Sähkömagneettinen wattimittari

Sähkömagneettisen watttimetrin määritelmä

Sähkömagneettinen watttimetri mitataan sähköistä energiaa käyttämällä magneettikenttien ja sähkövirtojen välisiä vuorovaikutuksia.

Toimintaperiaate

Tutkitaan nyt sähkömagneettisen watttimetrin rakennetta. Se koostuu seuraavista osista.Sähkömagneettisessa watttimetrissä on kaksi tyypillistä kympyä:

Liikkuv kympy

Liikkuv kympy siirtää osoittimen avulla jousirelevoinnin instrumentilla. Ylikuumenevuuden estämiseksi liikkuvan kympyn läpi virtaa rajoitettu virta kytkemällä sarjapäin suuri vastus. Ilmakehän keskellä oleva liikkuv kympy on asennettu pyöryvään akseliin ja se voi liikkua vapaasti. Sähkömagneettisessa watttimetrityypissä liikkuv kympy toimii painekympynä ja se on yhdistetty jännitteeseen, joten sen läpi kulkeva virta on verrannollinen jännitteeseen.

Kiinteä kympy

Kiinteä kympy on jaettu kahteen yhtäsuureen osaan, ja nämä on yhdistetty sarjapäin kuormaan, joten kuorman virta virtaa näiden kympien läpi. Syynä käyttää kahden kiinteän kympyn sijaan yhtä on se, että niitä voidaan rakentaa kantamaan huomattava määrä sähkövirtaa.

Nämä kympyt kutsutaan sähkömagneettisen watttimetrin virrakympiksi. Aiemmin nämä kiinteät kympyt olivat suunniteltu kantamaan noin 100 amperen virtaa, mutta nykyiset modernit watttimetrit on suunniteltu kantamaan noin 20 amperen virtaa säästäväksi energiaksi.

Ohjausjärjestelmä

Kahdesta ohjausjärjestelmästä eli

Painovoiman ohjaus

Jousirelevoinnissa käytetään vain jousirelevoinnin järjestelmiä tällaisissa watttimetreissä. Painovoiman ohjausta ei voida käyttää, koska siinä olisi huomattava määrä virheitä.

Vaimennusjärjestelmä

Ilmanvastusvaimennus käytetään, koska eddyvirran vaimennus voi vääristää heikkoa toimintamagneettikenttää, mikä johtaa virheisiin.

Näissä laitteissa käytetään tasapainoista mittakaavaa, jossa liikkuv kympy liikkuu lineaarisesti 40-50 asteen välillä molemmilla puolilla.

Johdetaan nyt ilmaisu kontrollivoimalle ja poikkeamisvoimalle. Jotta voimme johtaa nämä ilmaisut, tarkastelemme alla olevaa piirikaavioa:

Tiedämme, että hetkellinen voima sähkömagneettisissa laitteissa on suoraan verrannollinen kympyjen läpi kulkevien virtojen hetkisiin arvoihin ja kympyjen piiriin sidotun fluxin muutosnopeuteen.

Olkoot I1 ja I2 painekympyn ja virrakympyn hetkiset arvot. Tällöin voiman ilmaisu voidaan kirjoittaa seuraavasti:

Missä x on kulma.

Olkoon sovellettu jännite painekympyn yli

Koska painekympyn sähköinen vastus on hyvin suuri, voimme sivuuttaa sen reaktanssin verrattuna vastukseen. Näin impedanssi on yhtä suuri kuin sähköinen vastus, joten se on täysin resistiivinen.

Hetkisen virran ilmaisu voidaan kirjoittaa I2 = v / Rp, missä Rp on painekympyn vastus.

Jos jännite ja sähkövirta ovat vaihe-eroissa, niin virrakympyn läpi kulkevan hetkisen virran ilmaisu voidaan kirjoittaa

Koska painekympyn läpi kulkeva virta on hyvin pieni verrattuna virrakympyn läpi kulkevaan virtaan, virrakympyn läpi kulkevaa virtaa voidaan pitää yhtä kuin kokonaiskuorman virtana. Tällöin hetkisen voiman ilmaisu voidaan kirjoittaa

Poikkeamisvoiman keskiarvo saadaan integroimalla hetkisen voiman rajoilta 0-T, missä T on syklipituus.

Kontrollivoima annetaan Tc = Kx, missä K on jousivakio ja x on lopullinen vakiovariasion arvo.

Edu