عداد واط من نوع الكهروديناموميتر

تعريف مقياس الطاقة الكهربائية الديناميكي

يقيس مقياس الطاقة الكهربائي من النوع الديناميكي الطاقة الكهربائية باستخدام التفاعل بين المجالات المغناطيسية والتيار الكهربائي.

مبدأ العمل

دعونا الآن ننظر في التفاصيل الإنشائية لمقياس الطاقة الديناميكي. يتكون من الأجزاء التالية.هناك نوعان من الملفات الموجودة في مقياس الطاقة الديناميكي. وهما :

الملف المتحرك

يتحرك الملف المتحرك مع المؤشر بمساعدة جهاز تحكم بالربيع. لمنع الزيادة الحرارية، يتدفق تيار محدود عبر الملف المتحرك عن طريق ربط مقاومة ذات قيمة عالية متسلسلة. يتم تركيب الملف المتحرك ذو النواة الهوائية على محور مفصل ويمكنه الحركة بحرية. في مقياس الطاقة الديناميكي، يعمل الملف المتحرك كملف ضاغط ويتم توصيله عبر الجهد، بحيث يكون التيار عبره متناسبًا مع الجهد.

الملف الثابت

يتم تقسيم الملف الثابت إلى جزأين متساويين وتقوم بتوصيلهما بالتسلسل مع الحمل، وبالتالي سيتدفق تيار الحمل عبر هذه الملفات. السبب واضح جداً لاستخدام ملفين ثابتين بدلاً من واحد، حتى يمكن بناؤهما لحمل كمية كبيرة من التيار الكهربائي.

يُطلق على هذه الملفات اسم ملفات التيار في مقياس الطاقة الديناميكي. تم تصميم هذه الملفات الثابتة سابقًا لحمل تيار يصل إلى حوالي 100 أمبير ولكن الآن يتم تصميم أجهزة قياس الطاقة الحديثة لحمل تيار يصل إلى حوالي 20 أمبير لتوفير الطاقة.

نظام التحكم

من بين نظامي التحكم:

التحكم بالجاذبية

التحكم بالربيع، يتم استخدام أنظمة التحكم بالربيع فقط في هذا النوع من أجهزة قياس الطاقة. لا يمكن استخدام نظام التحكم بالجاذبية لأنه سيكون هناك خطأ كبير.

نظام التخميد

يتم استخدام التخميد بواسطة احتكاك الهواء لأن التخميد بواسطة التيار الدائري قد يشوّه المجال المغناطيسي التشغيلي الضعيف، مما يؤدي إلى أخطاء.

هناك مقياس منتظم يستخدم في هذا النوع من الأجهزة حيث يتحرك الملف المتحرك بشكل خطي على مدى 40 درجة إلى 50 درجة على كل جانب.

دعونا الآن نشتق المعادلات للعزم التحكم والعزم الانحراف. لاشتقاق هذه المعادلات دعونا نعتبر الرسم البياني للدائرة الموضح أدناه:

نعلم أن العزم اللحظي في الأجهزة الكهربائية الديناميكية يتناسب طردياً مع حاصل ضرب القيم اللحظية للتيارات التي تتدفق عبر كلا الملفين ومعدل تغير التدفق المرتبط بالدارة.

لنفترض أن I1 و I2 هما القيم اللحظية للتيارات في ملف الضغط وملف التيار على التوالي. لذا يمكن كتابة المعادلة للعزم كما يلي:

حيث x هو الزاوية.

لنفترض أن قيمة الجهد المطبقة عبر ملف الضغط هي

بما أن المقاومة الكهربائية لملف الضغط مرتفعة جداً، يمكننا تجاهل رد فعله مقارنة بمقاومته. وبالتالي، تكون المعاوقة مساوية للمقاومة الكهربائية، مما يجعلها مقاومة صافية.

يمكن كتابة المعادلة للتيار اللحظي كـ I2 = v / Rp حيث Rp هي مقاومة ملف الضغط.

إذا كان هناك فرق في الطور بين الجهد والتيار الكهربائي، يمكن كتابة المعادلة للتيار اللحظي عبر ملف التيار كـ

بما أن التيار عبر ملف الضغط صغير جداً مقارنة بالتيار عبر ملف التيار، يمكن اعتبار التيار عبر ملف التيار مساوياً للتيار الكلي للحمل.لذا يمكن كتابة القيمة اللحظية للعزم كـ

يمكن الحصول على القيمة المتوسطة للعزم الانحراف عن طريق تكامل العزم اللحظي من حد 0 إلى T، حيث T هو فترة الدورة.

يعطى العزم التحكمي بواسطة Tc = Kx حيث K هو ثابت الربيع و x هو القيمة النهائية المستقرة للانحراف.

المزايا

• المقياس منتظم حتى حد معين.

• يمكن استخدامها لقياس الكميات المتناوبة والمستمرة، حيث يتم تدقيق المقياس لكل منهما.

الأخطاء

• أخطاء في استحثاث ملف الضغط.

• قد تكون الأخطاء بسبب سعة ملف الضغط.

• قد تكون الأخطاء بسبب تأثيرات الاستحثاث المتبادل.

• قد تكون الأخطاء بسبب الاتصالات (أي أن ملف الضغط متصل بعد ملف التيار).

• خطأ بسبب التيار الدائري.

• أخطاء ناجمة عن اهتزاز النظام المتحرك.

• خطأ درجة الحرارة.

• أخطاء بسبب المجال المغناطيسي الشارد.