Wattmetro a basso fattore di potenza
Definizione di Wattmetro a Fattore di Potenza Basso
Un wattmetro a fattore di potenza basso è uno strumento utilizzato per misurare con precisione valori bassi del fattore di potenza.
Perché i Wattmetri Standard Falliscono
Il valore della coppia di deflessione è molto basso, anche se eccitiamo completamente le spire di corrente e pressione.
Errori dovuti all'induttanza della spira di pressione.
Le due ragioni sopra menzionate danno risultati molto imprecisi, quindi non dovremmo utilizzare wattmetri normali o ordinari per misurare valori bassi del fattore di potenza.
Progettazione del Wattmetro a Fattore di Potenza Basso
Il circuito modificato è mostrato di seguito:
Qui abbiamo utilizzato una spira speciale chiamata spira compensatrice, che porta una corrente uguale alla somma di due correnti, ovvero la corrente di carico più la corrente della spira di pressione.
La spira di pressione è posizionata in modo tale che il campo prodotto dalla spira compensatrice sia opposto al campo prodotto dalla spira di pressione, come mostrato nel diagramma del circuito sopra riportato.
Pertanto, il campo netto è dovuto solo alla corrente I. In questo modo, gli errori causati dalla spira di pressione possono essere neutralizzati.
Nel circuito è necessaria una spira compensatrice per realizzare il wattmetro a fattore di potenza basso. Questa è la seconda modifica che abbiamo discussa in dettaglio sopra.
Ora, il terzo punto riguarda la compensazione dell'induttanza della spira di pressione, che può essere ottenuta effettuando una modifica nel circuito sopra riportato.
Ora deriviamo un'espressione per il fattore di correzione dell'induttanza della spira di pressione. E da questo fattore di correzione, deriveremo un'espressione per l'errore dovuto all'induttanza della spira di pressione.
Quando si considera l'induttanza della spira di pressione, la tensione su di essa non è in fase con la tensione applicata.
Pertanto, in quel caso, essa è sfasata di un angolo
Dove, R è la resistenza elettrica in serie con la spira di pressione, rp è la resistenza della spira di pressione, qui concludiamo anche che la corrente nella spira di corrente è sfasata di un certo angolo rispetto alla corrente nella spira di pressione. E questo angolo è dato da C = A – b. In questo momento, la lettura del voltmetro è data da
Dove, Rp è (rp+R) e x è l'angolo. Se ignoriamo l'effetto dell'induttanza della spira di pressione, ovvero ponendo b = 0, abbiamo l'espressione per la potenza vera come
Prendendo il rapporto tra le equazioni (2) e (1), abbiamo un'espressione per il fattore di correzione come scritto di seguito:
E da questo fattore di correzione, l'errore può essere calcolato come,
Sostituendo il valore del fattore di correzione e prendendo un'approssimazione adeguata, abbiamo un'espressione per l'errore come VIsin(A)*tan(b).
Ora sappiamo che l'errore causato dall'induttanza della spira di pressione è dato dall'espressione e = VIsin(A) tan(b), se il fattore di potenza è basso (cioè, nel nostro caso, il valore di φ è grande, quindi abbiamo un errore grande).
Pertanto, per evitare questa situazione, abbiamo collegato una resistenza variabile in serie con un condensatore come mostrato nella figura sopra. Questo circuito modificato finale è noto come wattmetro a fattore di potenza basso. Un moderno wattmetro a fattore di potenza basso è progettato in modo tale da fornire alta precisione nella misurazione dei fattori di potenza inferiori a 0,1.
