Voltmetre de tip electrodinamòmetre
Definició de l'electrodinamòmetre de potència
Un electrodinamòmetre de potència mesura la potència elèctrica utilitzant la interacció entre els camps magnètics i les corrents elèctriques.
Principi de funcionament
Ara veurem els detalls constructius de l'electrodinamòmetre. Està format per les següents parts.Hi ha dos tipus de bobines en l'electrodinamòmetre. Són:
Bobina mòbil
La bobina mòbil mou el punter amb l'ajuda d'un instrument de control de molla. Per prevenir el sobrecalentament, una corrent limitada passa a través de la bobina mòbil connectant un resistor de gran valor en sèrie. La bobina mòbil sense nucli està muntada en un eix pivotant i pot moure's lliurement. En un electrodinamòmetre de potència, la bobina mòbil actua com una bobina de pressió i es connecta a través de la tensió, de manera que la corrent a través d'ella és proporcional a la tensió.
Bobina fixa
La bobina fixa està dividida en dues parts iguals i aquestes es connecten en sèrie amb la càrrega, de manera que la corrent de la càrrega passarà a través d'aquestes bobines. Ara, la raó d'utilitzar dues bobines fixes en lloc d'una és molt obvia, perquè així es pot construir per portar una quantitat considerable de corrent elèctrica.
Aquestes bobines s'anomenen les bobines de corrent de l'electrodinamòmetre de potència. Abans, aquestes bobines fixes eren dissenyades per portar una corrent d'aproximadament 100 amperes, però ara els moderns vatímetres estan dissenyats per portar una corrent d'aproximadament 20 amperes per a estalviar energia.
Sistema de control
Dels dos sistemes de control, és a dir,
Control per gravetat
Control per molla, només es fan servir els sistemes de control per molla en aquests tipus de vatímetres. El sistema de control per gravetat no es pot utilitzar perquè hi hauria errors apreciables.
Sistema d'amortigament
Es fa servir l'amortigament per fricció d'aire perquè l'amortigament per corrents de Foucault pot distorsionar el camp magnètic operatiu feble, provocant errors.
Hi ha una escala uniforme que s'utilitza en aquests tipus d'instruments, ja que la bobina mòbil es mou linealment en un rang de 40 graus a 50 graus a cada costat.
Ara derivarem les expressions per al moment de control i els moments de desviació. Per derivar aquestes expressions, considerem el diagrama de circuit següent:
Sabem que el moment instantani en instruments electrodinàmics és directament proporcional al producte dels valors instantanis de les corrents que passen a través de les dues bobines i la velocitat de canvi del flux enllaçat amb el circuit.
Sigui I1 i I2 els valors instantanis de les corrents en les bobines de pressió i corrent respectivament. Així, l'expressió del moment es pot escriure com:
On, x és l'angle.
Ara, sigui el valor aplicat de la tensió a través de la bobina de pressió
Com que la resistència elèctrica de la bobina de pressió és molt alta, podem negligir la seva reactància en comparació amb la seva resistència. Així, la impedància és igual a la seva resistència elèctrica, fent-la purament resistiva.
L'expressió de la corrent instantània es pot escriure com I2 = v / Rp on Rp és la resistència de la bobina de pressió.
Si hi ha una diferència de fase entre la tensió i la corrent elèctrica, llavors l'expressió de la corrent instantània a través de la bobina de corrent es pot escriure com
Com que la corrent a través de la bobina de pressió és molt petita en comparació amb la corrent a través de la bobina de corrent, la corrent a través de la bobina de corrent es pot considerar igual a la corrent total de la càrrega.Per tant, el valor instantani del moment es pot escriure com
El valor mitjà del moment de desviació es pot obtenir integrant el moment instantani en el límit de 0 a T, on T és el període del cicle.
El moment de control es dona per Tc = Kx on K és la constant de la molla i x és el valor final estacionari de la desviació.
Avantatges
L'escala és uniforme fins a un cert límit.
Es poden utilitzar tant per mesurar quantitats AC com DC, ja que l'escala està calibrada per ambdues.
Errors
Errors en la inductància de la bobina de pressió.
Errors deguts a la capacitància de la bobina de pressió.
Errors deguts als efectes d'inductància mútua.
Errors deguts a les connexions (és a dir, la bobina de pressió està connectada després de la bobina de corrent).
Error degut a les corrents de Foucault.
Errors causats per la vibració del sistema mòbil.
Error de temperatura.
Errors deguts al camp magnètic estrany.
