電動計型ワットメータ
電動計型ワットメーターの内部構造を学ぶ前に、その動作原理を理解することが重要です。電動計型ワットメーターは非常に単純な原理に基づいて動作し、この原理は以下の通りです：何らかの電流を流す導体が磁界内に置かれると、機械的な力が作用し、この力により導体が偏転します。
電動計型ワットメーターの構造と動作原理
次に、電動計の構造詳細を見てみましょう。以下の部品で構成されています。
電動計には2種類のコイルがあります。これらは：
可動コイル
可動コイルは、スプリング制御インストゥルメントを使用してポインタを動かします。加熱を避けるために、可動コイルを通る電流を制限する必要があります。そのため、高値の抵抗を可動コイルに直列に接続しています。可動コイルは空芯で、回転軸に取り付けられて自由に動くことができます。電動計型ワットメーターでは、可動コイルは圧力コイルとして機能します。したがって、可動コイルは電圧に接続され、このコイルを流れる電流は常に電圧に比例します。
固定コイル
固定コイルは2つの等しい部分に分割されており、これらは負荷と直列に接続されているため、負荷電流がこれらのコイルを通過します。なぜ1つの代わりに2つの固定コイルを使用するかという理由は、それによって相当量の電流を処理できるように設計されるからです。これらのコイルは、電動計型ワットメーターの電流コイルと呼ばれます。以前はこれらの固定コイルは約100アンペアの電流を処理するように設計されていましたが、現在の現代的なワットメーターは省エネルギーのために約20アンペアの電流を処理するように設計されています。
制御システム
重力制御とスプリング制御の2つの制御システムのうち、
重力制御
スプリング制御、これらのタイプのワットメーターではスプリング制御のみが使用されます。重力制御システムは誤差が大きいため採用されません。
ダンピングシステム
エアフリクションダンピングが使用されます。渦電流ダンピングは弱い動作磁界を歪ませ、誤差を引き起こす可能性があるためです。
目盛り
これらのタイプの計器では、移動コイルが線形に40度から50度の範囲で動くため、均一な目盛りが使用されます。
ここで、制御トルクと偏向トルクの式を導出してみましょう。これらの式を導出するために、以下の回路図を考慮してみます：
電動計型計器における瞬間的なトルクは、両コイルを流れる電流の瞬間値の積と、回路にリンクされた磁束の変化率に比例することを知っています。
I1とI2をそれぞれ圧力コイルと電流コイルの瞬間的な電流値とすると、トルクの式は以下のようになります：
ここで、xは角度です。
圧力コイルに適用される電圧の値を
圧力コイルの電気抵抗が高いと仮定すると、その抵抗に対するリアクタンスを無視することができます。この場合、インピーダンスはその電気抵抗に等しくなり、純粋に抵抗性となります。
瞬間的な電流の式はI2 = v / Rpで表すことができ、Rpは圧力コイルの抵抗です。
電圧と電流の間に位相差がある場合、電流コイルを流れる瞬間的な電流の式は以下のようになります：
圧力コイルを流れる電流は電流コイルを流れる電流に比べて非常に小さいため、電流コイルを流れる電流は全負荷電流とみなすことができます。
したがって、瞬間的なトルクの値は以下のようになります：
偏向トルクの平均値は、周期T（サイクルの時間）の範囲で瞬間的なトルクを積分することで得られます。
制御トルクはTc = Kxで与えられ、Kはスプリング定数、xは最終的な安定状態での偏角です。
電動計型ワットメーターの利点
以下の通り、電動計型ワットメーターの利点は以下の通りです：
一定の範囲まで目盛りが均一です。
ACとDCの両方の量を測定するために使用でき、目盛りは両方に校正されています。
電動計型ワットメーターの誤差
以下の通り、電動計型ワットメーターの誤差は以下の通りです：
圧力コイルのインダクタンスによる誤差。
圧力コイルの静電容量による誤差。
相互インダクタンス効果による誤差。
接続による誤差（つまり、圧力コイルが電流コイルの後に接続されている場合）。
渦電流による誤差。
移動系の振動による誤差。
温度による誤差。
外部磁場による誤差。
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