Wattmeter mit geringem Leistungsfaktor
Definition des Wattmessers mit niedrigem Leistungsfaktor
Ein Wattmesser mit niedrigem Leistungsfaktor ist ein Instrument, das zur genauen Messung von geringen Werten des Leistungsfaktors verwendet wird.
Warum Standard-Wattmesser versagen
Der Wert des Ablenkmomentes ist sehr gering, selbst wenn wir die Strom- und Spannungsspulen vollständig erregen.
Fehler aufgrund der Induktivität der Spannungsspule.
Die oben genannten beiden Gründe führen zu sehr ungenauen Ergebnissen. Daher sollten wir normale oder gewöhnliche Wattmesser nicht zur Messung von geringen Werten des Leistungsfaktors verwenden.
Design des Wattmessers mit niedrigem Leistungsfaktor
Das modifizierte Schaltkreisdiagramm ist unten dargestellt:
Hier haben wir eine spezielle Spule namens Kompensations-Spule verwendet, die einen Strom trägt, der dem Summenwert von zwei Strömen entspricht, also dem Laststrom plus dem Spannungs-Spulenstrom.
Die Spannungsspule ist so angeordnet, dass das Feld, das von der Kompensations-Spule erzeugt wird, durch das Feld, das von der Spannungsspule erzeugt wird, wie im obigen Schaltkreisdiagramm gezeigt, entgegengesetzt wird.
Daher ist das Nettofeld nur durch den Strom I bedingt. Auf diese Weise können Fehler, die durch die Spannungsspule verursacht werden, neutralisiert werden.
Wir benötigen die Kompensations-Spule im Schaltkreis, um den Wattmesser mit niedrigem Leistungsfaktor herzustellen. Dies ist die zweite Modifikation, die wir oben detailliert besprochen haben.
Der dritte Punkt befasst sich mit der Kompensation der Induktivität der Spannungsspule, was durch die Modifikation des obigen Schaltkreises erreicht werden kann.
Nun leiten wir einen Ausdruck für den Korrekturfaktor der Induktivität der Spannungsspule her. Und aus diesem Korrekturfaktor werden wir einen Ausdruck für den Fehler aufgrund der Induktivität der Spannungsspule ableiten.
Wenn man die Induktivität der Spannungsspule berücksichtigt, liegt die Spannung an ihr nicht in Phase mit der angewandten Spannung.
In diesem Fall hat sie einen Phasenversatz von
Wobei R der elektrische Widerstand in Serie mit der Spannungsspule ist, rp der Widerstand der Spannungsspule. Hier schließen wir auch, dass der Strom in der Stromspule ebenfalls um einen bestimmten Winkel hinter dem Strom in der Spannungsspule zurückfällt. Dieser Winkel wird durch C = A – b gegeben. In diesem Fall lautet die Anzeige des Voltmeters
Wobei Rp (rp+R) ist und x der Winkel. Wenn wir den Effekt der Induktivität der Spannungsspule ignorieren, also b = 0 setzen, haben wir den Ausdruck für die wahre Leistung als
Indem wir das Verhältnis der Gleichungen (2) und (1) nehmen, erhalten wir den Ausdruck für den Korrekturfaktor, wie unten geschrieben:
Und aus diesem Korrekturfaktor kann der Fehler berechnet werden als,
Durch Einsetzen des Wertes des Korrekturfaktors und geeignete Annäherung erhalten wir den Ausdruck für den Fehler als VIsin(A)*tan(b).
Nun wissen wir, dass der durch die Induktivität der Spannungsspule verursachte Fehler durch den Ausdruck e = VIsin(A) tan(b) gegeben ist. Wenn der Leistungsfaktor gering ist (also in unserem Fall der Wert von φ groß ist, daher haben wir einen großen Fehler).
Um diese Situation zu vermeiden, haben wir den variablen Serienwiderstand mit einem Kondensator verbunden, wie in der obigen Abbildung dargestellt. Dieser endgültig modifizierte Schaltkreis wird als Wattmesser mit niedrigem Leistungsfaktor bekannt. Ein moderner Wattmesser mit niedrigem Leistungsfaktor ist so konstruiert, dass er bei der Messung von Leistungsfaktoren, die sogar unter 0,1 liegen, eine hohe Genauigkeit bietet.
