Электродинамометрический ваттметр

Определение ваттметра электродинамометрического типа

Ваттметр электродинамометрического типа измеряет электрическую мощность, используя взаимодействие между магнитными полями и электрическими токами.

Принцип работы

Теперь рассмотрим конструктивные детали электродинамометра. Он состоит из следующих частей.В электродинамометре присутствует два типа катушек. Они следующие:

Подвижная катушка

Подвижная катушка перемещает указатель с помощью пружинного механизма. Для предотвращения перегрева через подвижную катушку протекает ограниченный ток, соединенный последовательно с резистором высокого значения. Воздушная подвижная катушка установлена на шпинделе и может свободно двигаться. В ваттметре электродинамометрического типа подвижная катушка действует как давящая катушка и подключается к напряжению, поэтому ток через нее пропорционален напряжению.

Неподвижная катушка

Неподвижная катушка разделена на две равные части, которые соединены последовательно с нагрузкой, поэтому ток нагрузки будет протекать через эти катушки. Причина использования двух неподвижных катушек вместо одной очевидна, чтобы можно было построить устройство, способное проводить значительный ток.

Эти катушки называются токовыми катушками ваттметра электродинамометрического типа. Ранее неподвижные катушки были спроектированы для проведения тока около 100 ампер, но современные ваттметры спроектированы для проведения тока около 20 ампер, чтобы сэкономить энергию.

Система управления

Из двух систем управления, а именно:

Гравитационное управление

Управление пружиной, только системы управления пружиной используются в таких типах ваттметров. Гравитационная система управления не может быть использована, так как это приведет к значительным ошибкам.

Система демпфирования

Используется демпфирование воздушным трением, так как демпфирование вихревыми токами может исказить слабое рабочее магнитное поле, что приведет к ошибкам.

Используется равномерная шкала, так как подвижная катушка движется линейно в диапазоне от 40 до 50 градусов в обе стороны.

Теперь выведем выражения для управляющего момента и отклоняющего момента. Чтобы вывести эти выражения, рассмотрим схему, представленную ниже:

Мы знаем, что мгновенный момент в электроизмерительных приборах прямо пропорционален произведению мгновенных значений токов, протекающих через обе катушки, и скорости изменения потока, связанного с цепью.

Пусть I1 и I2 — мгновенные значения токов в давящей и токовой катушках соответственно. Тогда выражение для момента можно записать как:

Где x — угол.

Теперь пусть приложенное значение напряжения на давящей катушке равно

Поскольку электрическое сопротивление давящей катушки очень велико, мы можем пренебречь ее реактивным сопротивлением по сравнению с активным. Таким образом, импеданс равен электрическому сопротивлению, делая его чисто активным.

Выражение для мгновенного тока можно записать как I2 = v / Rp, где Rp — сопротивление давящей катушки.

Если существует фазовая разница между напряжением и электрическим током, то выражение для мгновенного тока через токовую катушку можно записать как

Поскольку ток через давящую катушку очень мал по сравнению с током через токовую катушку, ток через токовую катушку можно считать равным общему току нагрузки.Таким образом, мгновенное значение момента можно записать как

Среднее значение отклоняющего момента можно получить, интегрируя мгновенный момент в пределах от 0 до T, где T — период цикла.

Управляющий момент задается как Tc = Kx, где K — константа пружины, а x — конечное стационарное значение отклонения.

Преимущества

• Шкала равномерна до определенного предела.

• Их можно использовать для измерения как переменных, так и постоянных величин, так как шкала калибрована для обоих типов.

Ошибки

• Ошибки, связанные с индуктивностью давящей катушки.

• Ошибки могут быть вызваны емкостью давящей катушки.

• Ошибки могут быть вызваны эффектами взаимной индуктивности.

• Ошибки могут быть вызваны подключениями (например, давящая катушка подключена после токовой катушки).

• Ошибки, вызванные вихревыми токами.

• Ошибки, вызванные вибрацией подвижной системы.

• Температурные ошибки.

• Ошибки, вызванные посторонним магнитным полем.