واتمتر با ضریب قدرت پایین
تعریف واتمتر با عامل قدرت کم
واتمتر با عامل قدرت کم، دستگاهی است که برای اندازهگیری دقیق مقادیر پایین عامل قدرت استفاده میشود.
چرا واتمترهای استاندارد شکست میخورند
مقدار گشتاور انحراف بسیار پایین است حتی اگر سیمپیچهای جریان و فشار را به طور کامل تحریک کنیم.
خطاهای ناشی از القای سیمپیچ فشار
دو دلیل فوق نتایج بسیار غیردقیقی ارائه میدهند بنابراین نباید از واتمترهای عادی یا معمولی برای اندازهگیری مقادیر پایین عامل قدرت استفاده کنیم.
طراحی واتمتر با عامل قدرت کم
مدار اصلاح شده در زیر نشان داده شده است:
ما از یک سیمپیچ خاص به نام سیمپیچ جبرانی استفاده کردهایم که جریانی برابر با مجموع دو جریان یعنی جریان بار و جریان سیمپیچ فشار را منتقل میکند.
سیمپیچ فشار به گونهای قرار داده شده است که میدان تولید شده توسط سیمپیچ جبرانی توسط میدان تولید شده توسط سیمپیچ فشار مخالف شود، همانطور که در نمودار مدار بالا نشان داده شده است.
بنابراین میدان خالص فقط به جریان I بستگی دارد. بنابراین با این روش خطاهای ناشی از سیمپیچ فشار میتوانند خنثی شوند.
ما به سیمپیچ جبرانی در مدار نیاز داریم تا واتمتر با عامل قدرت کم را ساخته شود. این دومین اصلاحی است که بالا به طور مفصل بحث شده است.
حالا نقطه سوم به جبران القای سیمپیچ فشار میپردازد که میتواند با انجام اصلاح در مدار بالا به دست آید.
حالا بیایید یک عبارت برای عامل اصلاح القای سیمپیچ فشار بدست آوریم. و از این عامل اصلاح، ما یک عبارت برای خطای ناشی از القای سیمپیچ فشار خواهیم گرفت.
هنگام در نظر گرفتن القای سیمپیچ فشار، ولتاژ روی آن در فاز با ولتاژ اعمال شده نیست.
بنابراین در آن حالت با یک زاویه تأخیر دارد
که در آن R مقاومت الکتریکی سری با سیمپیچ فشار، rp مقاومت سیمپیچ فشار است، در اینجا نتیجه میگیریم که جریان در سیمپیچ جریان نیز با یک زاویه با جریان در سیمپیچ فشار تأخیر دارد. و این زاویه توسط C = A – b داده میشود. در این زمان خواندن ولتمتر توسط عبارت زیر داده میشود
که در آن Rp (rp+R) و x زاویه است. اگر تأثیر القای سیمپیچ فشار را نادیده بگیریم یعنی b = 0 قرار دهیم، عبارت برای توان واقعی به صورت زیر خواهد بود
با گرفتن نسبت معادلات (2) و (1) عبارت برای عامل اصلاح به صورت زیر نوشته میشود:
و از این عامل اصلاح خطای زیر محاسبه میشود،
با جایگذاری مقدار عامل اصلاح و گرفتن تقریب مناسب، عبارت برای خطا به صورت VIsin(A)*tan(b) خواهد بود.
حالا میدانیم که خطای ناشی از القای سیمپیچ فشار توسط عبارت e = VIsin(A) tan(b) داده میشود، اگر عامل قدرت کم باشد (یعنی در مورد ما مقدار φ بزرگ است بنابراین خطای بزرگی داریم).
بنابراین برای جلوگیری از این وضعیت، ما مقاومت سری متغیر را با خازن به صورت نشان داده شده در شکل بالا متصل کردهایم.این مدار اصلاح شده نهایی به عنوان واتمتر با عامل قدرت کم شناخته میشود.واتمتر با عامل قدرت کم مدرن طراحی شده است به گونهای که دقت بالایی در اندازهگیری عوامل قدرت حتی کمتر از 0.1 ارائه میدهد.
