Medidor de fase electrodinámico

Un medidor de fase electrodinámico con un mecanismo de medición radiométrico es un dispositivo de medición eléctrica de un sistema electrodinámico diseñado para medir el cambio de fase entre corriente y voltaje en el circuito de CA investigado, generalmente de frecuencia industrial (50 o 60 Hz).

Suele usarse para determinar el factor de potencia y tiene una escala digitalizada en formato . ${\ estilo de visualización \ cos \ varphi}$

Dispositivo dispositivo

El dispositivo pertenece a los dispositivos del principio de funcionamiento electrodinámico , es decir, el par surge de la interacción de los campos magnéticos de las corrientes en los devanados y no contiene imanes permanentes, como los dispositivos de un sistema de medición magnetoeléctrico.

La parte móvil del dispositivo, sujeta a la flecha indicadora, consta de dos marcos con bobinados rígidamente unidos, los planos de los marcos forman un ángulo de 60 ° entre ellos. El eje que pasa por la línea de intersección de los planos de los marcos está montado sobre dos soportes. El sistema de marco puede girar libremente en los cojinetes de soporte y no tiene resortes que creen momentos de fuerza restauradores. Los marcos se colocan en el entrehierro del circuito magnético con el tercer devanado adicional: el devanado de corriente, este devanado está conectado en serie con la carga y la corriente en este devanado genera un campo magnético alterno en el circuito magnético y el aire anular. brecha.

El devanado de uno de los marcos está conectado en serie con una resistencia adicional interna constante. El devanado del segundo marco está conectado en serie con un inductor adicional interno . Los circuitos de ambos marcos están conectados en paralelo con la fuente de voltaje que alimenta la carga. Dado que se incluye un inductor con un valor de inductancia grande en el circuito de uno de los marcos, la corriente en el circuito de este marco se desplazará en relación con la corriente en el circuito del otro marco en algún ángulo de fase, casi cerca de 90 °. La interacción de los campos magnéticos en el entrehierro y los marcos genera un par que depende de los desfases de las corrientes en los marcos y de la fase de la corriente del devanado del circuito magnético, que tiende a girar los marcos de tal manera que los pares de torsión dirigidos en sentidos opuestos de los bastidores se compensan mutuamente y el par de torsión total se vuelve cero. La posición de los marcos en la que se equilibran sus pares depende del cambio de fase entre la corriente de carga y el voltaje. Es el ángulo de rotación de los marcos que es una medida del cambio de fase entre la corriente y el voltaje de la carga.

Cómo funciona

Las corrientes fluyen a través de los devanados y fijos de los marcos, respectivamente. De la interacción de los flujos magnéticos creados por las corrientes que fluyen a través del devanado fijo y los devanados de los marcos móviles, se crean dos momentos de torsión a partir de la corriente de los marcos y Dado que la corriente alterna fluye a través de todos los devanados, los momentos no son constantes y cambian en tiempo con la frecuencia de los cambios actuales. Los momentos promediados en el tiempo durante el período de cambio de corriente dependen del ángulo de rotación de la parte móvil en relación con el circuito magnético y siempre están dirigidos en direcciones opuestas. Las expresiones para los valores medios de los momentos tienen la forma: ${\displaystyle yo,\ yo_{1},\ yo_{2))$ $M_{1}$ ${\ estilo de visualización M_ {2}.}$ $M_{1}$ $M_{2}$

M_{1}=c_{1}\cdot I\cdot I_{1}\cdot \cos {\psi }_{1}\cdot f_{1}(\alpha ),

M_{2}=c_{2}\cdot I\cdot I_{2}\cdot \cos {\psi }_{2}\cdot f_{2}(\alpha ),

donde - ángulos de cambio de fase entre corrientes en un devanado fijo y corrientes, respectivamente, dentro;

{\ estilo de visualización \ psi _ {1},}

\psi_{2}

yo

{\ estilo de visualización I_ {1},}

yo_{2}

c_{1}

y son coeficientes en función del diseño del dispositivo del sistema de unidades. Bajo la acción de estos momentos, la parte móvil gira hasta alcanzar la igualdad de los momentos.

c_{2}

Donde:

$M_1 = M_2$ o $c_{1}\cdot I\cdot I_{1}\cdot \cos {\psi }_{1}\cdot f_{1}(\alpha )=c_{2}\cdot I\cdot I_{ 2}\cdot \cos {\psi }_{2}\cdot f_{2}(\alpha ).$

Después:

${\frac {I_{2}\cos {\psi _{2}}}{I_{1}\cos {\psi _{1}}}}={\frac {c_{1}f_{ 1}(\alfa )}{c_{2}f_{2}(\alfa )}}=f_{3}(\alfa ),$

y el ángulo de rotación de los marcos no depende de las amplitudes de las corrientes y voltajes, sino solo del cambio de fase entre la corriente de carga y el voltaje. El uso de un espacio de aire con un ancho variable y el ángulo entre los marcos de la escala del instrumento se puede hacer linealmente desde el cambio de fase o desde el coseno del cambio de fase.

Desventajas de un medidor de fase electrodinámico

La desventaja de tales medidores de fase es el consumo de energía relativamente grande del circuito en el que se realiza la medición y cierta dependencia de las lecturas de la frecuencia en la red.

Véase también

Literatura

Mansurov N. N., Popov V. S. Ingeniería eléctrica teórica. - ed. 9º, corregido. - M. - L .: Editorial "Energía", 1966. - 624 p.