เครื่องวัดความถี่ไฟฟ้า Frequency Meter Piyadanai Pachanapan, 303251 EE Instrument & Measurement, EE&CPE, NU

เครื่องวัดความถี่ไฟฟ้าทางไฟฟ้ากำลัง วัดความถี่ระดับ 50 / 60 Hz แบ่งเป็น 3 ประเภท ตามลักษณะการทำงาน ชนิดก้านสั่น (Vibrating Reed Frequency Meter) 2. ชนิดจานหมุน (Moving-Disk Frequency Meter) 3. ชนิดมูฟวิ่งเวน (Moving-Iron Vane Frequency Meter)

เครื่องวัดความถี่ไฟฟ้าชนิดก้านสั่น โครงสร้างของเครื่องวัดไฟฟ้าชนิดก้านสั่น

ก้านสั่น แผ่นเหล็กบางๆ ที่จะตอบสนองต่อความถี่ตามธรรมชาติไม่เท่ากัน การสร้างให้ก้านสั่นแต่ละก้านมีความถี่ตามธรรมชาติแตกต่างกัน ทำได้ 2 วิธี คือ ทำให้ความยาวไม่เท่ากันในแต่ละก้าน 2. มีน้ำหนักถ่วงไม่เท่ากันในแต่ละก้าน

ความยาวไม่เท่ากัน น้ำหนักถ่วงไม่เท่ากัน

หลักการทำงาน เครื่องวัดความถี่ไฟฟ้าชนิดก้านสั่น เมื่อจ่ายกระแสสลับเข้าไปที่ขดลวด จะเกิดอำนาจแม่เหล็กไฟฟ้าที่แกนเหล็กอ่อน ขั้วแม่เหล็กไฟฟ้าที่แกนเหล็กอ่อน จะเปลี่ยนแปลงตามทิศทางของกระแสสลับ อำนาจแม่เหล็กไฟฟ้านี้ จะดูดและปล่อยก้านสั่นทำให้ก้านสั่นเกิดการสั่นไปมาได้

รูปคลื่นกระแสสลับเปลี่ยนแปลงถึงตำแหน่ง 90o

2. รูปคลื่นกระแสสลับเปลี่ยนแปลงถึงตำแหน่ง 180o

3. รูปคลื่นกระแสสลับเปลี่ยนแปลงถึงตำแหน่ง 270o

4. รูปคลื่นกระแสสลับเปลี่ยนแปลงถึงตำแหน่ง 360o

สรุป ใน 1 รอบ ก้านสั่นจะถูกดูด 2 ครั้ง และ ถูกปล่อย 2 ครั้ง 2. ใน 50 รอบ (50 Hz) ก้านสั่นจะถูกดูด 100 ครั้ง และ ถูกปล่อย 100 ครั้ง  ก้านสั่นสวิงไปมา 3. ก้านสั่นที่ตอบสนองต่อความถี่เกิดขึ้นที่สุด จะมีการสั่นมากที่สุด

ตอบสนองการสั่นได้ดีที่สุด

เครื่องวัดความถี่ไฟฟ้าชนิดจานหมุน (เหนี่ยวนำ) มีลักษณะเหมือนเครื่องวัดไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำ http://www.tpub.com/content/neets/14175/css/14175_64.htm

การทำงาน ของเครื่องวัดความถี่ไฟฟ้าชนิดจานหมุน ค่า Reactance จากตัว L (XL) ในขดลวด B จะเปลี่ยนแปลงตามความถี่ของสัญญาณที่จ่ายเข้ามาในวงจร ค่า XL ที่เปลี่ยนแปลงจะส่งผลให้กระแสที่ไหลผ่านขดลวด B (IB) เปลี่ยนแปลงไปด้วย (XL มากขึ้น  IB น้อยลง) จานหมุนจะหมุนตามทิศของขดลวด ที่มีความเข้มสนามแม่เหล็กที่มากกว่า

ความถี่มากขึ้น  XL มากขึ้น  IB น้อยลง  B น้อยลง  จานหมุน หมุนตามขดลวด A

เครื่องวัดความถี่ไฟฟ้าชนิด Moving Iron Vane

ส่วนประกอบ มีเข็มชี้ติดกับ Moving Iron Vane มี Fixed Coil 2 ชุด ทำมุม 90o โดยที่ ชุดหนึ่งจะมี R, L อีกชุดจะมี R, C

หลักการทำงาน เครื่องวัดความถี่ไฟฟ้าชนิด Moving Iron Vane การหมุนของเข็มชี้ จะขึ้นกับความเข้มของสนามไฟฟ้า ซึ่งจะขึ้นกับกระแสที่ไหลในขดลวด Fixed Coil เมื่อความถี่เปลี่ยน จะส่งให้รีแอคแตนซ์ใน Fixed Coil เปลี่ยนด้วย Reactance เปลี่ยน  กระแส เปลี่ยน  ความเข้มสนามไฟฟ้าเปลี่ยนแปลง

กรณี ความถี่เพิ่มขึ้น ค่า Reactance (X) ใน Fixed Coil จะมากขึ้น กระแสที่ไหลผ่าน Fixed Coil ที่มีตัว C จะมากขึ้น กระแสที่ไหลผ่าน Fixed Coil ที่มีตัว L จะน้อยลง ความเข้มของสนามไฟฟ้าใน Fixed Coil ที่มี C จะมากกว่า เข็มชี้จะถูกดึงดูดให้เบี่ยงเบนในทิศทางของ Fixed Coil ที่ต่อ C

กรณี ความถี่ลดลงขึ้น ค่า Reactance (X) ใน Fixed Coil จะลดลง กระแสที่ไหลผ่าน Fixed Coil ที่มีตัว C จะน้อยลง กระแสที่ไหลผ่าน Fixed Coil ที่มีตัว L จะมากขึ้น ความเข้มของสนามไฟฟ้าใน Fixed Coil ที่มี L จะมากกว่า เข็มชี้จะถูกดึงดูดให้เบี่ยงเบนในทิศทางของ Fixed Coil ที่ต่อ L

การวัดความถี่ไฟฟ้าโดยใช้ Wien Bridge เมื่อบริดจ์สมดุล

พิจารณาเฉพาะส่วนจริง(Real)

พิจารณาเฉพาะส่วนจินตภาพ (Imaginary) หาความถี่ได้เป็น

จาก ถ้าออกแบบให้ บริดจ์สมดุลเมื่อ สามารถหาความถี่ของสัญญาณได้เป็น