Heikko teho-kerroin wattimittari
Matalen voimakoskijan määritelmä
Matalan voimakoskijan wattimittari on laite, jota käytetään matalien voimakoskijan arvojen tarkkaan mittaukseen.
Miksi perinteiset wattimittarit epäonnistuvat
Virheet painekieruksen induktiivisuuden vuoksi.
Yllä mainitut kaksi syyt antavat erittäin epätarkkoja tuloksia, joten emme pidä käyttää tavallisia tai yleisiä wattimittareita matalan voimakoskijan arvon mittaamiseen.
Matalan voimakoskijan wattimittarin suunnittelu
Muokattu piiri on näkyvissä alla:
Käytämme tässä erityistä kierua, jota kutsutaan kompensointikieruksi. Se kuljettaa virran, joka on kahden virran summa, eli kuormavirta plus painekieruksen virta.
Painekieruksen sijoitetaan siten, että kompensointikierun tuottama magneettikenttä vastustaa painekieruksen tuottamaa magneettikenttää, kuten yllä olevassa piirikaaviossa näkyy.
Näin ollen nettokenttä johtuu vain virrasta I. Näin voidaan kompensoida painekieruksen aiheuttamat virheet.
Tarvitsemme kompensointikierun piirissä matalan voimakoskijan mittarin tekemiseksi. Tämä on toinen muutos, jonka olemme käsitelleet yksityiskohtaisesti yllä.
Kolmas kohta koskee painekieruksen induktiivisuuden kompensointia, jota voidaan saavuttaa muokkaamalla yllä olevaa piiriä.
Johdetaan nyt lauseke korjauskerroille painekieruksen induktiivisuuden vuoksi. Tästä korjauskerrosta johdamme lausekkeen virheelle, joka johtuu painekieruksen induktiivisuudesta.
Kun otetaan huomioon painekieruksen induktiivisuus, sen yli jännite ei ole vaiheessa sovitun jännitteen kanssa.
Tällöin se viivästyttää kulman verran
Missä R on sarjapitoisuus painekieruksen kanssa, rp on painekieruksen pitoisuus. Tässä päättelemme myös, että sähkövirran kieruksen virta viivästyy jotakin kulmaa painekieruksen virran kanssa. Tämä kulma on C = A – b. Tällöin voltmeterin lukema on
Missä Rp on (rp+R) ja x on kulma. Jos jätämme huomiotta painekieruksen induktiivisuuden eli asetamme b:n nollaksi, meillä on oikean tehon lauseke
Ottaen yhteenlaskussa osalliset yhtälöt (2) ja (1), meillä on korjauskertoimen lauseke kirjoitettuna alla:
Ja tästä korjauskertoimesta virhe voidaan laskea seuraavasti,
Sijoittamalla korjauskertoimen arvon ja ottamalla sopiva approksimaatio, meillä on virheen lauseke VIsin(A)*tan(b).
Nyt tiedämme, että virhe, joka johtuu painekieruksen induktiivisuudesta, on annettu lausekkeella e = VIsin(A) tan(b). Jos voimakoskija on matala (eli tässä tapauksessa φ:n arvo on suuri, joten virhe on suuri).
Välttääksemme tämän tilanteen, olemme kytkeneet muuttuvan sarjasopimuksen kondensaattorin kanssa, kuten yllä olevassa kuvassa näkyy.Tämä lopullinen muokattu piiri tunnetaan matalana voimakoskijan mittarina.Nykyinen matalan voimakoskijan mittari on suunniteltu niin, että se tarjoaa korkean tarkkuuden, jopa kun mitataan voimakoskijoita, jotka ovat alle 0.1.
