Vatímetro de tipo electrodinamómetro

Definición de Wattmetro Electrodinámico

Un wattmetro de tipo electrodinámico mide la potencia eléctrica utilizando la interacción entre campos magnéticos y corrientes eléctricas.

Principio de Funcionamiento

Ahora veamos los detalles constructivos del electrodinamómetro. Este consta de las siguientes partes.Existen dos tipos de bobinas en el electrodinamómetro. Estas son:

Bobina Móvil

La bobina móvil mueve el puntero con la ayuda de un instrumento de control por resorte. Para prevenir el sobrecalentamiento, se limita la corriente que fluye a través de la bobina móvil conectando un resistor de alto valor en serie. La bobina móvil, sin núcleo, está montada sobre un eje pivotante y puede moverse libremente. En un wattmetro de tipo electrodinámico, la bobina móvil actúa como una bobina de presión y se conecta a través del voltaje, por lo que la corriente a través de ella es proporcional al voltaje.

Bobina Fija

La bobina fija se divide en dos partes iguales y estas se conectan en serie con la carga, por lo tanto, la corriente de la carga fluirá a través de estas bobinas. La razón de usar dos bobinas fijas en lugar de una es muy obvia, para que pueda ser construida para llevar una cantidad considerable de corriente eléctrica. 

Estas bobinas se llaman las bobinas de corriente del wattmetro de tipo electrodinámico. Anteriormente, estas bobinas fijas estaban diseñadas para llevar una corriente de aproximadamente 100 amperios, pero ahora los wattmetros modernos están diseñados para llevar una corriente de aproximadamente 20 amperios para ahorrar energía.

Sistema de Control

De los dos sistemas de control, es decir,

Control por Gravedad

Control por resorte, solo se utilizan sistemas de control por resorte en estos tipos de wattmetros. El sistema de control por gravedad no puede emplearse porque habrá una cantidad apreciable de errores.

Sistema de Amortiguación

Se utiliza la amortiguación por fricción del aire porque la amortiguación por corrientes inducidas puede distorsionar el débil campo magnético operativo, lo que lleva a errores.

Existe una escala uniforme que se utiliza en estos tipos de instrumentos, ya que la bobina móvil se desplaza linealmente en un rango de 40 a 50 grados a cada lado.

Ahora derivemos las expresiones para el par de control y los pares de desvío. Para derivar estas expresiones, consideremos el diagrama de circuito dado a continuación:

Sabemos que el par instantáneo en instrumentos de tipo electrodinámico es directamente proporcional al producto de los valores instantáneos de las corrientes que fluyen a través de ambas bobinas y la tasa de cambio del flujo enlazado con el circuito.

Sean I1 e I2 los valores instantáneos de las corrientes en las bobinas de presión y corriente, respectivamente. Entonces, la expresión para el par puede escribirse como:

Donde, x es el ángulo.

Ahora, el valor aplicado de voltaje a través de la bobina de presión sea

Dado que la resistencia eléctrica de la bobina de presión es muy alta, podemos descartar su reactancia en comparación con su resistencia. Así, la impedancia es igual a su resistencia eléctrica, haciéndola puramente resistiva.

La expresión para la corriente instantánea puede escribirse como I2 = v / Rp donde Rp es la resistencia de la bobina de presión.

Si hay una diferencia de fase entre el voltaje y la corriente eléctrica, entonces la expresión para la corriente instantánea a través de la bobina de corriente puede escribirse como

Como la corriente a través de la bobina de presión es muy pequeña en comparación con la corriente a través de la bobina de corriente, la corriente a través de la bobina de corriente puede considerarse igual a la corriente total de la carga.Por lo tanto, el valor instantáneo del par puede escribirse como

El valor promedio del par de desvío se puede obtener integrando el par instantáneo desde el límite 0 a T, donde T es el período del ciclo.

El par de control está dado por Tc = Kx donde K es la constante del resorte y x es el valor final de deflexión en estado estable.

Ventajas

• La escala es uniforme hasta cierto límite.

• Pueden usarse tanto para medir cantidades de CA como de CC, ya que la escala está calibrada para ambas.

Errores

• Errores en la inductancia de la bobina de presión.

• Errores pueden deberse a la capacitancia de la bobina de presión.

• Errores pueden deberse a efectos de inductancia mutua.

• Errores pueden deberse a conexiones (por ejemplo, la bobina de presión se conecta después de la bobina de corriente).

• Errores debido a corrientes inducidas.

• Errores causados por la vibración del sistema móvil.

• Errores de temperatura.

• Errores debido a campos magnéticos extraños.