Leistungsfaktormesser | Elektrodynamischer Leistungsfaktormesser

Bevor wir verschiedene Arten von Leistungsfaktormessern einführen, ist es sehr wichtig zu verstehen, was die Anforderungen an Leistungsfaktormesser sind. Warum berechnen wir den Leistungsfaktor in einem Wechselstromkreis nicht einfach, indem wir die Leistung durch das Produkt von Strom und Spannung teilen, da diese Werte leicht von Wattmessern, Ammetern und Voltmetern ermittelt werden können. Offensichtlich gibt es bei dieser Methode verschiedene Einschränkungen, da sie möglicherweise keine hohe Genauigkeit bietet und die Wahrscheinlichkeit von Fehlern sehr hoch ist. Daher wird diese Methode in der Industrie nicht angewendet. Die genaue Messung des Leistungsfaktors ist überall äußerst wichtig.
In Stromübertragungs- und -verteilungssystemen messen wir den Leistungsfaktor an jeder Station und elektrischen Umspannstation mit diesen Leistungsfaktormessern. Die Messung des Leistungsfaktors gibt uns Kenntnisse über die Art der Lasten, die wir verwenden, und hilft bei der Berechnung der Verluste, die während des Betriebs im Stromübertragungssystem und der Verteilung auftreten.

Daher benötigen wir ein separates Gerät zur genauen und präzisen Berechnung des Leistungsfaktors.
Die allgemeine Bauweise eines jeden Leistungsfaktormessers beinhaltet zwei Wicklungen, nämlich Druckwicklung und Stromwicklung. Die Druckwicklung wird am Kreis angeschlossen, während die Stromwicklung so angeschlossen ist, dass sie den Kreisstrom oder einen bestimmten Bruchteil davon führen kann. Durch die Messung der Phasendifferenz zwischen Spannung und Strom kann der elektrische Leistungsfaktor auf einer geeignet kalibrierten Skala berechnet werden. Normalerweise wird die Druckwicklung in zwei Teile aufgeteilt, nämlich induktiven und nicht-induktiven Teil oder reinen Widerstandsteil. Es ist kein Regelungssystem erforderlich, da bei Gleichgewicht zwei entgegengesetzte Kräfte existieren, die die Bewegung des Zeigers ohne jedes Regelungsmittel ausbalancieren.

Es gibt nun zwei Arten von Leistungsfaktormessern-

1. Elektrodynamometer-Typ

2. Bewegliches-Eisen-Typ.

Lassen Sie uns zunächst den Elektrodynamometer-Typ untersuchen.

Elektrodynamometer-Typ Leistungsfaktormesser

Bei Elektrodynamometer-Typ Leistungsfaktormessern gibt es aufgrund der Versorgungsspannung zwei weitere Arten:

1. Einspeisung

2. Dreiphasig.

Das allgemeine Schaltbild eines einspeisenden Elektrodynamometer-Leistungsfaktormessers ist unten dargestellt.

Nun wird die Druckwicklung in zwei Teile geteilt, einer ist rein induktiv, der andere rein widerständig, wie in der Abbildung durch Widerstand und Induktor gezeigt. Derzeit bildet die Referenzebene einen Winkel A mit der Spule 1. Der Winkel zwischen beiden Spulen 1 und 2 beträgt 90o. Somit bildet die Spule 2 einen Winkel (90o + A) mit der Referenzebene. Die Skala des Messgeräts ist sorgfältig kalibriert, um die Werte des Kosinus des Winkels A anzuzeigen. Bezeichnen wir den elektrischen Widerstand, der an Spule 1 angeschlossen ist, als R und den Induktor, der an Spule 2 angeschlossen ist, als L. Bei der Messung des Leistungsfaktors werden die Werte von R und L so angepasst, dass R = wL, sodass beide Spulen gleich große Stromstärken führen. Daher fällt der Strom durch Spule 2 um 90o gegenüber dem Strom in Spule 1 zurück, da der Pfad der Spule 2 stark induktiv ist.
Lassen Sie uns einen Ausdruck für den Ablenkkraftmoment für dieses Leistungsfaktormesser herleiten. Nun gibt es zwei Ablenkkraftmomente, eines wirkt auf die Spule 1 und das andere auf die Spule 2. Die Spulenwicklungen sind so angeordnet, dass die beiden erzeugten Momente sich gegenseitig aufheben, und daher nimmt der Zeiger eine Position ein, bei der die beiden Momente gleich sind. Lassen Sie uns einen mathematischen Ausdruck für das Ablenkkraftmoment für Spule 1 schreiben-

Wobei M den maximalen Wert der gegenseitigen Induktivität zwischen den beiden Spulen darstellt,
B die Winkelabweichung der Referenzebene.
Nun der mathematische Ausdruck für das Ablenkkraftmoment für Spule 2 ist-

Im Gleichgewicht haben wir beide Momente als gleich, also durch Gleichsetzen von T1=T2 erhalten wir A = B. Hieraus können wir sehen, dass der Abweichungswinkel das Maß für den Phasenwinkel des gegebenen Kreises ist. Das Phasendiagramm wird auch für den Kreis dargestellt, sodass der Strom in der Spule 1 etwa um 90o zum Strom in der Spule 2 versetzt ist.

Unten finden Sie einige der Vor- und Nachteile der Verwendung von elektrodynamischen Leistungsfaktormessern.

Vorteile von Elektrodynamometer-Typ Leistungsfaktormessern

1. Verluste sind geringer aufgrund der minimalen Verwendung von Eisenbauteilen und geben weniger Fehler in einem kleinen Frequenzbereich im Vergleich zu beweglichen Eiseninstrumenten.

2. Sie haben ein hohes Drehmoment-Gewichts-Verhältnis.

Nachteile von Elektrodynamometer-Typ Leistungsfaktormessern

1. Arbeitskräfte sind kleiner im Vergleich zu beweglichen Eiseninstrumenten.

2. Die Skala erstreckt sich nicht über 360o.

3. Die Kalibrierung von Elektrodynamometer-Instrumenten wird stark durch die Änderung der Versorgungsspannungsfrequenz beeinflusst.

4. Sie sind im Vergleich zu anderen Instrumenten ziemlich teuer.

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