การวัด กำลังไฟฟ้า พลังงานไฟฟ้า และ ตัวประกอบกำลังไฟฟ้า Wattmeter, Watthour Meter and Power Factor Meter Piyadanai Pachanapan, 303251 EE Measurement & Instrument, EE NU

เนื้อหา กำลังไฟฟ้า, พลังงานไฟฟ้า และ ตัวประกอบกำลังไฟฟ้า การวัดกำลังไฟฟ้า (DC, AC power) เครื่องวัดกำลังไฟฟ้า 1 เฟส และ 3 เฟส เครื่องวัดพลังงานไฟฟ้า (Watt Hour Meter) เครื่องวัดตัวประกอบกำลังไฟฟ้า (Power Factor Meter)

กำลังไฟฟ้า (Electric Power) กำลังไฟฟ้าในวงจรกระแสตรง (DC Circuit) กำลังไฟฟ้าในวงจรกระแสสลับ (AC Circuit)

กำลังไฟฟ้าในวงจรกระแสตรง ผลคูณของกระแสที่ไหลและแรงดันที่คร่อมโหลดนั้น หน่วยเป็น วัตต์ (Watt)

กำลังไฟฟ้าในวงจรกระแสสลับ (1 เฟส) กำลังไฟฟ้าขณะใดขณะหนึ่ง (Instantaneous Power) คือ “ผลคูณของแรงดันกับกระแสของโหลดในขณะนั้น” (ที่เวลาใดเวลาหนึ่ง) - ค่าบวก = โหลดดูดกลืนกำลังไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิด - ค่าลบ = โหลดส่งกำลังไฟฟ้ากลับสู่แหล่งกำเนิด

ค่าไฟฟ้าชั่วขณะ (Instantaneous Power) เท่ากับ

จากคุณสมบัติตรีโกณมิติ จะได้กำลังไฟฟ้าชั่วขณะเป็น

จะได้กำลังไฟฟ้าชั่วขณะเป็น (+) (-)

จากความสัมพันธ์ของค่า rms กำหนดให้ เรียกว่า “Impedance Angle” มุม มีค่าเป็น บวก (+) เมื่อ กระแส ตามหลัง (lag) แรงดัน (โหลดตัวเหนี่ยวนำ) มุม มีค่าเป็น ลบ (-) เมื่อ กระแส นำหน้า (lead) แรงดัน (โหลดตัวเก็บประจุ)

Source P Q (+) (-) pR(t) pX(t)

pR(t), Energy Flow Into The Circuit กำลังไฟฟ้าที่ถูกดูดซับโดยโหลด “ความต้านทาน” สัญญาณมีความถี่เป็น 2 เท่า เมื่อเทียบกับแหล่งจ่าย (Source) ค่าเฉลี่ยสัญญาณไซน์ = 0 

ค่า pR(t) มีค่าเป็นบวกเสมอ และมีสูงสุดเป็น - เรียก “กำลังไฟฟ้าจริง (Real Power)” มีหน่วยเป็น Watt (Active Power) - ตัวประกอบกำลัง (power factor) แบบตาม (lagging) 2. แบบนำ (leading) - โหลดตัว L - กระแสตามหลังแรงดัน - โหลดตัว C - กระแสนำหน้าแรงดัน

pX(t), Energy borrowed and returned by the Circuit สัญญาณมีความถี่เป็น 2 เท่า เมื่อเทียบกับแหล่งจ่าย (Source) ค่าเฉลี่ยสัญญาณไซน์ = 0  กำลังไฟฟ้า pX(t) มีทั้งค่า บวก และ ลบ กำลังไฟฟ้า pX(t) ชั่วขณะ เรียกว่า “กำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟชั่วขณะ” (instantaneous reactive power)

Q ค่าสูงสุดของกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟชั่วขณะ (pX(t),max) เรียกว่า “ค่ากำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (Reactive Power, Q)” หน่วย VAr

จาก จะพบว่า ค่า Q เป็น บวก เมื่อ ผลต่างมุม มีค่าเป็น บวก - ตัวประกอบกำลังเป็นแบบ ล้าหลัง - กระแสตามหลังแรงดัน - โหลดเป็นชนิดเหนี่ยวนำ ค่า Q เป็น ลบ เมื่อ ผลต่างมุม มีค่าเป็น ลบ - ตัวประกอบกำลังเป็นแบบ นำหน้า - กระแสนำหน้าแรงดัน - โหลดเป็นชนิดตัวเก็บประจุ **

