Vatímetro do Tipo Eletrodinamômetro

Definição do Wattímetro Eletrodinamômetro

Um wattímetro do tipo eletrodinamômetro mede a potência elétrica utilizando a interação entre campos magnéticos e correntes elétricas.

Princípio de Funcionamento

Agora, vamos analisar os detalhes construtivos do eletrodinamômetro. Ele consiste nas seguintes partes.Existem dois tipos de bobinas presentes no eletrodinamômetro. Elas são:

Bobina Móvel

A bobina móvel move o ponteiro com a ajuda de um instrumento controlado por mola. Para evitar o superaquecimento, uma corrente limitada flui pela bobina móvel, conectando-se um resistor de alto valor em série. A bobina móvel com núcleo de ar é montada em um eixo articulado e pode se mover livremente. No wattímetro do tipo eletrodinamômetro, a bobina móvel atua como a bobina de pressão e está conectada à tensão, de modo que a corrente através dela é proporcional à tensão.

Bobina Fixa

A bobina fixa é dividida em duas partes iguais e estas estão conectadas em série com a carga, portanto, a corrente da carga fluirá através dessas bobinas. A razão para usar duas bobinas fixas em vez de uma é muito óbvia, para que possa ser construída para suportar uma quantidade considerável de corrente elétrica.

Essas bobinas são chamadas de bobinas de corrente do wattímetro do tipo eletrodinamômetro. Anteriormente, essas bobinas fixas eram projetadas para suportar correntes de cerca de 100 amperes, mas agora os wattímetros modernos são projetados para suportar correntes de cerca de 20 amperes, a fim de economizar energia.

Sistema de Controle

Dos dois sistemas de controle, ou seja,

Controle por Gravidade

Controle por Mola, apenas os sistemas controlados por mola são usados nesses tipos de wattímetro. O sistema de controle por gravidade não pode ser empregado porque haverá uma quantidade apreciável de erros.

Sistema de Amortecimento

O amortecimento por atrito do ar é usado porque o amortecimento por correntes de fuga pode distorcer o fraco campo magnético operacional, levando a erros.

Há uma escala uniforme que é usada nesses tipos de instrumentos, pois a bobina móvel se move linearmente em um intervalo de 40 a 50 graus de cada lado.

Agora, vamos derivar as expressões para o torque de controle e os torques de desvio. Para derivar essas expressões, considere o diagrama de circuito abaixo:

Sabemos que o torque instantâneo nos instrumentos eletrodinâmicos é diretamente proporcional ao produto dos valores instantâneos das correntes fluindo através de ambas as bobinas e à taxa de variação do fluxo ligado ao circuito.

Sejam I1 e I2 os valores instantâneos das correntes nas bobinas de pressão e corrente, respectivamente. Assim, a expressão para o torque pode ser escrita como:

Onde, x é o ângulo.

Agora, deixe o valor aplicado de tensão através da bobina de pressão ser

Como a resistência elétrica da bobina de pressão é muito alta, podemos negligenciar sua reatância em comparação com sua resistência. Assim, a impedância é igual à sua resistência elétrica, tornando-a puramente resistiva.

A expressão para a corrente instantânea pode ser escrita como I2 = v / Rp, onde Rp é a resistência da bobina de pressão.

Se houver diferença de fase entre a tensão e a corrente elétrica, então a expressão para a corrente instantânea através da bobina de corrente pode ser escrita como

Como a corrente através da bobina de pressão é muito menor comparada à corrente através da bobina de corrente, a corrente através da bobina de corrente pode ser considerada igual à corrente total da carga. Portanto, o valor instantâneo do torque pode ser escrito como

O valor médio do torque de desvio pode ser obtido integrando o torque instantâneo de 0 a T, onde T é o período do ciclo.

O torque de controle é dado por Tc = Kx, onde K é a constante da mola e x é o valor final de deflexão em estado estacionário.

Vantagens

• A escala é uniforme até certo limite.

• Eles podem ser usados tanto para medir grandezas CA quanto CC, pois a escala é calibrada para ambos.

Erros

• Erros na indutância da bobina de pressão.

• Erros podem ser devido à capacitância da bobina de pressão.

• Erros podem ser devidos a efeitos de indutância mútua.

• Erros podem ser devidos a conexões (ou seja, a bobina de pressão está conectada após a bobina de corrente).

• Erro devido a correntes de fuga.

• Erros causados pela vibração do sistema móvel.

• Erro de temperatura.

• Erros devido a campos magnéticos estranhos.