentemente usados para medições em painéis de controle.

Além disso, o alicate amperímetro é frequentemente usado para medir a potência elétrica. Esta forma particular de alicate amperímetro é amplamente utilizada na tecnologia de medição elétrica. O seguinte deve ser levado em consideração. A medição com a ajuda de um desses dispositivos é sempre possível somente se em uma rede trifásica todos os condutores forem carregados da mesma maneira, ou seja, simetricamente. Para fases com carga assimétrica devem ser utilizados 3 terminais de medição. Neste caso, a PCE Instruments oferece alicates amperímetros adequados com funções de medição de potência.

Uma função especial de medição de um alicate amperímetro é a chamada função de entrada. Esta função é sempre utilizada quando é necessário medir a corrente de partida das máquinas ou motores. O alicate amperímetro está em uma espécie de modo de espera após a ativação. Assim que a corrente é detectada pelo alicate, ela é detectada com uma frequência de amostragem muito alta e exibida no display, mesmo que a corrente volte a um nível diferente após a energização.

Outras funções especiais, como medição de tensão ou resistência e medição de temperatura, completam a gama de funções de um alicate amperímetro.

Um alicate de corrente é usado para a medição indireta de magnitudes elétricas em correntes condutoras. Ao contrário da medição de corrente contínua, que exige a desconexão do circuito elétrico, o alicate amperímetro mede sem contato. Para isso, os aparelhos utilizam o princípio físico da indução magnética, no qual condutos de corrente elétrica induzem um campo elétrico mensurável. A medição sem contato oferece vários benefícios. Por um lado, as medições também podem ser realizadas em dutos isolados, sem interromper o funcionamento contínuo de equipamentos elétricos e máquinas elétricas. Por outro lado, este procedimento não utiliza a conexão potencial da variável medida e do sinal de medição, evitando assim imprecisões de medição.

Ao determinar a força campo elétrico, o alicate amperímetro pode determinar indiretamente magnitudes de corrente muito precisas, de correntes alternas e contínuas, bem como outras variáveis elétricas. Um alicate amperímetro para corrente contínua mede a corrente usando um sensor Hall. O sensor mede o campo magnético em torno de um condutor através do qual flui corrente contínua. Para determinar isso, o condutor de transporte de corrente é guiado através do núcleo laminado isolado e divisível na frente do alicate amperímetro. Equipamentos modernos transferem o campo magnético gerado através dos alicates para o circuito e o amplificador localizado dentro do dispositivo, e convertem a intensidade do campo magnético, dependendo do modelo de alicate e sua correspondente configuração, em magnitudes como corrente, tensão, resistência, potência ou frequência. O valor de medição atual do alicate amperímetro geralmente é exibido em um display LCD. Dependendo do design e tamanho do alicate amperímetro, o display pode mostrar os valores em forma de gráfico.

Os valores medidos correspondentes podem ser lidos em um display digital. No entanto, a faixa de medição desse método prático e indireto de medição é limitada por dois parâmetros. Por um lado, é muito difícil medir correntes muito pequenas com alicate amperímetro porque os campos magnéticos induzidos não podem ser detectados. Por outro lado, o manuseio desses medidores é mais limitado quando é necessário medir correntes elétricas muitos grandes, pois nesses casos a seção transversal desses condutos é maior, por isso é necessário um alicate com diâmetro adequado. Mesmo que um alicate amperímetro não seja um dispositivo de medição ideal para correntes particularmente pequenas, bem como seções transversais de tubulações muitos grandes e para medição no local, a gama de uso deste prático e rápido instrumento de medição são suficientes para uma infinidade de aplicações.

Como exemplo podemos citar a tecnologia automobilística. Aqui, a eletrônica do automóvel com defeito pode ser analisada usando um alicate amperímetro. Um alicate amperímetro também é muito útil ao procurar correntes de fuga dentro de um veículo. Esses dispositivos são usados em muitas áreas, desde o uso privado de um hobby, até o uso em uma oficina, até a análise e avaliação de magnitudes elétricas por técnicos e engenheiros.

FAQ
O alicate amperímetro lê “zero” mesmo que a corrente esteja fluindo
Esse fenômeno surge quando em uma rede monofásica os fios L1 e N passam simultaneamente pelo condutor elétrico. Nesse caso, os campos magnéticos de ambos fios anulam, impedindo que o alicate amperímetro meça qualquer corrente.

Correntes muito pequenas
Quando as correntes são muito pequenas, é difícil para o alicate amperímetro exibir um valor. Nesse caso, enrolar o fio várias vezes ao redor do condutor elétrico do alicate amperímetro. Deve ser dividindo o valor indicado no display do alicate amperímetro pelo número de vezes que o fio foi enrolado.

No contexto de veículos motorizados, as siglas EV significa Electric vehicle, em português veículo elétrico. Para as medições do sistema elétrico dos veículos a motor convencionais e de propulsão elétrica, um alicate amperímetro deve ser adequado para as medições de corrente contínua e deve ser o mais compacto e robusto possível devido ao fato de que o espaço geralmente é muito limitado.