กำลังไฟฟ้าเชิงซ้อนในวงจรกระแสสลับ (Complex Power) อีกชื่อเรียกหนึ่งของ “กำลังไฟฟ้าปรากฎ (Apparent Power)” หาค่าได้จาก ** หน่วยเป็น V.A. ขนาด

ตัวประกอบกำลัง (Power Factor) จาก จะได้ จาก จะได้

อิเล็กโตรไดนาโมมิเตอร์ (Electrodynamometer) สามารถใช้วัดกำลังไฟฟ้าจริง (P) กำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (Q) และตัวประกอบกำลังไฟฟ้า (Power Factor)ได้ ประกอบด้วยขดลวดสนามแม่เหล็กไฟฟ้า 2 ชุด - ขดลวดคงที่ (Fixed Coils) - ขดลวดเคลื่อนที่ (Moving Coils)

หลักการทำงาน (กระแสสลับ) กระแสสลับ ใน 1 คาบ จะมีสัญญาณที่เป็น ค่าบวก และ ค่าลบ ต้องพิจารณาการทำงานทีละ 1/2 คาบ (ครึ่งคาบ)

ป้อนกระแสเข้าด้านบน ขดลวดคงที่ ด้านบนเกิดเป็นขั้วใต้ (S) ด้านล่างเป็นขั้วเหนือ (N) ขดลวดเคลื่อนที่ เกิดเป็นขั้วเหนือ (N) ทางด้านซ้ายมือ เกิดเป็นขั้วใต้ (S) ทางด้านขวามือ ขั้วแม่เหล็กเหมือนกันผลักกัน  เข็มชี้หมุนไปในทิศตามเข็ม

สัญญาณกระแสสลับครึ่งคาบ F F B

ป้อนกระแสเข้าด้านล่าง ขดลวดคงที่ ด้านบนเกิดเป็นขั้วเหนือ (N) ด้านล่างเป็นขั้วใต้ (S) ขดลวดเคลื่อนที่ เกิดเป็นขั้วเหนือ (N) ทางด้านขวามือ เกิดเป็นขั้วใต้ (S) ทางด้านซ้ายมือ ขั้วแม่เหล็กเหมือนกันผลักกัน  เข็มชี้หมุนไปในทิศตามเข็ม (เช่นกัน)

สัญญาณกระแสสลับอีกครึ่งคาบ F F B

อิเล็กโตรไดนาโมมิเตอร์ในการวัดกำลังไฟฟ้าจริง (P) ขดลวดคงที่ (Fixed Coil) จะต่ออนุกรมกับโหลด เรียกว่า “ขดลวดกระแส (Current Coil)” ขดลวดเคลื่อนที่ (Moving Coil) จะต่อกับตัวต้านทานขนาดใหญ่ เพื่อใช้วัดแรงดันคร่อมโหลด เรียกว่า “ขดลวดแรงดัน (Voltage Coil)”

แรงบิดที่เกิดขึ้นต่อขดลวดเคลื่อนที่ จะเป็นสัดส่วนกับผลคูณของกระแสที่ไหลในทั้งสองขดลวด D = มุมเบี่ยงเบนของขดลวด K = ค่าคงที่ของเครื่องวัด ic = กระแสชั่วขณะในขดลวดกระแส ip = กระแสชั่วขณะในขดลวดแรงดัน T = คาบของสัญญาณ (ขึ้นอยู่กับความถี่)

การเบี่ยงเบน ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง (ค่าชั่วขณะ) มีค่าเท่ากับ K2 = ค่าคงที่ของเครื่องวัด (K / R) ค่าน้อยมาก iL = กระแสชั่วขณะในโหลด (iL= iC – ip) eL = แรงเคลื่อนไฟฟ้าคร่อมโหลด เข็มชี้จะหยุดที่จุดสมดุลระหว่างแรงบิดของสปริง (แรงควบคุม) กับ แรงบิดเฉลี่ยที่เกิดกับขดลวดเคลื่อนที่ (Moving Coil) เท่ากัน

