Laboratório de Metrologia em Padronização Elétrica - Lampe

O Lampe é responsável pela realização e manutenção das unidades de capacitância farad), indutância (henry), resistência DC e AC (ohm), tensão (volt) e corrente (ampère) alternadas e fator de dissipação, conforme o "Sistema Internacional de Unidades" (SI) no país, e pela disseminação destas, assegurando-lhes rastreabilidade nacional.

Capacitância

A unidade de capacitância no SI “farad” é realizada através da rastreabilidade de alguns dos padrões de capacitância, ao BIPM, LNE ou NPL. A partir destes padrões de referência é calibrado todo o banco de capacitores de referência do Lampe, de 1 pF a 100 μF, nas frequências de 60 Hz a 1600 Hz, utilizando sistemas de medição por comparação de corrente: Pontes coaxiais de 2 e 4 terminais e ponte de capacitância para valores altos. O Lampe é responsável pela manutenção da unidade de capacitância e sua disseminação para outros laboratórios do Inmetro, a partir dos quais a unidade de capacitância é disseminada para a RBC.

Figura 1 – Ponte Coaxial de 2 Terminais

Indutância

A realização da unidade henry é feita em função das grandezas de capacitância e resistência, através da Ponte Maxwell-Wien, dada pela equação simplificada:

L= C.R1. R2 , onde:

L é o valor da indutância cuja unidade é o henry (H);
C é o valor da capacitância cuja unidade é o farad (F), rastreado ao BIPM; e
R1e R2  são os valores de resistência cuja unidade é o ohm (W), rastreado ao BIPM.

Figura 2 - Ponte Maxwell-Wien

Resistência

A rastreabilidade da unidade de resistência em corrente contínua é garantida através da calibração dos resistores de 1 W e 10 kW no BIPM. A calibração de resistores em DC é feita através de um conjunto de pontes comparadoras de corrente contínua ou através do método potenciométrico - Foto 3.

A rastreabilidade da unidade de resistência em corrente alternada é garantida calibrando-se os resistores padrão de 10 W a 100 kW, nas frequências de 60 Hz e 1 kHz, no LNE. A calibração de resistores em AC é feita através de uma ponte coaxial de 4 terminais ou de um medidor de impedância - Foto 4.

Figura 3 – Ponte Comparadora de Corrente Contínua

Figura 4 – Ponte Coaxial de 4 Terminais

Fator de Dissipação

Para se obter uma gama de valores de fator de dissipação são considerados o banco de padrões de “resistência em AC” e o banco de capacitores do Lampe, conectados em diversas configurações.

A grandeza fator de dissipação é realizada rastreando-se os padrões de resistência em AC ao LNE, na faixa de valores decádicos de 10 Ω a 100 kΩ, nas frequências de 60 Hz e 1 kHz, e os capacitores padrão de 10 nF e 100 nF, 1 μF, 10 μF e 100 μF  rastreados no próprio Lampe.

Transferência AC/DC

Sistema de Transferência AC/DC de Tensão

O sistema é baseado em transferência térmica AC/DC e utiliza como princípio de funcionamento a comparação entre grandezas AC e DC. Aplica-se simultaneamente a um dispositivo (padrão de transferência AC/DC) de referência e um sob teste, uma tensão AC desconhecida e uma tensão DC mensurável e avalia-se a saída de ambos. Como os dispositivos não são isentos de erros, tem-se a chamada “Diferença de transferência AC/DC”, um parâmetro que indica quanto de magnitude de tensão AC é necessária para produzir a mesma saída de uma tensão DC de entrada. Esta diferença é definida a partir da expressão:

, onde:

VAC é o valor de tensão AC de entrada
VDC é o valor de tensão DC de entrada
EAC é o valor de tensão lido quando se aplica tensão AC
EDC é o valor de tensão lido quando se aplica tensão DC

Sistema de Transferência AC/DC de Corrente

A transferência AC-DC de corrente segue a mesma metodologia descrita no item anterior, com modificações sistemáticas correlatas à grandeza avaliada. Os dispositivos, padrões de transferência AC/DC (de referência e sob teste), são associados a shunts de corrente, e aplica-se às suas entradas uma corrente AC desconhecida e um corrente DC mensurável. Como os dispositivos não são isentos de erros, tem-se a chamada “Diferença de transferência AC/DC”, um parâmetro que indica quanto de magnitude de corrente AC é necessário para produzir a mesma saída de uma corrente DC de entrada. Esta diferença é definida a partir da expressão:

, onde:

IAC  é o valor de corrente AC de entrada
IDC  é o valor de corrente DC de entrada
EAC é o valor de tensão lido quando se aplica corrente AC
EDC é o valor de tensão lido quando se aplica corrente DC

Figura 5 – Transferência AC-DC utilizando PMJTCs

Comparações Interlaboratoriais Internacionais

- SIM. EM-K3 - Comparação de Padrão de Indutância - Comparação em andamento.
- SIM.EM-K12 Sistemas-padrão de transferência AC-DC em corrente - Comparação em andamento.
- SIM.EM-K6.1, K9.1 - Sistemas-padrão de transferência AC-DC em tensão - Comparação em fase de conclusão.

Linhas de Pesquisa

Projeto 1: Infraestrutura Laboratorial em Metrologia Científica no Inmetro

Este projeto tem por objetivo dotar o País de uma infraestrutura laboratorial acreditada e qualificada, que atenda à demanda dos serviços de ensaios e calibrações dos setores de semicondutores, software, bens de capital, fármacos e medicamentos, bem como de regiões geográficas estratégicas.

Subprojeto 1: Sistema Automatizado para Calibração de Impedâncias de Baixos Valores

Subprojeto 2: Cadeia de Rastreabilidade da Unidade de Capacitância ao Efeito Hall Quântico - Ponte de Quadratura

Projeto 2: Aprimorar e ampliar os serviços do Laboratório de Padronização em Metrologia Elétrica

Desenvolver subprojetos para a melhoria de desempenho dos sistemas de padronização da grandeza resistência, os quais visam implementar sistemas de medição totalmente automatizados, capazes de realizar desde a análise estatística dos dados de medição até a emissão do certificado de calibração, atendendo assim, plenamente aos requisitos da norma NBR ISO/IEC 17.025.

Subprojeto 1: Pesquisa em medições de resistência acima de 1 TΩ.

Projeto 3: Aperfeiçoar os Serviços do Laboratório de Padronização em Metrologia Elétrica

Reduzir os níveis de incerteza, melhorar a qualidade e aumentar os tipos de serviços oferecidos pelo Laboratório de Padronização em Metrologia Elétrica.

Subprojeto 1: Implantação do sistema de padronização primária de transferência AC-DC.

Serviços

Consulte o site de serviços do Lampe nos seguintes endereços:
http://www.inmetro.gov.br/laboratorios/servicos/calibDiele.asp#Lampe

Contato

Chefe do Laboratório de Metrologia em Padronização Elétrica:
Renata T. de Barros e Vasconcellos
Endereço: Av. Nossa Senhora das Graças, 50 – Prédio 2 - Xerém
Duque de Caxias - RJ - CEP: 25250-020
Tel: (021) 2679-9075
Email: lampe@inmetro.gov.br