Elektrodynamischer Wattrmesser

Definition des Elektrodynamometers

Ein Elektrodynamometer-Wattmeter misst elektrische Leistung durch die Wechselwirkung zwischen magnetischen Feldern und elektrischen Strömen.

Funktionsprinzip

Nun betrachten wir die Konstruktion des Elektrodynamometers. Es besteht aus den folgenden Teilen.Es gibt zwei Arten von Spulen im Elektrodynamometer. Sie sind:

Bewegliche Spule

Die bewegliche Spule bewegt den Zeiger mit Hilfe eines Federkontrollinstruments. Um ein Überhitzen zu vermeiden, fließt nur ein begrenzter Strom durch die bewegliche Spule, indem ein Widerstand mit hohem Wert in Reihe geschaltet wird. Die luftgekoppelte bewegliche Spule ist auf einer drehbaren Achse montiert und kann sich frei bewegen. In einem Elektrodynamometer-Wattmeter wirkt die bewegliche Spule als Druckspule und wird an der Spannung angeschlossen, so dass der Strom durch sie proportional zur Spannung ist.

Feste Spule

Die feste Spule ist in zwei gleiche Teile geteilt, die in Serie mit der Last verbunden sind, sodass der Laststrom durch diese Spulen fließt. Der Grund für die Verwendung von zwei festen Spulen anstelle einer einzigen ist offensichtlich, um eine beträchtliche Menge an elektrischem Strom zu leiten.

Diese Spulen werden als Stromspulen des Elektrodynamometer-Wattmeters bezeichnet. Früher wurden diese festen Spulen so konstruiert, dass sie einen Strom von etwa 100 Ampere leiten können, aber moderne Wattmeter sind nun so konstruiert, dass sie einen Strom von etwa 20 Ampere leiten, um Energie zu sparen.

Steuerungssystem

Von den beiden Steuerungssystemen, nämlich:

Schwerkraftsteuerung

und Federsteuerung, werden in diesen Wattmessern nur Federsteuerungssysteme verwendet. Schwerkraftsteuerungssysteme können nicht eingesetzt werden, da es erhebliche Fehler geben würde.

Dämpfungssystem

Luftreibungsdämpfung wird verwendet, da Wirbelstromdämpfung das schwache Betriebsmagnetfeld verzerren und zu Fehlern führen kann.

Es gibt eine gleichmäßige Skala, die in diesen Instrumenten verwendet wird, da die bewegliche Spule linear über einen Bereich von 40 bis 50 Grad auf jeder Seite bewegt wird.

Nun leiten wir die Ausdrücke für die Steuerkraft und die Ablenkkräfte her. Um diese Ausdrücke abzuleiten, betrachten wir das nachfolgende Schaltbild:

Wir wissen, dass der Augenblickskraft in elektrodynamischen Instrumenten direkt proportional zum Produkt der augenblicklichen Werte der Ströme in beiden Spulen und der Änderungsrate des Flusses, der mit dem Schaltkreis gekoppelt ist, ist.

Seien I1 und I2 die augenblicklichen Werte der Ströme in der Druck- und Stromspule. So kann der Ausdruck für die Kraft wie folgt geschrieben werden:

Wobei x der Winkel ist.

Nun sei der angewandte Spannungswert an der Druckspule

Da der elektrische Widerstand der Druckspule sehr hoch ist, können wir ihren Blindwiderstand gegenüber ihrem Widerstand vernachlässigen. Somit ist der Impedanzwert gleich seinem elektrischen Widerstand, was ihn rein ohmsch macht.

Der Ausdruck für den augenblicklichen Strom kann als I2 = v / Rp geschrieben werden, wobei Rp der Widerstand der Druckspule ist.

Wenn es eine Phasendifferenz zwischen Spannung und elektrischem Strom gibt, dann kann der Ausdruck für den augenblicklichen Strom durch die Stromspule wie folgt geschrieben werden:

Da der Strom durch die Druckspule im Vergleich zum Strom durch die Stromspule sehr klein ist, kann der Strom durch die Stromspule als gleich dem Gesamtlaststrom betrachtet werden.Daher kann der augenblickliche Wert der Kraft wie folgt geschrieben werden:

Der mittlere Wert der Ablenkraft kann durch Integration der augenblicklichen Kraft von 0 bis T erhalten werden, wobei T die Periodendauer des Zyklus ist.

Die Steuerkraft ist gegeben durch Tc = Kx, wobei K die Federkonstante und x der endgültige stabilisierte Abweichungswert ist.

Vorteile

• Die Skala ist bis zu einem bestimmten Limit gleichmäßig.

• Sie können sowohl für AC- als auch DC-Messungen verwendet werden, da die Skala für beide kalibriert ist.

Fehler

• Fehler in der Induktivität der Druckspule.

• Fehler können auf die Kapazität der Druckspule zurückgeführt werden.

• Fehler können auf gegenseitige Induktivitätseffekte zurückgeführt werden.

• Fehler können auf Verbindungen zurückgeführt werden (z.B. wenn die Druckspule nach der Stromspule angeschlossen wird).

• Fehler durch Wirbelströme.

• Fehler durch Vibrationen des beweglichen Systems.

• Temperaturfehler.

• Fehler durch Fremdmagnetfelder.