Medidor de consumo elétrico fraudado com ímã
25 de setembro, 2024 às 20:35 | Postado em Corrente contínua e alternada, Eletricidade, Eletromagnetismo
Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - IF-UFRGSBoa tarde caro professor Lang!
Um cliente foi acusado pela concessionária de energia elétrica de fraudar o medidor com a instalação de um imã abaixo do mesmo. O medidor tem 3 bobinas que produzem um campo magnético, induzem uma corrente num disco metálico fazendo-o girar. Ocorre que essas bobinas são alimentadas pela corrente alternada da rede, pelo que a corrente e o campo magnético por elas gerado é alternado enquanto o campo do alegado imã tem seu sentido e direção fixa.
Assim, me parece que, se o campo magnético do imã se opõem ao campo gerado pelas bobinas do medidor, como alega a concessionária, isso se dá em apenas metade do ciclo, sendo que na outra metade o efeito será o oposto e o campo do imã reforçará o das bobinas do medidor.Desta forma, me parece, e gostaria que o dr. me corrigisse se eu estiver errado, que a ação do imã fixo, sobre o disco do medidor será nula, sendo a fraude alegada impossível. Saliente-se que o imã está abaixo do disco rotatório, ou seja, está num plano perpendicular ao da rotação deste.
Agradeço se o dr. puder esclarecer esta questão, que acredito ser útil para muitos. Fui aluno do IF da UFRGS por alguns semestres num passado distante.
No mecanismo do medidor de consumo de energia elétrica analógico (medidor de indução eletromecânico mostrado na figura 1) as bobinas alimentadas em corrente alternada e próximas do disco rotor de alumínio tem o objetivo de produzir um torque magnético no rotor, o movimentando. É o giro do rotor que determinará o consumo de energia elétrica. O aumento da velocidade angular do rotor depende da potência elétrica consumida.
Sem detalhar o funcionamento do medidor analógico (para um detalhamento vide esta referência) é importante destacar que além dos campos magnéticos variáveis aplicados sobre o disco de alumínio, existe também ímãs permanentes (indicados como 5 na figura1) que produz um campo magnético estático sobre disco de alumínio. Este campo estático tem o objetivo de produzir um torque resistente à rotação do disco, para que ele gire mais lentamente. Ou seja, os imãs permanente induzem no disco girante correntes de Foucault que funcionam como um freio magnético. Assim, caso o consumo de energia elétrica seja constante, o disco gira com velocidade constante. Ao aumentar o consumo, o disco gira mais rapidamente.
Se a intensidade do campo magnético estático aumentar, o rotor de alumínio será mais freado, diminuindo a sua rotação. Então a perfeita calibragem do medidor depende desta frenagem, depende da intensidade do campo magnético dos ímãs permanentes.
Um ímã externo ao medidor, convenientemente posicionado, pode afetar o campo magnético sobre o rotor de alumínio, fazendo com que o rotor gire mais lentamente, contando assim menos energia consumida do que a quantidade realmente consumida.
Concluindo, é possível a fraude, adulteração do consumo de energia elétrica neste tipo de medidor analógico com um ímã próximo do seu mecanismo.
“Docendo discimus.” (Sêneca)
Que bela explicação que é possível alterar a medição de energia elétrica.
Obrigado mais uma vez professor!
Prezado professor!
Me permita aproveitar da sua magnífica exposição, para levá-la um passo adiante.
O dr. explicou que um ima externo poderia agir em conjunto com os imãs fixos do medidor na ação de freagem do disco metálico. Observo que esses imãs estão todos posicionados perpendicularmente ao plano de giro do disco, de forma que seus campos magnéticos se oporão diretamente ao campo magnético produzido pela corrente induzida no disco, daí entendo provir esta freagem. E tambem obsevo que eles estão localizados sempre em um dos extremos do disco.
Porém, no caso do meu cliente o imã que a concessionária alega ter sido instalado está posicionado paralelamente a esse disco e centrado com ele. Dessa forma o campo magnético desse imã seria perpendicular ao produzido pelo disco, e a ação seria diversa, creio até que nenhuma. O que o dr. poderia me esclarecer sobre esse ponto, se não for abusar demais da sua boa vontade.
Caro Ricardo
Difícil avaliar o efeito que efetivamente o imã tinha sobre o mecanismo do contador de energia sem conhecer o ímã (a distribuição espacial do campo magnético de um ímã, bem como a sua intensidade ao redor do ímã, depende do seu efetivo estado de magnetização e este não é conhecido) e a sua localização em relação ao mecanismo do contador.
Entretanto algum efeito de frenagem espúria, via correntes de Foucault, no disco de alumínio poderia ser conseguido por colocar um outro ímã próximo ao disco. Para tanto basta que algumas linhas de campo magnético do ímã atravessem o disco. Esta frenagem espúria faria com o que disco de alumínio reduzisse sua velocidade de rotação, diminuindo a medida da energia elétrica consumida.
Finalmente, se existia um ímã colocado por fora do contador cabe uma pergunta: Qual seria a razão de alguém colocar o ímã ali?
Se o imã colocado, também pode aumentar o consumo?
Sim, se ele for colocado de forma a se opor ao campo dos ímãs do mecanismo, o disco anda mais rápido.
O fraudador faz a colocação do ímã por tentativa e erro. Com uma demanda de potência constante, ele pode notar se o disco está andando mais lentamente ou mais rapidamente.
Um amigo, engenheiro eletricista, me contou que alguns tipos de “relógios de água” também podem ser adulterados com ímã pois as agulhas dos ponteiros se forem de material ferromagnético podem ser travadas com um ímã.