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.
