Wattmetro a elettrodinamometro

Definizione del Wattmetro Elettrodinamometrico

Un wattmetro di tipo elettrodinamometrico misura la potenza elettrica utilizzando l'interazione tra campi magnetici e correnti elettriche.

Principio di Funzionamento

Ora esaminiamo i dettagli costruttivi dell'elettrodinamometro. È composto dai seguenti componenti.Ci sono due tipi di bobine presenti nell'elettrodinamometro. Essi sono:

Bobina Mobile

La bobina mobile muove il puntatore con l'aiuto di un strumento a controllo a molla. Per prevenire il sovraccarico, una corrente limitata fluisce attraverso la bobina mobile collegando in serie un resistore di elevato valore. La bobina mobile a nucleo d'aria è montata su un perno oscillante e può muoversi liberamente. In un wattmetro di tipo elettrodinamometrico, la bobina mobile agisce come una bobina di pressione e viene collegata alla tensione, quindi la corrente che vi passa attraverso è proporzionale alla tensione.

Bobina Fissa

La bobina fissa è divisa in due parti uguali e queste sono collegate in serie con il carico, pertanto la corrente del carico fluirà attraverso queste bobine. Ora, la ragione di utilizzare due bobine fisse invece di una sola è molto ovvia, in modo da poter essere costruite per portare una quantità considerevole di corrente elettrica.

Queste bobine sono chiamate le bobine di corrente del wattmetro di tipo elettrodinamometrico. In precedenza, queste bobine fisse erano progettate per portare una corrente di circa 100 amperes, ma ora i moderni wattmetri sono progettati per portare una corrente di circa 20 amperes per risparmiare energia.

Sistema di Controllo

Tra i due sistemi di controllo, cioè

Controllo a Gravità

Controllo a Molla, solo i sistemi controllati a molla vengono utilizzati in questi tipi di wattmetro. Il sistema a controllo a gravità non può essere impiegato perché ci sarebbero errori apprezzabili.

Sistema di Smorzamento

Viene utilizzato lo smorzamento per attrito dell'aria poiché lo smorzamento per correnti indotte può distorcere il debole campo magnetico operativo, portando a errori.

C'è una scala uniforme che viene utilizzata in questi tipi di strumenti, in quanto la bobina mobile si muove linearmente su un intervallo di 40 gradi a 50 gradi su entrambi i lati.

Ora deriviamo le espressioni per il momento di controllo e i momenti di deflessione. Per derivare queste espressioni, consideriamo il diagramma di circuito riportato di seguito:

Sappiamo che il momento istantaneo negli strumenti di tipo elettrodinamico è direttamente proporzionale al prodotto dei valori istantanei delle correnti che scorrono in entrambe le bobine e al tasso di variazione del flusso legato al circuito.

Siano I1 e I2 i valori istantanei delle correnti nelle bobine di pressione e corrente, rispettivamente. Quindi, l'espressione per il momento può essere scritta come:

Dove, x è l'angolo.

Ora, sia il valore applicato della tensione sulla bobina di pressione

Poiché la resistenza elettrica della bobina di pressione è molto alta, possiamo trascurare la sua reattività rispetto alla sua resistenza. Pertanto, l'impedenza è uguale alla sua resistenza elettrica, rendendola puramente resistiva.

L'espressione per la corrente istantanea può essere scritta come I2 = v / Rp dove Rp è la resistenza della bobina di pressione.

Se c'è una differenza di fase tra tensione e corrente elettrica, allora l'espressione per la corrente istantanea attraverso la bobina di corrente può essere scritta come

Poiché la corrente attraverso la bobina di pressione è molto piccola rispetto alla corrente attraverso la bobina di corrente, la corrente attraverso la bobina di corrente può essere considerata uguale alla corrente totale del carico.Quindi, il valore istantaneo del momento può essere scritto come

Il valore medio del momento di deflessione può essere ottenuto integrando il momento istantaneo dal limite 0 a T, dove T è il periodo del ciclo.

Il momento di controllo è dato da Tc = Kx dove K è la costante di molla e x è il valore finale dello stato stazionario della deflessione.

Vantaggi

• La scala è uniforme fino a un certo limite.

• Possono essere utilizzati sia per misurare grandezze AC che DC, in quanto la scala è tarata per entrambe.

Errori

• Errori nell'induttanza della bobina di pressione.

• Errori dovuti alla capacità della bobina di pressione.

• Errori dovuti agli effetti di autoinduzione reciproca.

• Errori dovuti alle connessioni (ad esempio, la bobina di pressione è connessa dopo la bobina di corrente).

• Errore dovuto alle correnti indotte.

• Errori causati dalla vibrazione del sistema mobile.

• Errore di temperatura.

• Errori dovuti al campo magnetico disperso.