Ελεκτροδυναμόμετρο τύπου μέτρησης εξουσίας
Πριν μελετήσουμε την εσωτερική κατασκευή του οχετρομέτρου τύπου wattmeter, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τη λειτουργία του. Το οχετρόμετρο τύπου wattmeter λειτουργεί με πολύ απλό τρόπο, και αυτός ο τρόπος μπορεί να διατυπωθεί ως: όταν οποιαδήποτε ρεύματος φέρουσα αγωγός τοποθετείται μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο, αισθάνεται μηχανική δύναμη και λόγω αυτής της μηχανικής δύναμης προκαλείται κλίνση του αγωγού.
Κατασκευή και Λειτουργικό Αρχή του Οχετρομέτρου Τύπου Wattmeter
Ας δούμε τώρα τις λεπτομέρειες της κατασκευής του οχετρομέτρου. Αποτελείται από τα εξής μέρη.
Υπάρχουν δύο τύποι κατασκευής στο οχετρόμετρο. Είναι:
Κινούμενη Σπείρα
Η κινούμενη σπείρα κινεί το δείκτη με τη βοήθεια ενός συστήματος ελέγχου με ελατήρι. Περιορισμένο ρεύμα διαρρέει την κινούμενη σπείρα για να αποφευχθεί η θέρμανση. Για να περιορίσουμε το ρεύμα, έχουμε συνδέσει έναν αντιστάτη υψηλής τιμής αντίστασης σε σειρά με την κινούμενη σπείρα. Η κινούμενη σπείρα είναι αεροκενή και είναι εγκατεστημένη σε μια περιστρεφόμενη άξονα και μπορεί να κινείται ελεύθερα. Στο οχετρόμετρο τύπου wattmeter, η κινούμενη σπείρα λειτουργεί ως σπείρα πίεσης. Έτσι, η κινούμενη σπείρα συνδέεται στην τάση και, επομένως, το ρεύμα που διαρρέει αυτή τη σπείρα είναι πάντα ανάλογο με την τάση.
Σταθερή Σπείρα
Η σταθερή σπείρα χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη και αυτά είναι συνδεδεμένα σε σειρά με το φορτίο, άρα το ρεύμα του φορτίου θα διαρρεύσει μέσα από αυτές τις σπείρες. Ο λόγος για τη χρήση δύο σταθερών σπειρών αντί για μία είναι προφανής, ώστε να μπορεί να κατασκευαστεί για να μεταφέρει σημαντικό ποσό ηλεκτρικού ρεύματος. Αυτές οι σπείρες ονομάζονται σπείρες ρεύματος του οχετρομέτρου τύπου wattmeter. Προηγουμένως, οι σταθερές σπείρες σχεδιάστηκαν για να μεταφέρουν ρεύμα της τάξης 100 αμπερ, αλλά τώρα τα σύγχρονα wattmeters σχεδιάζονται για να μεταφέρουν ρεύμα της τάξης 20 αμπερ, προκειμένου να εξοικονομηθεί ενέργεια.
Σύστημα Ελέγχου
Από τα δύο συστήματα ελέγχου, δηλαδή:
Ελεγχός βάρους
Ελεγχός με ελατήρι, μόνο τα συστήματα ελέγχου με ελατήρι χρησιμοποιούνται σε αυτό το είδος wattmeter. Το σύστημα ελέγχου βάρους δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί, καθώς θα υπάρχουν σημαντικά σφάλματα.
Σύστημα Φρένας
Χρησιμοποιείται το φρένα της ατμοσφαιρικής τριβής, καθώς η τριβή eddy current θα διαστρεβλώσει το αδύναμο λειτουργικό μαγνητικό πεδίο και, επομένως, μπορεί να οδηγήσει σε σφάλμα.
Κλίμακα
Υπάρχει μια ομοιόμορφη κλίμακα, η οποία χρησιμοποιείται σε αυτό το είδος όργανων, καθώς η κινούμενη σπείρα κινείται γραμμικά σε περιοχή 40° έως 50° σε κάθε πλευρά.
Ας πάρουμε τώρα τις εκφράσεις για τον τόρον ελέγχου και τον τόρον κλίνσης. Για να πάρουμε αυτές τις εκφράσεις, ας θεωρήσουμε το σχήμα που δίνεται παρακάτω:
Γνωρίζουμε ότι ο τόρος στα οχετρόμετρα είναι ανάλογος με το γινόμενο των ταχυτήτων των ρευμάτων που διαρρέουν και τις δύο σπείρες και την ταχύτητα μεταβολής του φλούξου που συνδέεται με τον κύκλο.
Ας I1 και I2 είναι οι ταχυτήτες των ρευμάτων στις σπείρες πίεσης και ρεύματος αντίστοιχα. Έτσι, η εκφραση για τον τόρο μπορεί να γραφτεί ως:
Όπου, x είναι ο γωνίας.
Ας ο ρεύμα που εφαρμόζεται στη σπείρα πίεσης είναι
Υποθέτοντας ότι η ηλεκτρική αντίσταση της σπείρας πίεσης είναι πολύ υψηλή, μπορούμε να παραβλέψουμε την αντίδραση σε σχέση με την αντίσταση. Σε αυτή την περίπτωση, η αντίδραση είναι ίση με την ηλεκτρική αντίσταση, επομένως είναι καθαρά αντιστατική.
Η εκφραση για τον ταχυτήτα του ρεύματος μπορεί να γραφτεί ως I2 = v / Rp όπου Rp είναι η αντίσταση της σπείρας πίεσης.
Εάν υπάρχει διαφορά φάσης μεταξύ τάσης και ρεύματος, τότε η εκφραση για τον ταχυτήτα του ρεύματος μέσω της σπείρας ρεύματος μπορεί να γραφτεί ως
Καθώς το ρεύμα μέσω της σπείρας πίεσης είναι πολύ μικρό σε σύγκριση με το ρεύμα μέσω της σπείρας ρεύματος, το ρεύμα μέσω της σπείρας ρεύματος μπορεί να θεωρηθεί ίσο με το συνολικό ρεύμα φορτίου.
Άρα η ταχυτήτα του τόρου μπορεί να γραφτεί ως
Η μέση τιμή του τόρου κλίνσης μπορεί να παραχθεί ολοκληρώνοντας τον ταχυτήτα του τόρου από το όριο 0 έως T, όπου T είναι η περίοδος του κύκλου.
Ο τόρος ελέγχου δίνεται από Tc = Kx όπου K είναι η σταθερά του ελατηρίου και x είναι η τελική σταθερή τιμή της κλίνσης.
Πλεονεκτήματα του Οχετρομέτρου Τύπου Wattmeter
Τα εξής είναι τα πλεονεκτήματα του οχετρομέτρου τύπου wattmeter και είναι τα εξής:
Η κλίμακα είναι ομοιόμορφη μέχρι συγκεκριμένο όριο.
Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση και AC και DC ποσοτήτων, καθώς η κλίμακα είναι καλιβρωμένη για και τις δύο.
Σφάλματα στο Οχετρόμετρο Τύπου Wattmeter
Τα εξής είναι τα σφάλματα στα οχετρόμετρα τύπου wattmeter:
