Electrothermic Instruments

       The operation of electrothermic instruments (or thermal instruments) depends on variation in the properties of the circuit element due to the flow of current to be measured. The main significance of such instruments is that they can be used to measure current at very high frequencies without much errors. So obviously these instruments are used for current measurements at frequencies well above the range of moving iron and electrodynamometer type instruments. These instruments can be used for precision voltage measurement at moderate frequencies.

1.1 Classification of Electrothermic Instruments 

       The electrothermic instruments are based on various thermo-electric effects. which are used for measurement of current. There are three main types of electrothermic instruments given as follow,

i) Hot wire instruments : Such instruments are based on the property that when current passes through wire, the wire gets heated and expands.

ii) Thermocouple instruments : Such instruments are based on the principle of thermocouple. When current passes through a junction of two dissimilar metals, the junction gets heated and e.m.f. is developed.

iii) Bolometers : Such instruments are based on the fact that when current passes through circuit element, it gets heated. Due this dimension changes and resistance of circuit element changes.

Video: Transformer Protection

Transformers are subject to a variety of faults. The most common being the winding to core faults because of weakening of insulation. Phase faults inside the transformer are rare. However, such faults may take place outside the transformer, on the transformer terminals, which fall within the transformer protection zone.

size: 91 mb

download

Video: Testing Technique

you need to know:

voltage

current

resistance

frequency

signal strength

phase angle

timing

size: 104 mb

download

Ferrodynamic Instruments

       The ferrodynamic type instruments are same as the electrodynamic type instruments. The main difference is that the ferrodynamic type instruments consists a magnetic circuit of soft magnetic steel.

Principle of operation:

       The fixed coil i.e. also called current coil is made up of two similar parts which are perfectly fitted on the two limbs of the laminated magnet as shown in the Fig. 1.

Fig.1  Principle of ferrodynamic instrument

       The potential coil i.e. called as moving coil is fitted to a pivoted spindle along with the pointer. This coil is free to rotate about a cylindrical core place in the air gap as shown in the Fig.1 eddy currents are generated in the moving coil as it is without any metal frame.

       When the current flows through the fixed or current coil, a radial uniform magnetic field proportional to the current flowing through coil is setup within air gap. The current flowing the potential coil or moving coil is proportional to the load voltage. This current interacts with magnetic field set up in the air gap and a deflecting torque is produced. It is proportional to the product of the r.m.s. values of the currents flowing through coil and cosine of phase angle between them. If I_c is r.m.s. current flowing through potential coil and I_p is the r.m.s. current flowing through potential coil the torque developed is given by,

        T = K I_c I_p  cosΦ = K' IV cosΦ

Fig. 2  Phasor diagram

       Due to the ferromagnetic material core used in this type of instrument, there is significant rise in magnetic flux and then correspondingly the deflection torque.

       The increase in magnetic flux, the effects of the external magnetic field are reduced. But on the other hand, this type of construction sets the complementary erros due to nonlinear magnetization curve, occurance of eddy currents and hysteresis in the iron core. Because of this iron losses, the magnetic flux Φ_c linked with current coil lags behind current I by α.

       Thus the actual wattmeter reading is given by,

       W' = VI cosα . cosθ . cos (Φ+α-θ)

       The true reading is W = VI cosΦ

       Hence error in reading is given by,

       Error = VI [cosα cosθ cos (Φ + α -θ) - cosΦ]

       To reduce angle α, low loss steel can be used. Also introducing air gaps in the magnetic path, can be reduced. The value of should be made equal to to θ reduce error. To increase value of θ, a series resistors made up of unifilar winding is used.

       The accuracy of ferrodynamic instruments lowers due to the hysteresis and eddy currents. So to increase accuracy a permalloy magnetic circuit is preferred.

Ammeter and Voltmeter

       The meters which are connected in series with the circuit whose current is to be measured are called ammeters. The power loss in ammeter is I²R_a where R_a is ammeter resistance. To have low power loss, ammeter resistance must be very low.

       The meters which are connected in parallel with the circuit whose voltage is to be measured are called voltmeters. The power loss in voltmeters is V²/R_v where R_v is voltmeter resistance. To have low power loss, voltmeter resistance must be very high.

