وات‌سنج نوع الکترو دینامومتر

قبل از مطالعه ساختار داخلی وات‌متر نوع الکترودینامومتری، لازم است که اصول عملکرد آن را بشناسیم. وات‌متر نوع الکترودینامومتری بر اساس اصل بسیار ساده‌ای کار می‌کند و این اصل را می‌توان به صورت زیر بیان کرد: هر جریان حامل رسانا که در یک میدان مغناطیسی قرار گرفته باشد، نیروی مکانیکی تجربه می‌کند و به دلیل این نیروی مکانیکی، انحراف رسانا اتفاق می‌افتد.

ساختار و اصول عملکرد وات‌متر نوع الکترودینامومتری

حال بیایید به جزئیات ساختاری الکترودینامومتر نگاهی بیندازیم. آن شامل قسمت‌های زیر است.
دو نوع پیچ در الکترودینامومتر وجود دارد. آنها عبارتند از:
پیچ متحرک
پیچ متحرک با کمک سیستم کنترل فنری، نشان‌دهنده را حرکت می‌دهد. مقدار محدودی از جریان از طریق پیچ متحرک می‌گذرد تا گرم شدن را جلوگیری کند. بنابراین برای محدود کردن جریان، مقاومت با مقدار بالا را به صورت سری با پیچ متحرک متصل کرده‌ایم. پیچ متحرک بدون هسته است و روی محور مفصلی نصب شده و می‌تواند آزادانه حرکت کند. در وات‌متر نوع الکترودینامومتری، پیچ متحرک به عنوان پیچ فشار عمل می‌کند. بنابراین پیچ متحرک به طور مستقیم به ولتاژ متصل می‌شود و بنابراین جریان عبوری از این پیچ همیشه متناسب با ولتاژ است.

پیچ ثابت
پیچ ثابت به دو بخش مساوی تقسیم شده و این بخش‌ها به صورت سری با بار متصل می‌شوند، بنابراین جریان بار از طریق این پیچ‌ها می‌گذرد. حالا دلیل واضح استفاده از دو پیچ ثابت به جای یکی این است که بتواند مقدار قابل توجهی از جریان الکتریکی را منتقل کند. این پیچ‌ها به عنوان پیچ‌های جریان در وات‌متر نوع الکترودینامومتری شناخته می‌شوند. قبلاً این پیچ‌های ثابت طراحی شده بودند تا جریان حدود ۱۰۰ آمپر را منتقل کنند، اما حالا وات‌مترهای مدرن طراحی شده‌اند تا جریان حدود ۲۰ آمپر را منتقل کنند تا انرژی را صرفه‌جویی کنند.

سیستم کنترل
از بین دو سیستم کنترلی یعنی:

1. کنترل گرانشی

2. کنترل فنری، فقط سیستم‌های کنترل فنری در این نوع وات‌متر استفاده می‌شوند. سیستم کنترل گرانشی نمی‌تواند استفاده شود زیرا خطاهای قابل توجهی خواهد داشت.

سیستم دمپینگ
دمپینگ از طریق اصطکاک هوا استفاده می‌شود، زیرا دمپینگ جریان‌های دوگانه میدان مغناطیسی عملیاتی ضعیف را تحریک می‌کند و منجر به خطا می‌شود.
مقیاس
مقیاس یکنواختی است که در این نوع دستگاه استفاده می‌شود زیرا پیچ متحرک به صورت خطی در محدوده ۴۰ تا ۵۰ درجه در هر دو طرف حرکت می‌کند.
حال بیایید عبارات کنترلی و انحرافی را بدست آوریم. برای بدست آوردن این عبارات، بیایید دیاگرام مدار زیر را در نظر بگیریم:

می‌دانیم که گشتاور لحظه‌ای در دستگاه‌های الکترودینامیکی مستقیماً متناسب با حاصلضرب مقادیر لحظه‌ای جریان‌های عبوری از هر دو پیچ و نرخ تغییر میدان مغناطیسی متصل به مدار است.
فرض کنید I1 و I2 مقادیر لحظه‌ای جریان‌های عبوری از پیچ فشار و پیچ جریان باشند. بنابراین عبارت گشتاور را می‌توان به صورت زیر نوشت:

که در آن x زاویه است.
حال فرض کنید مقدار ولتاژ اعمال شده به پیچ فشار

با فرض مقاومت الکتریکی بالا برای پیچ فشار، می‌توانیم واکنش را نسبت به مقاومت نادیده بگیریم. در اینجا امپدانس برابر با مقاومت الکتریکی است و بنابراین کاملاً مقاومتی است.
عبارت جریان لحظه‌ای را می‌توان به صورت I2 = v / Rp نوشت که در آن Rp مقاومت پیچ فشار است.

اگر اختلاف فازی بین ولتاژ و جریان الکتریکی وجود داشته باشد، عبارت جریان لحظه‌ای از طریق پیچ جریان را می‌توان به صورت زیر نوشت

به دلیل اینکه جریان عبوری از پیچ فشار بسیار کمتر از جریان عبوری از پیچ جریان است، جریان عبوری از پیچ جریان را می‌توان برابر با جریان کل بار در نظر گرفت.
بنابراین مقدار لحظه‌ای گشتاور را می‌توان به صورت زیر نوشت

مقدار میانگین گشتاور انحرافی را می‌توان با انتگرال‌گیری از گشتاور لحظه‌ای در محدوده ۰ تا T، که T دوره تناوب است، بدست آورد.

گشتاور کنترلی به صورت Tc = Kx است که در آن K ثابت فنری است و x مقدار نهایی و پایدار انحراف است.

مزایای وات‌متر نوع الکترودینامومتری

مزایای وات‌متر نوع الکترودینامومتری عبارتند از:

1. مقیاس تا حدی یکنواخت است.

2. آنها می‌توانند برای اندازه‌گیری کمیت‌های AC و DC استفاده شوند زیرا مقیاس برای هر دو تنظیم شده است.

خطاهای وات‌متر نوع الکترودینامومتری

خطاهای موجود در وات‌مترهای نوع الکترودینامومتری عبارتند از:

1. خطاهای در القای پیچ فشار.

2. خطاهای ناشی از ظرفیت پیچ فشار.

3. خطاهای ناشی از القای متقابل اثرات.

4. خطاهای ناشی از اتصالات (یعنی پیچ فشار بعد از پیچ جریان).

5. خطا ناشی از جریان‌های دوگانه.

6. خطاهای ناشی از ارتعاش سیستم متحرک.

7. خطا ناشی از دما.

8. خطاهای ناشی از میدان مغناطیسی جانبی.

بیانیه: احترام به اصل، مقالات خوبی که ارزش به اشتراک گذاری دارند، اگر تخلفی وجود دارد لطفاً تماس بگیرید تا حذف شود.