Medição de potência

A medição de potência em circuitos CA pode ser um pouco mais complexa do que em circuitos CC pela simples razão de que a mudança de fase complica a questão além de multiplicar a tensão pelos valores de corrente obtidos com medidores.

O que é necessário é um instrumento capaz de determinar o produto (multiplicação) de instantâneo tensão e corrente. Felizmente, o movimento comum do eletrodinamômetro com sua bobina estacionária e móvel faz um bom trabalho nisso.

A medição de potência trifásica pode ser realizada usando dois movimentos dinamométricos com um eixo comum ligando as duas bobinas em movimento, de modo que um único ponteiro registre a potência em uma escala de movimento do medidor. Isso, obviamente, torna-se um mecanismo de movimento bastante caro e complexo, mas é uma solução viável.

Efeito Hall

Um método engenhoso de derivar um medidor eletrônico de potência (aquele que gera um sinal elétrico que representa a potência no sistema, em vez de simplesmente mover um ponteiro) é baseado no efeito Hall.

O efeito Hall é um efeito incomum observado pela primeira vez por E. H. Hall em 1879, pelo qual uma voltagem é gerada ao longo da largura de um condutor de corrente exposto a um campo magnético perpendicular:

Efeito Hall:a tensão é proporcional à corrente e à força do campo magnético perpendicular.



A tensão gerada ao longo da largura do condutor plano e retangular é diretamente proporcional à magnitude da corrente que passa por ele e à intensidade do campo magnético.

Matematicamente, é um produto (multiplicação) dessas duas variáveis. A quantidade de “Tensão Hall” produzida para qualquer conjunto de condições também depende do tipo de material usado para o condutor plano e retangular.

Foi descoberto que materiais “semicondutores” especialmente preparados produzem uma tensão Hall maior do que os metais, e assim os dispositivos modernos de efeito Hall são feitos destes.

Faz sentido então que se construíssemos um dispositivo usando um sensor de efeito Hall onde a corrente através do condutor fosse empurrada pela tensão CA de um circuito externo e o campo magnético fosse estabelecido por um par de bobinas de fio energizadas pela corrente do circuito de alimentação CA, a tensão Hall seria em proporção direta ao múltiplo da corrente e da tensão do circuito.

Não tendo massa para se mover (ao contrário de um movimento eletromecânico), este dispositivo é capaz de fornecer instantâneo medição de potência:

O sensor de potência de efeito Hall mede a potência instantânea.



Não apenas a tensão de saída do dispositivo de efeito Hall será a representação da potência instantânea em qualquer ponto no tempo, mas também será um sinal CC! Isso ocorre porque a polaridade da tensão Hall depende de ambos a polaridade do campo magnético e a direção da corrente através do condutor.

Se a direção da corrente e a polaridade do campo magnético forem invertidas - como ocorreria em meio ciclo da alimentação CA - a polaridade da tensão de saída permanecerá a mesma.

Se a tensão e a corrente no circuito de potência estiverem 90 ° fora de fase (um fator de potência de zero, o que significa não potência real entregue à carga), os picos alternados da corrente do dispositivo Hall e do campo magnético nunca coincidirão:quando um está em seu pico, o outro será zero.

Nesses momentos, a tensão de saída de Hall também será zero, sendo o produto (multiplicação) da intensidade da corrente e do campo magnético.

Entre esses pontos no tempo, a tensão de saída Hall irá flutuar igualmente entre positivo e negativo, gerando um sinal correspondente à absorção instantânea e liberação de energia através da carga reativa.

A tensão de saída CC líquida será zero, indicando potência real zero no circuito.

Qualquer mudança de fase entre a tensão e a corrente no circuito de alimentação inferior a 90 ° resultará em uma tensão de saída Hall que oscila entre positivo e negativo, mas passa mais tempo positivo do que negativo. Conseqüentemente, haverá uma tensão de saída CC líquida.

Condicionada através de um circuito de filtro passa-baixa, esta tensão CC líquida pode ser separada da CA misturada com ela, o sinal de saída final registrado em um movimento de medidor CC sensível.

Freqüentemente, é útil ter um medidor para totalizar o uso de energia durante um período de tempo, em vez de instantaneamente. A saída de tal medidor pode ser definida em unidades de Joules, ou energia total consumida desde potência é uma medida do trabalho sendo feito por tempo unitário.

Ou, mais comumente, a saída do medidor pode ser definida em unidades de Watt-hora.



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