ขนาดการเบี่ยงเบนเฉลี่ย เท่ากับ ค่า rms จะได้ ค่ากำลังไฟฟ้าเฉลี่ยของสัญญาณ

การใช้เครื่องวัดชนิดนี้จะมีความแม่นยำ ถ้าหากมีเงื่อนไขดังนี้ กระแสที่ไหลผ่านขดลวดแรงดัน ไม่ต่างเฟสกับแรงดันไฟฟ้าคร่อมโหลด (ขดลวดไม่ทำตัวเป็น L, C ) 2. กระแสที่ไหลผ่านขดลวดกระแส จะมีขนาดและเฟสตรงกับกระแสที่ไหลผ่านโหลด (กระแสที่ไหลผ่านขดลวดแรงดันมีค่าเป็นศูนย์)

อุดมคติ ค่า Reactance ของขดลวดแรงดันมีค่าเป็นศูนย์ กระแสไหลผ่านขดลวดแรงดันมีค่าเป็นศูนย์

การใช้ Wattmeter วัดกำลังไฟฟ้า 3 เฟส โหลดในระบบไฟฟ้า 3 เฟส แบ่งเป็น 2 ประเภท โหลดแบบ Y 2. โหลดแบบ Delta สามารถวัดกำลังไฟฟ้าในระบบ 3 เฟส โดยใช้ Wattmeter จำนวน 2 ตัว ในการวัดค่ากำลังไฟฟ้า

โหลดต่อแบบ Y (Wye / Star Connection) ระบบสมดุล

หาค่ากำลังไฟฟ้าในระบบ Y

โหลดต่อแบบ เดลต้า (Delta Connection) ระบบสมดุล

หาค่ากำลังไฟฟ้าในระบบ Delta

อิเล็กโตรไดนาโมมิเตอร์ในการวัดกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (Q) ออกแบบอิเล็กโตรไดนาโมมิเตอร์ให้เกิดความต่างเฟสของกระแสและแรงดันในวงจร โดยจะออกแบบให้กระแสล้าหลังแรงดันอยู่ 90o สามารถทำได้โดยต่อความเหนี่ยวนำที่ขดลวดเคลื่อนที่

Ic IL Ip แรงบิดที่เกิดขึ้นที่ขดลวดเคลื่อนที่ จะขึ้นกับขนาดกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ

เนื่องจาก Ip ผ่านตัวเหนี่ยวนำ L ส่งผลให้ Ip มีมุมเฟสล้าหลัง Ic อยู่ 90o แรงดันที่คร่อมขดลวดเคลื่อนที่ eL แปรผันตรงกับ Ip

ขนาดการเบี่ยงเบนเฉลี่ย เท่ากับ ค่า rms จะได้ ค่ากำลังไฟฟ้ารีแอคทีพเฉลี่ยของสัญญาณ

ที่มา

การวัดกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ โดยใช้ Voltmeter, Ammeter และ Wattmeter ใช้ Ammeter และ Voltmeter หาค่า S = |V |.|I | ใช้ Wattmeter หาค่า P จะได้

นอกจากนี้ ยังสามารถหาค่าตัวประกอบกำลัง (Power Factor)ได้จาก จะได้ จาก Wattmeter จาก Ammeter, Voltmeter

อิเล็กโตรไดนาโมมิเตอร์ในการวัด Power Factor ใช้อิเล็กโตรไดนาโมมิเตอร์แบบขดลวดขวาง (Crossed – coil Electrodynamometer) มีขดลวดเคลื่อนที่ (Moving Coil) 2 ขด ในวงจร ต่อไขว้กัน ที่ปลายขดลวดเคลื่อนที่ (Moving Coil) 2 ขด ตัวหนึ่งต่อ L , อีกตัวต่อ R

Crossed – coil Power Factor Meter

ขั้นตอนการทำงานของ Crossed – coil Electrodynamometer การสร้างสนามแม่เหล็กของขดลวดเคลื่อนที่

