Wattmetr s nízkým koeficientem využití

Definice vátmetru s nízkým koeficientem využití

Vátmetr s nízkým koeficientem využití je přístroj používaný k přesnému měření nízkých hodnot koeficientu využití.

Proč běžné vátmetry selhávají

Hodnota odchylujícího momentu je velmi nízká, i když jsou plně vybuzeny proudové a napěťové cívky.

Chyby způsobené induktancí napěťové cívky.

Uvedené dva důvody vedou k velmi nepřesným výsledkům, proto bychom neměli používat běžné nebo obyčejné vátmetry pro měření nízkých hodnot koeficientu využití.

Návrh vátmetru s nízkým koeficientem využití

Modifikovaný obvod je zobrazen níže:

Použili jsme zde speciální cívku nazvanou kompenzační cívka, která nese proud rovný součtu dvou proudů, tedy zatížení plus proud v napěťové cívce.

Napěťová cívka je umístěna tak, aby pole vygenerované kompenzační cívkou bylo opačné k poli vygenerovanému napěťovou cívkou, jak je znázorněno v obvodovém diagramu výše.

• Takže celkové pole je způsobeno pouze proudem I. Tímto způsobem lze neutralizovat chyby způsobené napěťovou cívkou.

• Pro vytvoření vátmetru s nízkým koeficientem využití potřebujeme kompenzační cívkou v obvodu. Je to druhá modifikace, kterou jsme detailně diskutovali výše.

• Teď třetí bod se týká kompenzace induktance napěťové cívky, což lze dosáhnout úpravou výše uvedeného obvodu.

Nyní odvoďme výraz pro korekční faktor induktance napěťové cívky. A z tohoto korekčního faktoru odvodíme výraz pro chybu způsobenou induktancí napěťové cívky.

Při zohlednění induktance napěťové cívky není napětí na ní ve fázi s aplikovaným napětím.

V tomto případě má odstup o úhel

Kde R je elektrický odpor v sérii s napěťovou cívkou, rp je odpor napěťové cívky, zde také dospějeme k závěru, že proud v proudové cívkě je také o nějaký úhel pozadu oproti proudu v napěťové cívkě. A tento úhel je dán C = A – b. V této chvíli je čtení voltmetu dáno vztahem

Kde Rp je (rp+R) a x je úhel. Pokud ignorujeme efekt induktance napěťové cívky, tedy pokud položíme b = 0, máme výraz pro skutečnou výkon jako

Po vzájemném podílu rovnic (2) a (1) máme výraz pro korekční faktor, jak je napsáno níže:

A z tohoto korekčního faktoru lze spočítat chybu jako,

Po dosazení hodnoty korekčního faktoru a vhodném aproximaci máme výraz pro chybu jako VIsin(A)*tan(b).

Nyní víme, že chyba způsobená induktancí napěťové cívky je dána výrazem e = VIsin(A) tan(b), pokud je koeficient využití nízký (tedy v našem případě je hodnota φ velká, proto máme velkou chybu).

Abychom se této situace vyhnuli, jsme připojili proměnný sériový odpor s kondenzátorem, jak je znázorněno na obrázku výše.Tento konečně modifikovaný obvod se nazývá vátmetr s nízkým koeficientem využití.Moderní vátmetr s nízkým koeficientem využití je navržen tak, aby poskytoval vysokou přesnost při měření koeficientu využití nižších než 0,1.