Ηλεκτροδυναμόμετρο τύπου ενεργειομέτρου

Ορισμός Ελεκτροδυναμομέτρου

Ένα ελεκτροδυναμόμετρο μετρά την ηλεκτρική ισχύ χρησιμοποιώντας την αλληλεπίδραση μεταξύ μαγνητικών πεδίων και ηλεκτρικών ρευμάτων.

Πρίνιπιο Λειτουργίας

Ας δούμε τώρα τις λεπτομέρειες κατασκευής του ελεκτροδυναμομέτρου. Αποτελείται από τα εξής μέρη.Υπάρχουν δύο τύποι κατανεμητών στο ελεκτροδυναμόμετρο. Είναι:

Κινούμενος Κατανεμητής

Ο κινούμενος κατανεμητής κινεί το δείκτη με τη βοήθεια ενός συστήματος ελέγχου με ελατήριο. Για να προληφθεί η υπερθέρμανση, ένα περιορισμένο ρεύμα ρέει μέσα από τον κινούμενο κατανεμητή, συνδέοντας έναν αντιστάτη με υψηλή τιμή σε σειρά. Ο κατανεμητής χωρίς πυρήνα είναι εγκατεστημένος σε έναν περιστρεφόμενο πάγο και μπορεί να κινείται ελεύθερα. Σε ένα ελεκτροδυναμόμετρο, ο κινούμενος κατανεμητής λειτουργεί ως κατανεμητής πίεσης και είναι συνδεδεμένος με την τάση, έτσι το ρεύμα που διέρχεται μέσα του είναι ανάλογο με την τάση.

Σταθερός Κατανεμητής

Ο σταθερός κατανεμητής χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη και αυτά είναι συνδεδεμένα σε σειρά με το φορτίο, έτσι το ρεύμα του φορτίου θα ρέει μέσα από αυτούς τους κατανεμητές. Τώρα η αιτία είναι πολύ ορατή για τη χρήση δύο σταθερών κατανεμητών αντί για ένα, έτσι ώστε να μπορεί να κατασκευαστεί για να μεταφέρει σημαντικό ποσό ηλεκτρικού ρεύματος. 

Αυτοί οι κατανεμητές ονομάζονται κατανεμητές ρεύματος του ελεκτροδυναμομέτρου. Προηγουμένως, οι σταθεροί κατανεμητές σχεδιάστηκαν για να μεταφέρουν ρεύματα τάξης 100 αμπερ, αλλά τώρα τα σύγχρονα ελεκτροδυναμόμετρα σχεδιάζονται για να μεταφέρουν ρεύματα τάξης 20 αμπερ, για να εξοικονομηθεί ισχύς.

Σύστημα Ελέγχου

Από τα δύο συστήματα ελέγχου, δηλαδή

Ελεγχός Βάρους

Ελεγχός με ελατήριο, μόνο τα συστήματα ελέγχου με ελατήριο χρησιμοποιούνται σε αυτού του τύπου ελεκτροδυναμόμετρα. Το σύστημα ελέγχου με βάρος δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί, γιατί θα υπάρχουν σημαντικά λάθη.

Σύστημα Ηρεμισμού

Χρησιμοποιείται ηρεμισμός με αέρια τριβή, γιατί ο ηρεμισμός με ροδάκια μπορεί να διαταράξει το αδύναμο λειτουργικό μαγνητικό πεδίο, οδηγώντας σε λάθη.

Υπάρχει ομοιόμορφη κλίμακα που χρησιμοποιείται σε αυτού του τύπου όργανα, καθώς ο κινούμενος κατανεμητής κινείται γραμμικά σε πεδίο 40-50 βαθμών σε κάθε πλευρά.

Τώρα ας πάρουμε τις εκφράσεις για τον ελεγχό της ροπής και της ροπής απόκλισης. Για να πάρουμε αυτές τις εκφράσεις, ας θεωρήσουμε το παρακάτω σχήμα κύκλου:

Ξέρουμε ότι η τακτική ροπή σε ηλεκτροδυναμικά όργανα είναι ανάλογη με το γινόμενο των τακτικών τιμών των ρευμάτων που ρέουν μέσα από και τους δύο κατανεμητές και την ταχύτητα μεταβολής του ρεύματος που συνδέεται με τον κύκλο.

Ας θεωρήσουμε ότι I1 και I2 είναι οι τακτικές τιμές των ρευμάτων στους κατανεμητές πίεσης και ρεύματος αντίστοιχα. Έτσι, η εκφραση για τη ροπή μπορεί να γραφτεί ως:

Όπου, x είναι ο γωνία.

Ας θεωρήσουμε ότι η εφαρμοσμένη τιμή τάσης στον κατανεμητή πίεσης είναι

Δεδομένου ότι η ηλεκτρική αντίσταση του κατανεμητή πίεσης είναι πολύ υψηλή, μπορούμε να παραμελήσουμε την αντίδραση σε σύγκριση με την αντίσταση. Έτσι, η αντίσταση είναι ίση με την ηλεκτρική αντίσταση, κάνοντάς την απολύτως αντιστατική.

Η εκφραση για το τακτικό ρεύμα μπορεί να γραφτεί ως I2 = v / Rp όπου Rp είναι η αντίσταση του κατανεμητή πίεσης.

Αν υπάρχει διαφορά φάσης μεταξύ τάσης και ηλεκτρικού ρεύματος, τότε η εκφραση για το τακτικό ρεύμα μέσα από τον κατανεμητή ρεύματος μπορεί να γραφτεί ως

Ως το ρεύμα μέσα από τον κατανεμητή πίεσης είναι πολύ μικρό σε σύγκριση με το ρεύμα μέσα από τον κατανεμητή ρεύματος, το ρεύμα μέσα από τον κατανεμητή ρεύματος μπορεί να θεωρηθεί ίσο με το συνολικό ρεύμα φορτίου.Άρα, η τακτική τιμή της ροπής μπορεί να γραφτεί ως

Η μέση τιμή της ροπής απόκλισης μπορεί να παραχθεί ενοποιώντας την τακτική ροπή από το όριο 0 έως T, όπου T είναι ο χρόνος περιόδου του κύκλου.

Η ροπή ελέγχου δίνεται από Tc = Kx όπου K είναι η σταθερά του ελατηρίου και x είναι η τελική σταθερή τιμή της απόκλισης.

Πλεονεκτήματα

• Η κλίμακα είναι ομοιόμορφη μέχρι ένα συγκεκριμένο όριο.

• Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση και AC και DC ποσοτήτων, καθώς η κλίμακα είναι καλιβρωμένη για και τις δύο.

Λάθη

• Λάθη στην αυξανόμενη αντίδραση του κατανεμητή πίεσης.

• Λάθη μπορεί να προκύψουν λόγω της αυξανόμενης ικανότητας του κατανεμητή πίεσης.

• Λάθη μπορεί να προκύψουν λόγω των αμοιβαίων αντιδράσεων.

• Λάθη μπορεί να προκύψουν λόγω συνδέσεων (δηλαδή, ο κατανεμητής πίεσης είναι συνδεδεμένος μετά τον κατανεμητή ρεύματος).

• Λάθος λόγω των ροδακίων.

• Λάθη που προκαλούνται από την ταλάντωση του κινούμενου συστήματος.

• Θερμοκρασιακά λάθη.

• Λάθη λόγω ξένων μαγνητικών πεδίων.