Электродинамометрический ваттметр

Прежде чем изучить внутреннее устройство ваттметра типа электродинамометр, необходимо знать принцип его работы. Ваттметр типа электродинамометр работает на очень простом принципе, который можно сформулировать следующим образом: когда любой проводник, по которому течет ток, помещается в магнитное поле, он испытывает механическую силу, и вследствие этой механической силы происходит отклонение проводника.

Конструкция и принцип работы ваттметра типа электродинамометр

Теперь рассмотрим конструктивные детали электродинамометра. Он состоит из следующих частей.
В электродинамометре присутствуют два типа катушек. Они следующие:
Подвижная катушка
Подвижная катушка перемещает указатель с помощью пружинного механизма. Через подвижную катушку проходит ограниченный ток, чтобы избежать нагрева. Для ограничения тока мы подключили резистор высокого номинала сопротивления последовательно с подвижной катушкой. Подвижная катушка имеет воздушное ядро и установлена на оси, которая может свободно вращаться. В ваттметре типа электродинамометр, подвижная катушка выполняет функцию давления. Поэтому подвижная катушка подключается к напряжению, и ток, протекающий через эту катушку, всегда пропорционален напряжению.

Неподвижная катушка
Неподвижная катушка разделена на две равные части, которые соединены последовательно с нагрузкой, поэтому ток нагрузки будет проходить через эти катушки. Причина использования двух неподвижных катушек вместо одной очевидна: это позволяет создавать конструкцию, способную пропускать значительное количество электрического тока. Эти катушки называются токовыми катушками ваттметра типа электродинамометр. Ранее неподвижные катушки были спроектированы для пропускания тока около 100 ампер, но современные ваттметры разработаны для пропускания тока около 20 ампер, чтобы экономить энергию.

Система управления
Из двух систем управления, а именно:

1. Гравитационное управление

2. Пружинное управление, только пружинные системы управления используются в таких типах ваттметров. Гравитационные системы управления не могут быть использованы, так как они приводят к значительным ошибкам.

Система демпфирования
Используется демпфирование за счет трения воздуха, так как демпфирование за счет вихревых токов исказит слабое рабочее магнитное поле и может привести к ошибкам.
Шкала
Используется равномерная шкала, так как подвижная катушка движется линейно в пределах 40-50 градусов с каждой стороны.
Теперь выведем выражения для управляющего момента и момента отклонения. Чтобы вывести эти выражения, рассмотрим схему, представленную ниже:

Мы знаем, что момент в электродинамических приборах прямо пропорционален произведению мгновенных значений токов, протекающих через обе катушки, и скорости изменения связанных с цепью потоков.
Пусть I1 и I2 - мгновенные значения токов в катушках давления и тока соответственно. Тогда выражение для момента можно записать как:

где x - угол.
Теперь пусть значение приложенного напряжения на катушке давления будет

Предполагая, что электрическое сопротивление катушки давления очень высоко, мы можем пренебречь реактивностью относительно ее сопротивления. В этом случае импеданс равен его электрическому сопротивлению, поэтому он является чисто резистивным.
Выражение для мгновенного тока можно записать как I2 = v / Rp, где Rp - сопротивление катушки давления.

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

Так как ток через катушку давления намного меньше, чем ток через катушку тока, ток через катушку тока можно считать равным общему току нагрузки.
Следовательно, мгновенное значение момента можно записать как

Среднее значение момента отклонения можно получить, интегрируя мгновенный момент от 0 до T, где T - период цикла.

Управляющий момент задается формулой Tc = Kx, где K - константа пружины, а x - окончательное стационарное значение отклонения.

Преимущества ваттметра типа электродинамометр

Следующие преимущества ваттметра типа электродинамометр перечислены ниже:

1. Шкала равномерна до определенного предела.

2. Они могут использоваться для измерения как переменных, так и постоянных величин, так как шкала калибрована для обоих случаев.

Ошибки в ваттметре типа электродинамометр

Следующие ошибки возможны в ваттметрах типа электродинамометр:

1. Ошибки, связанные с индуктивностью катушки давления.

2. Ошибки, связанные с емкостью катушки давления.

3. Ошибки, связанные с эффектами взаимной индуктивности.

4. Ошибки, связанные с подключением (например, катушка давления подключена после катушки тока).

5. Ошибки, связанные с вихревыми токами.

6. Ошибки, вызванные вибрацией подвижной системы.

7. Ошибка, связанная с температурой.

8. Ошибки, связанные с внешним магнитным полем.

Заявление: Уважайте оригинальные, хорошие статьи стоят того, чтобы ими делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.