       The construction and working principle of both the meters is same. Both are basically current sensing devices but they have following differences :

Sensitivity of Voltmeters

     
        In a multirange voltmeter, the ratio of the total resistance R_T to the voltage range remains same. This ratio is nothing but the reciprocal of the full scale deflection current of the meter i.e. 1/I_m. This value is called sensitivity of voltmeter.

       Thus the sensitivity of voltmeter is defined as,

       The sensitivity range is specified on the meter dial and it indicates the resistance of the meter for a one volt range.

       The internal resistance of the voltmeter is not the same in each of its ranges. The higher is the range of the voltmeter, greater is its internal resistance. Internal resistance of a voltmeter can be obtained from its sensitivity as,

       Internal resistance of voltmeter = Maximum voltage (range) x Sensitivity in Ω/V

       The sensitivity is useful in calculating the resistance of a multiplier in d.c. voltmeter.
       Consider the practical multirange voltmeter circuit shown in the Fig. 1.

Fig1

       Let     S = sensitivity rating in Ω/V
       R_m = internal resistance of basic meter or coil
       Then the multiplier resistance can be obtained as,

       where v₁, v₂, v₃ and v₄ are the required voltage ranges. This method is called the sensitivity method of calculating the multiplier resistances.

1.1 Loading Effect

       While selecting a meter for a particular measurement, the sensitivity rating is very important. A low sensitive meter may give the accurate reading in low resistance circuit but will produce totally inaccurate reading in high resistance circuit.

       The voltmeter is always connected across the two points between which the potential difference is to be measured. If it is connected across a low resistance then as voltmeter resistance is high, most of the current will pass through a low resistance and will produce the voltage drop which will be nothing but the true reading. But if the voltmeter is connected across the high resistance then due to two high resistances in parallel, the current will divide almost equally through the two paths. Thus the meter will record the voltage drop across the high resistance which will be much lower then the true reading.

       Thus the low sensitivity instrument when used in high resistance circuit gives a lower reading then the true reading. This is called loading effect of the voltmeters. It is mainly caused due to low sensitivity instruments.

1.2 Precautions to be Taken will using a voltmeter

        The following precautions must be taken while using a voltmeter:

1) The voltmeter resistance is very high and it should always be connected across the circuit or component whose voltage is to be measured.

2) The polarities must be observed correctly. The wrong polarities deflect the pointer in the opposite direction against the mechanical stop and this may damage the pointer.

3) While using the multirange voltmeter, first use the highest range and then decrease the voltage range until the sufficient deflection is obtained.

4) Take care of loading the effect. The effect can be minimised by using high sensitivity voltmeters.

1.3 Requirements of a Multiplier
1) Their resistance should not change with time.
2) The change in their resistance with temperature should be small.
3) They should be non-inductively wound for a.c. meters.
        Commonly used resistive materials for construction of multiplier are manganin and constant.

யார்கிட்டேயாவது பேசுனாவே சந்தேகப்படறார்

ஆத்திரமும் வேதனையும் தொனிக்கும் குரலில் அவர் சொல்லிக்கொண்டிருந்தார்.அவர் அனுபவித்துக்கொண்டிருக்கும் கொண்டிருக்கும் உணர்ச்சிகள் நிஜம். ``அவருக்கு சந்தேகப்புத்தி சார்!யார்கிட்டயாவது பேசுனாவே சந்தேகப்படறார்``.நான் புன்னகைத்திருக்கவேண்டும்!.இருவரும் திருமணமாகாதவர்கள்.ஒரே நிறுவனத்தில் பணிபுரிந்து கொண்டிருந்தார்கள்.

என்னுடைய கேள்வியை அவர் எதிர்பார்க்கவில்லை. ``அவர் அப்படி நினைப்பதாக உங்களுக்கு யார் சொன்னது?``.அவர் எதுவும் பேசாமல் கிளம்பிப் போய்விட்டார்.ஆண் பெண் நட்பு பற்றிய எண்ணங்கள் உருவானாலும் அந்தப்பெண்ணின் கதை கொஞ்சம் சிக்கலான விஷயம்.அந்தப்பையனை அவர் விரும்புகிறார்.பையனிடமிருந்து எதிர்பார்த்த எதிர்வினை இல்லை.

இன்னொரு பையனுடன் நெருங்கிப் பழகுவதன் மூலம் அவனது எண்ணத்தை அறிய முயற்சி செய்தார்.அவன் சாதாரணமாக பேசுவதை,நடப்பதை, நிற்பதையெல்லாம் தனக்கு சாதகமான விஷயங்களாக மற்றவர்களிடம் சொல்லிக்கொள்வார்.பல மாதங்கள் இப்படிச்செய்து பார்த்துவிட்டு ``அவன் சந்தேகப்படுவதாக அவருக்குத் தோன்றியது.இந்த எண்ணத்தை மனம் தன்னிச்சையாக உருவாக்குகிறது.

ஆணும் பெண்ணும் ஒருவரை ஒருவர் அணுகுவதில் இது எதிர்மறை அணுகுமுறை.நிறைய திரைப்படங்களில் இந்தக்காட்சியைப் பார்த்திருக்கலாம்.காதலி வேறொருவனுடன் பழகும்போது காதலன் பொங்குவான்.ஆனால் இந்த அணுகுமுறை தவறானது.ஒருவரை புரிந்து கொள்வதைத் தவிர்த்து பொறாமை உணர்ச்சியைத்தூண்டி கீழே விழச்செய்கிறது.இது வலைவீசிப் பிடிப்பதற்குச் சமமானது.மனித உயிரை உடலாக மட்டுமே காண்பதுதான் காரணம்.

ஆணும் பெண்ணும் பேசினாலே சந்தேகம் கொள்பவர்கள் இருக்கத்தான் செய்கிறார்கள்.பெண்ணை உடலாகக் கருதும் வரை இந்த எண்ணங்களைத் தவிர்த்துவிட முடியாது.ஆணும் பெண்ணும் பேசித்தான் ஆகவேண்டும்.இன்றையப் பணிச்சூழலில் இதெல்லாம் தவிர்க்கமுடியாத ஒன்று.ஆனாலும் உற்றுப்பார்ப்பவர்கள்தான் அதிகம்.பெண் வதந்திகளையும்,விமர்சனங்களையும் கடந்தாகவேண்டும்.

ஆண்,பெண் நட்பை ஆரோக்கியமாகக் கருதுபவர்கள் குறைவு.ஆரோக்கியமான உறவை அவர்களது ஆளுமையே தீர்மானிக்கிறது.ஒரு பெண் சிரித்துப்பேசினாலே கற்பனையில் மிதப்பவர்கள் இருக்கிறார்கள்.அந்தப்பெண்ணுடன் இணைத்து வதந்தி பரப்புபவர்கள் இருக்கிறார்கள்.பெண்கள் தங்களது பணிச்சூழலில் நோக்கம் தெரிந்தும் கவனிக்காதது போலக் கடந்து செல்பவர்கள் அதிகம்.பலவீனத்தைப்பயன்படுத்தி ஆதாயம் அடைபவர்களும் உண்டு.

ஒருவரது பலவீனங்கள் உறவைத் தீர்மானிப்பதில் முக்கியப்பங்கு வகிக்கிறது.எதைக்கொடுத்து சரிக்கட்டலாம்? எப்படி விழ வைக்கலாம் என்று அணுகுபவர்களே அதிகம்.அறியாமை,ஏழ்மை போன்றவை ஒருவரை வீழ்த்தப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.நாம் சொல்லும் பொய்யை நம்புபவர் நமக்குப் பிடித்தமானவராக இருக்கக்கூடும்.நாம் சொல்வதையெல்லாம் நம்புபவர் நமது தன்முனைப்பைத் திருப்தி செய்கிறார்.அவரது அறியாமை நமக்குப் பலம்.

மேலே சொல்லப்பட்டபெண் விஷயத்தில் அவரது நோக்கம் நிறைவேறியிருந்தால் என்ன நடக்கும்? ஆணின் பலவீனத்தைப் பிடித்தாகி விட்டது.தான் காரியம் சாதிக்க நினைக்கும் போதெல்லாம் இந்த உத்தியை பயன்படுத்தக்கூடும்.திருமணத்திற்குப்பின் தம்பதிகள் வாழ்வில் பெரும்பாதிப்பைக் கொண்டுவரலாம்.பலவீனத்தைப்பயன்படுத்தி வெற்றி கொள்வது தற்காலிகமானது.இந்த அணுகுமுறை இன்றைய உறவுச்சிக்கல்களில் பெரும்பங்கு வகிக்கிறது.