Wattmètre de type électrodynamomètre
Définition du wattmètre électrodynamométrique
Un wattmètre de type électrodynamomètre mesure la puissance électrique en utilisant l'interaction entre les champs magnétiques et les courants électriques.
Principe de fonctionnement
Examinons maintenant les détails de construction de l'électrodynamomètre. Il se compose des éléments suivants.Il existe deux types de bobines dans l'électrodynamomètre. Elles sont :
Bobine mobile
La bobine mobile déplace l'aiguille avec l'aide d'un instrument à contrôle par ressort. Pour éviter le surchauffage, un courant limité circule dans la bobine mobile en connectant une résistance de grande valeur en série. La bobine mobile à noyau d'air est montée sur un arbre pivotant et peut se déplacer librement. Dans un wattmètre de type électrodynamomètre, la bobine mobile agit comme une bobine de tension et est connectée en travers de la tension, donc le courant qui la traverse est proportionnel à la tension.
Bobine fixe
La bobine fixe est divisée en deux parties égales et ces parties sont connectées en série avec la charge, donc le courant de charge va circuler dans ces bobines. La raison d'utiliser deux bobines fixes au lieu d'une est très évidente, afin qu'elle puisse être construite pour supporter une quantité considérable de courant électrique.
Ces bobines sont appelées les bobines de courant du wattmètre de type électrodynamomètre. Auparavant, ces bobines fixes étaient conçues pour supporter un courant d'environ 100 ampères, mais maintenant, les wattmètres modernes sont conçus pour supporter un courant d'environ 20 ampères afin d'économiser de l'énergie.
Système de contrôle
Parmi les deux systèmes de contrôle, à savoir :
Contrôle par gravité
Contrôle par ressort, seuls les systèmes à contrôle par ressort sont utilisés dans ces types de wattmètres. Le système de contrôle par gravité ne peut pas être employé car il y aurait des erreurs appréciables.
Système d'amortissement
L'amortissement par friction de l'air est utilisé car l'amortissement par courants de Foucault peut déformer le champ magnétique opérationnel faible, conduisant à des erreurs.
Il y a une échelle uniforme qui est utilisée dans ces types d'instruments, car la bobine mobile se déplace linéairement sur une plage de 40 à 50 degrés de chaque côté.
Dérivons maintenant les expressions pour le couple de contrôle et les couples de déviation. Pour dériver ces expressions, considérons le schéma de circuit donné ci-dessous :
Nous savons que le couple instantané dans les instruments électrodynamiques est directement proportionnel au produit des valeurs instantanées des courants circulant dans les deux bobines et au taux de changement du flux lié au circuit.
Soient I1 et I2 les valeurs instantanées des courants dans les bobines de tension et de courant respectivement. L'expression du couple peut donc s'écrire comme suit :
Où x est l'angle.
Maintenant, soit la valeur appliquée de la tension à travers la bobine de tension
Comme la résistance électrique de la bobine de tension est très élevée, nous pouvons négliger sa réactance par rapport à sa résistance. Ainsi, l'impédance est égale à sa résistance électrique, la rendant purement résistive.
L'expression du courant instantané peut s'écrire comme I2 = v / Rp où Rp est la résistance de la bobine de tension.
Si il y a un déphasage entre la tension et le courant électrique, alors l'expression du courant instantané à travers la bobine de courant peut s'écrire comme
Comme le courant à travers la bobine de tension est très petit comparé au courant à travers la bobine de courant, le courant à travers la bobine de courant peut être considéré comme égal au courant total de charge. Ainsi, la valeur instantanée du couple peut s'écrire comme
La valeur moyenne du couple de déviation peut être obtenue en intégrant le couple instantané de la limite 0 à T, où T est la période du cycle.
Le couple de contrôle est donné par Tc = Kx où K est la constante de ressort et x est la valeur finale d'état stable de la déviation.
Avantages
L'échelle est uniforme jusqu'à une certaine limite.
Ils peuvent être utilisés pour mesurer à la fois des grandeurs alternatives et continues, car l'échelle est calibrée pour les deux.
Erreurs
Erreurs dans l'inductance de la bobine de tension.
Erreurs dues à la capacité de la bobine de tension.
