Lav effektfaktor wattmåler

Definition af wattmeter med lav effektfaktor

Et wattmeter med lav effektfaktor er et instrument, der anvendes til at måle lave værdier af effektfaktor præcist.

Hvorfor standard wattmeters mislykkes

Værdien af aflæsningsmomentet er meget lav, selvom vi fuldt ud opfylder strøm- og spændingsbobinerne.

Fejl som skyldes induktansen i spændingsbobinen.

De to ovenstående årsager giver meget upræcise resultater, og derfor bør vi ikke bruge normale eller almindelige wattmeters til at måle lave værdier af effektfaktoren.

Design af wattmeter med lav effektfaktor

Den ændrede kredsløb vises nedenfor:

Her har vi anvendt en specialbobin kaldet kompensationsbobin, der fører en strøm, der er lig med summen af de to strømme, nemlig belastningsstrømmen plus spændingsbobinstrømmen.

Spændingsbobinen er placeret således, at feltet produceret af kompensationsbobinen modsætter feltet produceret af spændingsbobinen, som vist i den ovenstående kredsløbsdiagram.

• Dermed er det nettofelt kun forårsaget af strømmen I. Dermed kan fejl, der skyldes spændingsbobinen, neutraliseres på denne måde.

• Vi har brug for en kompensationsbobin i kredsløbet for at lave wattmeteret med lav effektfaktor. Dette er den anden ændring, vi har diskuteret i detaljer ovenfor.

• Nu handler tredje punkt om kompensation af induktansen i spændingsbobinen, hvilket kan opnås ved at foretage ændringer i den ovenstående kredsløb.

Lad os nu udlede en udtryk for korrektionsfaktoren for induktansen i spændingsbobinen. Og fra denne korrektionsfaktor skal vi udlede et udtryk for fejlen, der skyldes induktansen i spændingsbobinen.

Når man tager højde for induktansen i spændingsbobinen, er spændingen over den ikke i fase med den anvendte spænding.

I dette tilfælde forsinkes den med en vinkel

Hvor R er elektrisk modstand i serie med spændingsbobinen, rp er spændingsbobinens modstand, her konkluderer vi også, at strømmen i strømbobinen også forsinkes med en vinkel i forhold til strømmen i spændingsbobinen. Denne vinkel er givet ved C = A – b. Ved dette tidspunkt er voltmeterets læsning givet ved

Hvor Rp er (rp+R) og x er vinklen. Hvis vi ignorerer effekten af induktansen i spændingsbobinen, dvs. sætter b = 0, har vi udtryk for den sande effekt som

Ved at tage forholdet mellem ligninger (2) og (1) har vi et udtryk for korrektionsfaktoren som skrevet nedenfor:

Og fra denne korrektionsfaktor kan fejlen beregnes som,

Ved at indsætte værdien af korrektionsfaktoren og tage passende tilnærmelse har vi et udtryk for fejlen som VIsin(A)*tan(b).

Nu ved vi, at fejlen, der skyldes induktansen i spændingsbobinen, er givet ved udtrykket e = VIsin(A) tan(b), hvis effektfaktoren er lav (i vores tilfælde er værdien af φ stor, hvilket resulterer i en stor fejl).

For at undgå denne situation har vi forbundet variabel serie-modstand med en kondensator, som vist i figuren ovenfor. Denne endelige ændrede kredsløb kaldes wattmeteret med lav effektfaktor. Et moderne wattmeter med lav effektfaktor er designet sådan, at det giver høj præcision, når det måler effektfaktorer, der er endda lavere end 0,1.