واتسنج افت ضعیف
تعریف واتمتر با ضریب توان پایین
واتمتر با ضریب توان پایین، دستگاهی است که برای اندازهگیری دقیق مقادیر پایین ضریب توان استفاده میشود.
دلایل ناکامی واتمترهای استاندارد
مقدار گشتاور انحراف بسیار پایین است حتی اگر سیمپیچهای جریان و فشار به طور کامل تحریک شوند.
خطاهای ناشی از القای سیمپیچ فشار
دو دلیل بالا نتایج بسیار نادرستی را ارائه میدهند بنابراین نباید از واتمترهای عادی یا معمولی برای اندازهگیری مقادیر پایین ضریب توان استفاده کنیم.
طراحی واتمتر با ضریب توان پایین
مدار اصلاح شده در زیر نشان داده شده است:
در اینجا از یک سیمپیچ خاص به نام سیمپیچ جبرانکننده 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 جبرانکننده توسط میدان تولید شده توسط سیمپیچ فشار متضاد شود، همانطور که در نمودار مدار بالا نشان داده شده است.
بنابراین میدان خالص فقط به جریان I بستگی دارد. بنابراین به این ترتیب خطاهای ناشی از سیمپیچ فشار میتوانند حذف شوند.
ما به سیمپیچ جبرانکننده در مدار نیاز داریم تا واتمتر با ضریب توان پایین را ساخته شود. این دومین اصلاحی است که در بالا به تفصیل بحث کردیم.
حالا نقطه سوم با جبران القای سیمپیچ فشار سروکار دارد که میتواند با انجام اصلاحات در مدار بالا به دست آید.
اکنون بیایید یک عبارت برای عامل اصلاح القای سیمپیچ فشار به دست آوریم. و از این عامل اصلاح، یک عبارت برای خطا ناشی از القای سیمپیچ فشار مشتق خواهیم کرد.
هنگام در نظر گرفتن القای سیمپیچ فشار، ولتاژ روی آن با ولتاژ اعمال شده همزمان نیست.
بنابراین در آن صورت با یک زاویه تأخیر دارد
که در آن R مقاومت الکتریکی سری با سیمپیچ فشار است، rp مقاومت سیمپیچ فشار است. در اینجا نتیجه میگیریم که جریان در سیمپیچ جریان نیز با جریان سیمپیچ فشار با یک زاویه تأخیر دارد. و این زاویه توسط C = A – b داده میشود. در این زمان خواندن ولتمتر توسط
که در آن Rp (rp+R) است 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، خطا میتواند محاسبه شود به صورت VIsin(A)*tan(b).
با جایگذاری مقدار عامل اصلاح و گرفتن تقریب مناسب، عبارت خطا به صورت VIsin(A)*tan(b) خواهد بود.
اکنون میدانیم که خطا ناشی از القای سیمپیچ فشار توسط عبارت e = VIsin(A) tan(b) داده میشود، اگر ضریب توان پایین باشد (یعنی در مورد ما مقدار φ بزرگ است بنابراین خطا بزرگ خواهد بود).
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 ضریب توان پایین شناخته میشود.واتمتر با ضریب توان پایین مدرن به گونهای طراحی شده است که دقت بالایی در اندازهگیری ضرایب توان حتی کمتر از 0.1 ارائه میدهد.
