Wattímetro de Fator de Potência Baixo
Definição de Wattímetro de Fator de Potência Baixo
Um wattímetro de fator de potência baixo é um instrumento usado para medir valores baixos de fator de potência com precisão.
Por que os Wattímetros Padrão Falham
O valor do torque de desvio é muito baixo, mesmo quando excitamos completamente as bobinas de corrente e de pressão.
Erros devido à indutância da bobina de pressão.
As duas razões acima resultam em resultados muito imprecisos, portanto, não devemos usar wattímetros normais ou comuns para medir valores baixos de fator de potência.
Projeto do Wattímetro de Fator de Potência Baixo
O circuito modificado é mostrado abaixo:
Usamos aqui uma bobina especial chamada bobina compensadora, que conduz uma corrente igual à soma de duas correntes, isto é, a corrente de carga mais a corrente da bobina de pressão.
A bobina de pressão é posicionada de tal forma que o campo produzido pela bobina compensadora é oposto ao campo produzido pela bobina de pressão, conforme mostrado no diagrama do circuito acima.
Dessa forma, o campo líquido é devido apenas à corrente I. Portanto, dessa maneira, os erros causados pela bobina de pressão podem ser neutralizados.
Necessitamos da bobina compensadora no circuito para fazer o wattímetro de fator de potência baixo. Esta é a segunda modificação que discutimos detalhadamente acima.
Agora, o terceiro ponto trata da compensação da indutância da bobina de pressão, que pode ser alcançada fazendo modificações no circuito acima.
Agora, vamos derivar uma expressão para o fator de correção da indutância da bobina de pressão. E a partir deste fator de correção, vamos derivar uma expressão para o erro devido à indutância da bobina de pressão.
Ao considerar a indutância da bobina de pressão, a tensão sobre ela não está em fase com a tensão aplicada.
Portanto, nesse caso, ela fica atrasada por um ângulo
Onde R é a resistência elétrica em série com a bobina de pressão, rp é a resistência da bobina de pressão, concluímos também que a corrente na bobina de corrente também fica atrasada por algum ângulo com a corrente na bobina de pressão. E este ângulo é dado por C = A – b. Neste momento, a leitura do voltímetro é dada por
Onde Rp é (rp+R) e x é o ângulo. Se ignorarmos o efeito da indutância da pressão, isto é, colocando b = 0, temos a expressão para a potência real como
Ao tomar a razão das equações (2) e (1), temos uma expressão para o fator de correção como escrita abaixo:
E a partir deste fator de correção, o erro pode ser calculado como,
Ao substituir o valor do fator de correção e tomar uma aproximação adequada, temos uma expressão para o erro como VIsin(A)*tan(b).
Agora sabemos que o erro causado pela indutância da bobina de pressão é dado pela expressão e = VIsin(A) tan(b), se o fator de potência for baixo (ou seja, no nosso caso, o valor de φ é grande, portanto, temos um erro grande).
Para evitar essa situação, conectamos a resistência em série variável com um capacitor, conforme mostrado na figura acima. Este circuito final modificado é conhecido como wattímetro de fator de potência baixo. Um wattímetro de fator de potência baixo moderno é projetado para fornecer alta precisão ao medir fatores de potência menores que 0,1.