กระแสไหลในขดลวด 1

กระแสไหลในขดลวด 2

การกลับทิศทางการไหลของกระแสแต่ละครึ่งคาบ

ขั้นตอนการทำงานของ Crossed – coil Power Factor Meter IF IMR IML

แรงที่ทำให้เข็มชี้เคลื่อนที่ ความสัมพันธ์ระหว่างแรงบิดเบี่ยงเบน กับ ค่ากระแสที่ไหลในวงจร Crossed Coil PF Meter ความยาวตัวนำคงที่ แรงที่ทำให้เข็มชี้เคลื่อนที่ ขนาดแรงบิดบ่ายเบน (r – รัศมีจากแนวแรง ถึงจุดหมุนคงที่)

เมื่อ B คือ ความหนาแน่นของสนามแม่เหล็ก ซึ่งเกิดจาก IF จะได้ (ขด R) (ขด L) เมื่อ - มุมระหว่างกระแส IF กับ IMR - มุมระหว่างกระแส IF กับ IML

กรณีโหลดที่ต่อเป็นตัวต้านทาน (R)

ครึ่งคาบ บวก

ครึ่งคาบ ลบ

2. กรณีโหลดที่ต่อเป็นตัวเหนี่ยวนำ (L)

ครึ่งคาบ บวก

ครึ่งคาบ ลบ

3. กรณีโหลดที่ต่อเป็นตัวเก็บประจุ (C)

ครึ่งคาบ บวก

ครึ่งคาบ ลบ

4. กรณีโหลดที่ต่อเป็นตัว R กับ L

คือ มุมประกอบกำลังไฟฟ้าของระบบ ( ) การเบี่ยงเบนของเข็มชี้ หาได้จาก

ครึ่งคาบ บวก ครึ่งคาบ ลบ

5. กรณีโหลดที่ต่อเป็นตัว R กับ C

คือ มุมประกอบกำลังไฟฟ้าของระบบ ( ) การเบี่ยงเบนของเข็มชี้ หาได้จาก

ครึ่งคาบ บวก ครึ่งคาบ ลบ

เครื่องวัดพลังงานไฟฟ้า Watt - Hour Meter

พลังงานไฟฟ้า (Electrical Energy) ปริมาณการใช้กำลังไฟฟ้าทั้งหมดในช่วงระยะเวลาใดเวลาหนึ่ง หน่วย W.h พลังงานไฟฟ้า คือ พื้นที่ใต้กราฟ

เครื่องวัดพลังงานไฟฟ้า (Watt Hour Meter) เป็นเครื่องวัดไฟฟ้าชนิดเหนี่ยวนำแบบจานหมุน (Disc Type) วัดได้เฉพาะสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับ (AC Current)

เครื่องวัดไฟฟ้าชนิดเหนี่ยวนำ แบบ จานหมุน ส่วนประกอบ ขดลวดเหนี่ยวนำ ตัวต้านทาน แผ่นโลหะบางกลม มักทำจาก Al หรือ Cu

ส่วนประกอบด้านบน

หลักการทำงาน เครื่องวัดไฟฟ้าชนิดเหนี่ยวนำ แบบ จานหมุน ทำงานได้เฉพาะกระแสสลับ (AC) เท่านั้น กระแสในขดลวดทั้ง 2 ชุด จะทำมุมเฟสต่างกัน 90o

เมื่อ อยู่ระหว่าง 0o - 90o

2. เมื่อ อยู่ระหว่าง 90o - 180o

3. เมื่อ อยู่ระหว่าง 180o - 270o

4. เมื่อ อยู่ระหว่าง 270o - 360o

จานหมุน หมุนได้อย่างไร ??? การที่สนามแม่เหล็กย้ายจาก ขดลวด 1  2 กลับไป-มา เสมือนกับสนามแม่เหล็กมีการเคลื่อนที่ การที่สนามแม่เหล็กเคลื่อนที่ จะเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสไหลวน (Eddy Current) ไหลวนขึ้นในจานหมุน (แผ่นเหล็ก) เมื่อกระแสไหลวนที่เกิดขึ้น ถูกเส้นแรงแม่เหล็กไหลผ่าน จะทำให้เกิดแรงบิด ( F = BIL ) แรงบิดที่เกิดขึ้น จะส่งผลให้จานหมุน หมุนตามทิศทางแรงบิด

กระแสไหลวน (Eddy Current)

