Principio de funcionamiento de mover instrumentos de hierro

Los instrumentos de hierro en movimiento son el tipo m谩s com煤n de amper铆metro y volt铆metro que se utilizan en las frecuencias de potencia en los laboratorios. Estos instrumentos son muy precisos, econ贸micos y resistentes en comparaci贸n con otros instrumentos de CA.

Principio de funcionamiento de los instrumentos de hierro en movimiento:

En Moving Iron Instruments, una placa o furg贸n de hierro dulce o de acero de alta permeabilidad forma el elemento m贸vil del sistema. El furg贸n de hierro est谩 situado de tal manera que puede moverse en el campo magn茅tico producido por una bobina estacionaria. La siguiente figura muestra un instrumento simple de hierro en movimiento.

instrumento de hierro en movimiento

La bobina estacionaria es excitada por la corriente o el voltaje que se est谩 midiendo. Cuando la bobina se excita, se convierte en un electroim谩n y la camioneta de hierro se mueve en la direcci贸n de ofrecer un camino de baja reluctancia. Por lo tanto, la fuerza de atracci贸n siempre se produce en una direcci贸n para aumentar la inductancia de la bobina. Tenga en cuenta que a medida que la camioneta sigue el camino de baja reluctancia, el flujo neto en el entrehierro aumentar谩, lo que significa un mayor enlace de flujo de la bobina y, por lo tanto, aumentar谩 la inductancia de la bobina. Tambi茅n se debe notar que la inductancia de la bobina es variable y depende de la posici贸n de la camioneta de hierro.

Ecuaci贸n de par de instrumentos de hierro en movimiento:

Suponga que, en cualquier instante de tiempo, la corriente que fluye en la bobina es I. Por lo tanto, la energ铆a almacenada en la bobina en forma de campo magn茅tico = (1/2) LI2.

Tan pronto como la corriente cambia a (I+dI), la desviaci贸n en el puntero se convierte en d茻, lo que da como resultado un cambio en la inductancia de la bobina de L a (L+dL). Deje que esta deflexi贸n en el puntero se deba al par de deflexi贸n Td.

As铆 trabajo mec谩nico realizado = Tdx d茻 鈥︹︹︹︹︹..(1)

Energ铆a almacenada en bobina = (1/2)(L+dL)(I+dI)2

Cambio en la energ铆a almacenada de la bobina

= Energ铆a Final Almacenada 鈥 Energ铆a Inicial Almacenada

= (1/2)(L+dL)(I+dI)2 鈥 (1/2)LI2

= (1/2)[ (L+dL)(I+dI)2 鈥 I2L]

= (1/2)[ (L+dL)(I2+2IdI+(dI)2 鈥 I2L]

= (1/2)[ LI2+2LIdI+L(dI)2 + dLxI2+2IdIxdL+dLx(dI)2 聽聽鈥 I2L]

Despreciando t茅rminos de segundo orden y superiores de cantidades diferenciales, es decir, L(dI)2, 2IdIxdL y dLx(dI)2

= (1/2)[ 2LIdI+dLxI2]

= LIdI +(1/2)dLx I2 鈥︹︹︹︹︹︹︹(2)

Nuevamente, solo piense, cuando hay un cambio de corriente de I a (I+dI), este cambio de corriente debe ir acompa帽ado de un cambio en la fem de la bobina. As铆 podemos escribir como

e = d(LI) / dt

= IdL/dt + LdI/dt

Pero energ铆a el茅ctrica suministrada por la fuente = eIdt

= (IdL + LdI) x I

= I2dL + LIdI

De acuerdo con la ley de conservaci贸n de la energ铆a, esta energ铆a el茅ctrica suministrada por la fuente se convierte en energ铆a almacenada en la bobina y se realiza trabajo mec谩nico para la desviaci贸n de la aguja de los instrumentos de hierro en movimiento.

Por eso,

I2dL + LIdI = Cambio en la energ铆a almacenada + Trabajo realizado

鈬 I2dL + LIdI = LIdI +(1/2)dLx I2 + Tdx d茻 鈥.[from (1) and (2)]

鈬 Tdx d茻 = (1/2)dLxI2

Td = (1/2)I2(dL/d茻)

Por lo tanto, el par de desviaci贸n en los instrumentos de hierro en movimiento se da como

Td = (1/2)I2(dL/d茻)

A partir de la ecuaci贸n de torque anterior, observamos que el torque de desviaci贸n depende de la tasa de cambio de inductancia con la posici贸n angular de la camioneta de hierro y el cuadrado de la corriente rms que fluye a trav茅s de la bobina.

En los instrumentos de hierro en movimiento, el par de control lo proporciona el resorte. El par de control debido al resorte se da como

Tc = K茻

Donde K = constante de resorte

茻 = Deflexi贸n en la aguja

En estado de equilibrio, el par de desviaci贸n y control ser谩 igual al siguiente.

Par de desviaci贸n = Par de control

鈬 Td = Tc

鈬 (1/2)I2(dL/d茻) = K茻

茻 = (1/2)(I2/K)(dL/d茻)

De la ecuaci贸n de torque anterior, observamos que la desviaci贸n angular de la aguja de los instrumentos de hierro en movimiento es el cuadrado de la corriente rms que fluye a trav茅s de la bobina. Por lo tanto, la desviaci贸n de los instrumentos de hierro en movimiento es independiente de la direcci贸n de la corriente.

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