Voltímetro do tipo eletrodinamómetro
Definición de vatímetro electrodinamómetro
Un vatímetro de tipo electrodinamómetro mide la potencia eléctrica utilizando la interacción entre campos magnéticos y corrientes eléctricas.
Principio de funcionamiento
Ahora vamos a ver los detalles de construcción del electrodinamómetro. Consiste en las siguientes partes.Existen dos tipos de bobinas en el electrodinamómetro. Son:
Bobina móvil
La bobina móvil mueve el puntero con la ayuda de un instrumento de control por resorte. Para prevenir el sobrecalentamiento, fluye una corriente limitada a través de la bobina móvil conectando un resistor de alto valor en serie. La bobina móvil con núcleo de aire se monta en un eje pivotante y puede moverse libremente. En un vatímetro de tipo electrodinamómetro, la bobina móvil actúa como una bobina de presión y está conectada a través del voltaje, por lo que la corriente que pasa a través de ella es proporcional al voltaje.
Bobina fija
La bobina fija se divide en dos partes iguales y estas están conectadas en serie con la carga, por lo que la corriente de carga fluirá a través de estas bobinas. La razón de usar dos bobinas fijas en lugar de una es obvia, para que puedan ser construidas para llevar una cantidad considerable de corriente eléctrica.
Estas bobinas se llaman las bobinas de corriente del vatímetro de tipo electrodinamómetro. Anteriormente, estas bobinas fijas estaban diseñadas para llevar una corriente de aproximadamente 100 amperios, pero ahora los vatímetros 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 los sistemas de control por resorte en estos tipos de vatímetros. 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 de Foucault 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 vamos a derivar 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 de 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, sea el valor aplicado de voltaje a través de la bobina de presión
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
Dado que 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 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 hasta T, donde T es el período del ciclo.
El par de control se da por Tc = Kx donde K es la constante del resorte y x es el valor final en estado estable de la desviación.
Ventajas
La escala es uniforme hasta cierto límite.
Pueden usarse tanto para medir cantidades de corriente alterna como de corriente continua, ya que la escala está calibrada para ambas.
Errores
Errores en la inductancia de la bobina de presión.
Errores pueden ser debidos a la capacitancia de la bobina de presión.
Errores pueden ser debidos a efectos de inductancia mutua.
Errores pueden ser debidos a conexiones (es decir, la bobina de presión está conectada después de la bobina de corriente).
Errores debido a corrientes de Foucault.
Errores causados por la vibración del sistema móvil.
Errores de temperatura.
Errores debido a campos magnéticos extraños.