การหาทิศทางกระแสไหลวน ในจานหมุน อาศัยกฎมือขวาของเฟลมมิ่ง (Right Hand Rule’s Fleming)ในการหาทิศทางของกระแสไหลวน

ความแตกต่างระหว่าง กฎมือซ้าย กับ กฎมือขวา Left Hand Rule Right Hand Rule (Generator Rule)

จะหาทิศทางกระแสได้ ต้องรู้ทิศทางการเคลื่อนที่ของจานหมุนที่ตัดกับสนามแม่เหล็กก่อน การที่สนามแม่เหล็กเคลื่อนที่จาก ขดลวด 1 ไป ขดลวด 2 พบว่า จะมีความหมายเหมือนกับว่า “สนามแม่เหล็กหมุนนั้นอยู่กับที่ แต่จานหมุนจะเคลื่อนที่ตัดกับสนามแม่เหล็กในทิศทางจาก ขดลวด 2 ไป ขดลวด 1”

สนามแม่เหล็กเคลื่อนจากขดลวด 1  2 จานหมุนเคลื่อนจากขดลวด 2  1

B จากกฎมือขวา I ทิศทางกระแสไหลวน กระแสไหลออก

กระแสไหลวนจะสร้างสนามแม่เหล็กล้อมรอบตัวเอง กระแสไหลวนและสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นจะทำให้เกิดแรงบิด/ผลัก ทิศทางแรงบิด(ผลัก)

กรณีเกิดสนามแม่เหล็กที่ขดลวดที่ 2 ก็จะหาทิศทางกระแสไหลวนเหมือนกรณีเกิดสนามแม่เหล็กในขดลวดที่ 1

แรงบิดที่เกิดขึ้น จะทำให้จานหมุน หมุน

กรณีที่กระแสไหลในขดลวด มีทิศทางตรงข้าม ก็จะได้แรงบิดเกิดขึ้นในทิศทางเดียวกัน กระไหลในขดลวดที่ 1

กระไหลในขดลวดที่ 2

เครื่องวัดพลังงานไฟฟ้าชนิดเหนี่ยวนำ แบบ จานหมุน (Watt Hour Meter) มีส่วนประกอบดังนี้

ขดลวดทองแดงจะส่งผลให้กระแสที่ไหลในขดลวดแรงดัน มีมุมเฟสตามหลังไป 90o (เป็นการต่อตัว L) แม่เหล็กถาวรจะคอยสร้างแรงบิดหน่วง

การทำงานของ เครื่องวัดพลังงานไฟฟ้าชนิดเหนี่ยวนำ แบบ จานหมุน เมื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้า (V) เข้าไป กระแสจะแบ่งไหลเป็น 2 ส่วน - IV จะไหลผ่านขดลวดแรงดัน - IA จะไหลผ่านขดลวดกระแส กระแสที่ไหลผ่านขดลวดแรงดัน (IV) จะมีมุมเฟสล้าหลังแรงดัน (V) และ กระแส IA เป็นมุม 90o

รูปคลื่นไซน์ และ เฟสเซอร์ไดอะแกรม

เมื่อ อยู่ระหว่าง 0o - 90o

2. เมื่อ อยู่ระหว่าง 90o - 180o

3. เมื่อ อยู่ระหว่าง 180o - 270o

4. เมื่อ อยู่ระหว่าง 270o - 360o

สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะเคลื่อนที่จาก ขวา  ซ้าย การที่สนามแม่เหล็กเคลื่อนที่จาก ขวา  ซ้าย เสมือนกับ จานหมุนเคลื่อนที่จาก ซ้าย  ขวา (ตรงข้ามกัน) สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เคลื่อนที่จะเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสไหลวนในจานหมุน ซึ่งสามารถหาทิศทางได้จากกฎมือขวาของเฟลมมิ่ง กระแสไหลวนจะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้ารอบล้อม ซึ่งจะทำให้เกิดแรงบิด (ผลัก) ทำให้จานหมุน หมุนได้

ทิศทางของกระแสไหลวน ( อยู่ระหว่าง 0o – 90o)

ทิศทางการหมุนของจานหมุน (ด้านบน)

เครื่องวัดความถี่ไฟฟ้า Frequency Meter

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 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 สามารถหาความถี่ของสัญญาณได้เป็น

End