Ao contrário dos veículos convencionais com motor de combustão, os veículos com propulsão elétrica requerem uma tensão e corrente muito mais altas para os potentes consumidores elétricos adicionais. É por isso que diferentes níveis de tensão são usados em veículos elétricos e híbridos, enquanto em veículos a diesel ou a gasolina convencional, todos os consumidores são normalmente alimentados por meio da bateria de 12 V (ou 24 V). Portanto, um alicate amperímetro para medições em veículos elétricos e híbridos deveria ser capaz de medir com precisão tanto os níveis baixos de corrente como, por exemplo, a iluminação do veículo, os reguladores das janelas e os painéis de comando, assim como os níveis altos de corrente ao longo do sistema de propulsão elétrico.

Dependendo do modelo de alicate amperímetro, os resultados da medição de corrente contínua podem ser influenciados em maior ou menor grau pela magnetização prévia e por outras linhas que estejam perto do ponto de medição. É desejável que o alicate amperímetro compense isso automaticamente por meio de uma verificação ou que possa simplesmente ser zerado antes da medição de tensão contínua.

Como a corrente alternada da rede elétrica é usada principalmente para carregar as baterias dos veículos elétricos, os conversores são instalados nos veículos para converter a corrente alternada em contínua. O tempo de carregamento necessário depende tanto da estação de carga quanto do equipamento do veículo elétrico. Não é possível acessar a cada fase dos cabos de carga, assim como outros cabos com conectores. Para poder medir as fases individuais com o alicate amperímetro durante o processo de carregamento, existem adaptadores especiais. Por exemplo, existem caixas de medição às quais o cabo de carga é conectado e que são conectadas ao posto de carregamento por meio de um cabo adequado. O alicate amperímetro pode então medir a corrente alternada em cada uma das fases de conexão da caixa.

Para obter medições precisas e de qualidade é necessário calibrar periodicamente o alicate amperímetro. Calibração é um termo técnico para verificar a precisão de um dispositivo ou equipamento de medição através de medições comparativas. Os requisitos mínimos para os procedimentos de calibração de alicates amperímetros para corrente contínua e corrente alternada de baixa frequência são descritos na diretriz VDI/ VDE/ DKD/ DGQ 2622 - Folha 23.1.

Equipamento para calibrar um alicate amperímetro
Os calibradores multifunção são frequentemente utilizados para calibrar instrumentos de medição de magnitudes elétricas. Estes calibradores produzem valores de saída estáveis ajustáveis que podem ser comparados diretamente com os valores exibidos do alicate amperímetro. O calibrador utilizado deve ser verificado periodicamente com padrões de calibração mais precisos, ou seja, que também deve ser calibrado. Isso garante que a precisão das magnitudes geradas atenda os requisitos.

Para calibrar um alicate amperímetro, não é necessário que o calibrador esteja projetado para fornecer o maior valor de corrente. A amperagem fornecida pode multiplicar-se simplesmente por vários enrolamentos do condutor de corrente conectado ou por bobinas de medição especiais. A mesma amperagem circula por cada uma das bobinas. Se 50 enrolamentos forem rodeados pelo alicate amperímetro ao mesmo tempo, a amperagem medida é multiplicada por 50. Isto significa que em vez de medir 10 amperes, a precisão de medição pode ser medida a 500 amperes. Isto se aplica tanto à corrente alternada quanto à corrente contínua.

Precisão
A precisão de cada alicate amperímetro é indicada nas especificações técnicas. No entanto, o usuário do alicate amperímetro necessita comprovar que o dispositivo cumpre com a precisão requerida. A precisão de tolerância admissível para a tarefa de medição pode ser menor ou maior do que a precisão indicada pelo fabricante para o tipo de dispositivo utilizado.

Por esta razão, para a avaliação dos resultados da calibração é necessário definir com precisão quais desvios são admissíveis para as faixas de medição individuais do alicate amperímetro a ser testado. Caso o laboratório de calibração não receba nenhuma outra especificação, ele utiliza os dados de precisão indicados nas especificações técnicas do dispositivo. Se a precisão esperada não for alcançada ao calibrar o alicate amperímetro, a mesma já não será útil ou apenas de forma limitada. 

Pontos de referência
O número e a posição dos pontos de referência selecionados são importantes para a validade dos resultados da calibração. Um alicate amperímetro que tenha sido calibrado apenas para corrente contínua não deve ser usado para medições de corrente alternada. Um alicate amperímetro usado para medir corrente contínua, alternada e Inrush deve ser calibrado nesses três parâmetros. Pelo menos três pontos de medição devem ser verificados para cada um dos parâmetros. Os pontos de medição devem cobrir toda a faixa para a qual o alicate amperímetro é utilizado. Quanto mais pontos de medição forem verificados, mais detalhados poderão ser avaliados os desvios encontrados.