Elektrodynamometryczny licznik mocy

Definicja woltomierza elektrodynamometrycznego

Woltomierz typu elektrodynamometrycznego mierzy moc elektryczną wykorzystując interakcję między polami magnetycznymi a prądami elektrycznymi.

Zasada działania

Teraz przyjrzymy się szczegółom konstrukcyjnym elektrodynamometru. Składa się on z następujących części.W elektrodynamometrze występują dwa rodzaje cewek. Są to:

Cewka ruchoma

Cewka ruchoma porusza wskazówkę za pomocą instrumentu sterowanego sprężynowo. Aby zapobiec przegrzewaniu, przez cewkę ruchomą przepływa ograniczony prąd poprzez połączenie szeregowo z opornikiem o dużej wartości. Cewka ruchoma o rdzeniu powietrznym jest zamontowana na obrotowej osi i może swobodnie się poruszać. W woltomierzu typu elektrodynamometrycznego cewka ruchoma działa jako cewka ciśnieniowa i jest podłączona do napięcia, więc prąd płynący przez nią jest proporcjonalny do napięcia.

Cewka stała

Cewka stała jest podzielona na dwie równe części, które są połączone szeregowo z obciążeniem, więc prąd obciążenia będzie płynął przez te cewki. Powód użycia dwóch cewek stałych zamiast jednej jest oczywisty, aby można było skonstruować je tak, aby mogły przeprowadzać znaczną ilość prądu elektrycznego.

Te cewki nazywane są cewkami prądowymi woltomierza typu elektrodynamometrycznego. Dawniej cewki stałe były zaprojektowane do przeprowadzania prądu około 100 amper, ale współczesne woltomierze są zaprojektowane do przeprowadzania prądu około 20 amper, aby oszczędzać energię.

System sterujący

Spośród dwóch systemów sterujących, tj.

Sterowanie grawitacyjne

sterowanie sprężynowe, tylko systemy sterowane sprężynowo są używane w tego typu woltomierzach. Sterowanie grawitacyjne nie może być stosowane, ponieważ powodowałoby znaczne błędy.

System tłumienia

Używane jest tłumienie oporowe, ponieważ tłumienie wirnikowe może zniekształcać słabe pole magnetyczne pracy, prowadząc do błędów.

Istnieje jednostajna skala, która jest używana w tych typach instrumentów, ponieważ cewka ruchoma porusza się liniowo w zakresie 40 do 50 stopni na każdej stronie.

Teraz wyprowadźmy wyrażenia dla momentu sterującego i momentu odchylenia. Aby wyprowadzić te wyrażenia, rozważmy poniższy schemat obwodowy:

Wiemy, że chwilowy moment w instrumentach elektrodynamicznych jest bezpośrednio proporcjonalny do iloczynu chwilowych wartości prądów płynących przez obie cewki i tempa zmiany strumienia indukcji sprzężonego z obwodem.

Niech I1 i I2 będą chwilowymi wartościami prądów w cewkach ciśnieniowej i prądowej odpowiednio. Więc wyrażenie na moment można zapisać jako:

Gdzie x to kąt.

Niech zastosowana wartość napięcia na cewce ciśnieniowej wynosi

Ponieważ opór elektryczny cewki ciśnieniowej jest bardzo duży, możemy zaniedbać jej reaktancję w porównaniu z oporem. Zatem impedancja jest równa oporowi elektrycznemu, co sprawia, że jest ona czysto rezystywna.

Wyrażenie na chwilową wartość prądu można zapisać jako I2 = v / Rp, gdzie Rp to opór cewki ciśnieniowej.

Jeśli istnieje różnica fazowa między napięciem a prądem elektrycznym, to wyrażenie na chwilową wartość prądu płynącego przez cewkę prądową można zapisać jako

Ponieważ prąd płynący przez cewkę ciśnieniową jest bardzo mały w porównaniu z prądem płynącym przez cewkę prądową, prąd przez cewkę prądową można uznać za równy całkowitemu prądowi obciążenia. Stąd chwilowa wartość momentu można zapisać jako

Średnia wartość momentu odchylenia można uzyskać, całkując chwilowy moment od granic 0 do T, gdzie T to okres cyklu.

Moment sterujący wynosi Tc = Kx, gdzie K to stała sprężyny, a x to końcowa wartość ustawienia wskazówki.

Zalety

• Skala jest jednostajna do pewnego limitu.

• Mogą być używane zarówno do pomiaru wielkości przemiennych, jak i stałościowych, ponieważ skala jest skalibrowana dla obu.

Błędy

• Błędy indukcyjności cewki ciśnieniowej.

• Błędy mogą wynikać z pojemności cewki ciśnieniowej.

• Błędy mogą wynikać ze wzajemnej indukcyjności.

• Błędy mogą wynikać z połączeń (np. cewka ciśnieniowa jest podłączona po cewce prądowej).

• Błędy spowodowane prądami wirowymi.

• Błędy spowodowane drganiami układu ruchomego.

• Błędy temperaturowe.

• Błędy spowodowane zewnętrznym polem magnetycznym.