Wattímetro do Tipo Eletrodinamômetro
Antes de estudarmos a construção interna do wattímetro do tipo eletrodinamômetro, é essencial conhecer o princípio de funcionamento do wattímetro do tipo eletrodinamômetro. O wattímetro do tipo eletrodinamômetro funciona com base em um princípio muito simples, que pode ser enunciado como: quando qualquer condutor portador de corrente é colocado dentro de um campo magnético, ele experimenta uma força mecânica e, devido a essa força mecânica, ocorre a deflexão do condutor.
Construção e Princípio de Funcionamento do Wattímetro do Tipo Eletrodinamômetro
Agora, vamos examinar os detalhes construtivos do eletrodinamômetro. Ele consiste nas seguintes partes.
Há 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. Uma corrente limitada flui pela bobina móvel para evitar o aquecimento. Portanto, para limitar a corrente, conectamos um resistor de alto valor em série com a bobina móvel. A bobina móvel é de núcleo a ar e está montada em um eixo pivotante e pode se mover livremente. No wattímetro do tipo eletrodinamômetro, a bobina móvel funciona como bobina de pressão. Portanto, a bobina móvel está conectada à tensão e, assim, a corrente que flui por esta bobina é sempre 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 de carga fluirá através dessas bobinas. Agora, 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 uma corrente de cerca de 100 amperes, mas agora os wattímetros modernos são projetados para suportar uma corrente de cerca de 20 amperes para economizar energia.
Sistema de Controle
Dos dois sistemas de controle, ou seja,
Controle gravitacional
Controle por mola, apenas os sistemas controlados por mola são usados nesses tipos de wattímetro. O sistema de controle gravitacional não pode ser empregado porque haverá uma quantidade apreciável de erros.
Sistema de Amortecimento
É usado amortecimento por atrito do ar, pois o amortecimento por correntes de fuga distorceria o fraco campo magnético operacional e, assim, pode levar a erros.
Escala
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 deflexão. Para derivar essas expressões, vamos considerar o diagrama de circuito abaixo:
Sabemos que o torque instantâneo em 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. Então, a expressão para o torque pode ser escrita como:
Onde, x é o ângulo.
Agora, deixe o valor aplicado da tensão através da bobina de pressão ser
Assumindo a resistência elétrica da bobina de pressão ser muito alta, podemos negligenciar a reatância em relação à sua resistência. Neste caso, a impedância é igual à sua resistência elétrica, portanto, é 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, 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 pequena em comparação com a corrente através da bobina de corrente, a corrente através da bobina de corrente pode ser considerada igual à corrente total de carga.
Portanto, o valor instantâneo do torque pode ser escrito como
O valor médio do torque de deflexão pode ser obtido integrando o torque instantâneo do limite 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 do Wattímetro do Tipo Eletrodinamômetro
A seguir, as vantagens do wattímetro do tipo eletrodinamômetro são descritas:
A escala é uniforme até certo limite.
Podem ser usados tanto para medir grandezas CA quanto CC, pois a escala é calibrada para ambas.
Erros no Wattímetro do Tipo Eletrodinamômetro
A seguir, os erros nos wattímetros do tipo eletrodinamômetro:
Erros na indutância da bobina de pressão.
Erros podem ser devidos à capacitância da bobina de pressão.
Erros podem ser devidos aos efeitos de indutância mútua.
Erros podem ser devidos às 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 devidos a campos magnéticos estranhos.
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