Wattomierz o niskim współczynniku mocy
Definicja woltomierza o niskim współczynniku mocy
Woltomierz o niskim współczynniku mocy to przyrząd służący do dokładnego pomiaru niskich wartości współczynnika mocy.
Dlaczego standardowe woltomierze zawodzą
Wartość momentu odchylenia jest bardzo niska, nawet jeśli całkowicie pobudzimy cewki prądowe i ciśnieniowe.
Błędy spowodowane indukcyjnością cewki ciśnieniowej.
Powyższe dwa powody prowadzą do bardzo nieprecyzyjnych wyników, dlatego nie należy używać normalnych lub zwykłych woltomierzy do pomiaru niskiej wartości współczynnika mocy.
Konstrukcja woltomierza o niskim współczynniku mocy
Modyfikowany obwód przedstawiono poniżej:
Wykorzystaliśmy tutaj specjalną cewkę zwaną cewką kompensacyjną, która przeprowadza prąd równy sumie dwóch prądów, tj. prądu obciążenia plus prądu cewki ciśnieniowej.
Cewka ciśnieniowa jest umieszczona tak, aby pole magnetyczne wytworzone przez cewkę kompensacyjną było przeciwstawione polu magnetycznemu wytworzonym przez cewkę ciśnieniową, jak pokazano na powyższym schemacie obwodu.
Zatem pole netto wynika tylko z prądu I. W ten sposób błędy spowodowane przez cewkę ciśnieniową mogą być neutralizowane.
W obwodzie potrzebujemy cewki kompensacyjnej, aby stworzyć woltomierz o niskim współczynniku mocy. Jest to druga modyfikacja, którą szczegółowo omówiliśmy powyżej.
Trzeci punkt dotyczy kompensacji indukcyjności cewki ciśnieniowej, co można osiągnąć poprzez modyfikację powyższego obwodu.
Teraz wyprowadźmy wyrażenie dla czynnika korekcyjnego indukcyjności cewki ciśnieniowej. Na podstawie tego czynnika korekcyjnego wyprowadzimy wyrażenie dla błędu spowodowanego indukcyjnością cewki ciśnieniowej.
Rozważając indukcyjność cewki ciśnieniowej, napięcie na niej nie jest w fazie z zastosowanym napięciem.
W tym przypadku opóźnia się o kąt
Gdzie R to opór elektryczny szeregowy z cewką ciśnieniową, rp to opór cewki ciśnieniowej, wnioskujemy również, że prąd w cewce prądowej opóźnia się o pewien kąt względem prądu w cewce ciśnieniowej. Ten kąt wynosi C = A – b. W tym momencie odczyt woltomierza wynosi
Gdzie Rp to (rp+R) i x to kąt. Jeśli zignorujemy wpływ indukcyjności cewki ciśnieniowej, tj. przyjmując b = 0, mamy wyrażenie dla prawdziwej mocy jako
Biorąc stosunek równań (2) i (1), mamy wyrażenie dla czynnika korekcyjnego, zapisane poniżej:
A z tego czynnika korekcyjnego można obliczyć błąd, jako
Podstawiając wartość czynnika korekcyjnego i wykonując odpowiednie przybliżenie, mamy wyrażenie na błąd jako VIsin(A)*tan(b).
Wiemy teraz, że błąd spowodowany indukcyjnością cewki ciśnieniowej jest określony przez wyrażenie e = VIsin(A) tan(b), jeśli współczynnik mocy jest niski (tj. w naszym przypadku wartość φ jest duża, więc mamy duży błąd).
Aby uniknąć tej sytuacji, połączono zmienny opór szeregowy z kondensatorem, jak pokazano na powyższym rysunku.Ten ostatecznie zmodyfikowany obwód znany jest jako woltomierz o niskim współczynniku mocy.Nowoczesny woltomierz o niskim współczynniku mocy zaprojektowany jest tak, aby zapewnił wysoką precyzję przy pomiarach współczynników mocy nawet niższych niż 0,1.
