Danas je nabavljen ferodinamički vatmetar ISKRA EL2. Osnovno o radu elektrodinamičkih vatmetara već smo opisali u objavi W – VATMETAR. Ukratko, takvi vatmetri imaju mjerni instrument sa dva svitka: statorski svitak je strujni, a pomični svitak je naponski. Kod mjerenja snage nekog trošila moramo dakle istovremeno mjeriti napon i struju kroz trošilo: napon se dovodi na zavojnicu zakretnog svitka paralelno sa trošilom, a struje se dovodi na zavojnicu nepomičnog (statorskog) svitka serijski sa trošilom.
Ferodinamički vatmetar je zapravo elektrodinamski (elektrodinamički) instrument zatvoren željezom i konstrukcijski je najsličniji klasičnom instrumentu sa zakretnim svitkom, s tom razlikom što stator (jaram) nije izveden kao permanentni magnet, već kao elektromagnet koji čini lamelirana (dinamo) željezna jezgra sa dva strujna namota (montirana u žljebove unutar statora slično kao kod elektromotora).
Zbog prisutnosti željezne jezgre kojom se prenosi većina magnetskog toka, ferodinamički instrumenti mogu se upotrebljavati samo za niske frekvencije (kod viših frekvencija dolazi do povećanih gubitaka u željezu) i u pravilu se baždare za 50 Hz (rijetko za frekvencije više od 100 Hz). Također, potrošak ovakvih instrumenata je relativno veliki te se ne mogu upotrebljavati za mjerenja vrlo niskih napona ili struja, a i klasa točnosti nije im visoka (zbog permeabilnosti, gubitaka histereze i vrtložnih struja koje se javljaju u željeznom statoru) te u pravilu iznosi 0,5% kao kod našeg instrumenta pa do 1%.
Većina električnih mjernih instrumenata na zakretnom mehanizmu ima izvedenu neku vrstu prigušenja kako bi se spriječile pretjerane oscilacije kazaljke na zakretnom tijelu, odnosno kako bi se kazaljka što prije umirila i zauzela konačni položaj.
Na primjeru našeg vatmetra jasno se uočava izvedba tzv. elektromagnetskog prigušenja. Ovakvo prigušenje radi na principu stvaranja vrtložnih struja u metalnoj pločici kada se ona kreće u magnetskom polju koje stvara željezna jezgra. Naime, u pločici koja se kreće u magnetskom polju inducira se napon koji potjera struju kratkog spoja, a te struje zovemo vrtložne struje. Ove struje stvaraju s poljem željezne jezgre zakretni moment koji se suprotstavlja gibanju pomičnog tijela. Taj suprotni moment će biti to veći što je brže gibanje kroz magnetsko polje jer se tada inducira i veći napon.
Na našem instrumentu jasno se vidi konstrukcija željeznih “čeljusti” na koje se prenosi magnetski tok sa željezne jezgre statora, a između tih čeljusti je metalna pločica spregnuta sa zakretnim mehanizmom kazaljke i u kojoj se pod utjecajem magnetskog polja jezgre stvaraju vrtložne struje, koje pak stvaraju magnetski protumoment gibanju zakretnog mehanizma.
Kod ferodinamičkih instrumenta pomični svitak se okreće u zračnom rasporu između jezgre svitka i statora, a s obzirom da zračni raspor ima svugdje konstantnu širinu time je i radijalno magnetsko polje svugdje jednako, a to onda rezultira potpuno linearnom skalom ovakvih instrumenata.
Električna shema instrumenta vrlo je jednostavna. Serijski spojenim predoprnocima bira se željeni naponski mjerni opseg. Strujni opsezi pak se određuju načinom spajanja dva strujna svitka na statoru: paralelni spoj za veći mjerni opseg (5 A) i serijski spoj za manji mjerni opseg (2,5 A). Spajanje strujnih svitaka vrši se umetanjem kratkospojnika (u obliku metalnih čepova) na završetke izvoda strujnih namota.
Na gornjoj slici vide se izvodi zavojnica iz ferodinamičkog instrumenta: bijele žice vode iz zakretnog naponskog svitka, a smeđe žice su izvodi iz dva fiksna strujna svitka na željeznoj jezgri.
Na donjoj slici vidi se smještaj otpornika za naponske mjerne opsege i kontakti za kratko spajanje strujnih svitaka u seriju ili paralelno preko gornjih kratkospojnika. Ukoliko su sva tri kratkospojnika umetnuta u ležište, kako je to slučaj na slici, tada su svi strujni kontakti kratkospojeni i instrument neće mjeriti snagu.
Na natpisnoj pločici detaljno je objašnjen način spajanja vatmetra, način odabira mjernih opsega te način očitanja skale na pojedinim mjernim opsezima. Tu je i kalibracijska (korekcijska) tablica koja u našem slučaju nije popunjena.
Naš vatmetar ISKRA EL2 je prilikom testiranja pokazivao oko pet puta manje vrijednosti od stvarnih. Razlog tome je vrlo vjerojatno djelomično zahrđala željezna jezgra instrumenta na rubovima dinamo limova. Naime, jezgra je napravljena od tankih, međusobno izoliranih željeznih limova, kako bi se umanjila pojava vrtložnih struja unutar iste, a time i elektromagnetski gubici u samom željezu. Pojava hrđe na rubovima limova pak zapravo čini njihov ponovni kratki spoj cijelom vanjskom površinom što povećava gubitke u željezu i time smanjuje magnetski tok i u konačnici zakretni moment kazaljke. Trebalo bi rastaviti, očistiti i ponovno lakom zaštiti željeznu jezgru te zatim izvršiti ponovno testiranje vatmetra. Te precizne mehaničke radnje ćemo ostaviti za neku drugu priliku, ne zato što smo sada možda previše lijeni za nešto takvo, nego čisto iz razloga da unutrašnjost instrumenta još jedno vrijeme ostane u svojem potpuno izvornom tvorničkom stanju 🙂