Medidores de Factor de Potencia | Medidor de Factor de Potencia de Tipo Electrodinamómetro

Antes de introducir varios tipos de medidores de factor de potencia, es muy importante entender cuáles son las necesidades de un medidor de factor de potencia. ¿Por qué no calculamos directamente el factor de potencia en un circuito AC dividiendo la potencia por el producto de corriente y voltaje, ya que estas lecturas se pueden obtener fácilmente de un vatímetro, un amperímetro y un voltímetro? Obviamente, hay varias limitaciones al usar este método, ya que puede no proporcionar una alta precisión, y también hay una alta probabilidad de incremento del error. Por lo tanto, este método no se adopta en el mundo industrial. La medición precisa del factor de potencia es esencial en todas partes.
En el sistema de transmisión de energía y distribución, medimos el factor de potencia en cada estación y subestación eléctrica utilizando estos medidores de factor de potencia. La medición del factor de potencia nos proporciona conocimientos sobre el tipo de cargas que estamos utilizando y ayuda en el cálculo de pérdidas durante la transmisión de energía y distribución.

Por lo tanto, necesitamos un dispositivo separado para calcular el factor de potencia con precisión y mayor exactitud.
La construcción general de cualquier circuito de medidor de factor de potencia incluye dos bobinas, denominadas bobina de presión y bobina de corriente. La bobina de presión se conecta a través del circuito, mientras que la bobina de corriente se conecta de tal manera que pueda llevar la corriente del circuito o una fracción definida de la corriente. Al medir la diferencia de fase entre el voltaje y la corriente, se puede calcular el factor de potencia eléctrico en una escala calibrada adecuada. Generalmente, la bobina de presión se divide en dos partes, inductiva y no inductiva o puramente resistiva. No se requiere un sistema de control porque, en equilibrio, existen dos fuerzas opuestas que equilibran el movimiento del puntero sin necesidad de una fuerza de control.

Ahora, existen dos tipos de medidores de factor de potencia-

1. Tipo electrodinámico

2. Tipo de hierro móvil.

Estudiemos primero el tipo electrodinámico.

Medidor de Factor de Potencia de Tipo Electrodinámico

En el medidor de factor de potencia de tipo electrodinámico hay dos tipos más, según el voltaje de suministro

1. Monofásico

2. Trifásico.

El diagrama de circuito general de un medidor de factor de potencia monofásico de tipo electrodinámico se muestra a continuación.

Ahora, la bobina de presión se divide en dos partes, una puramente inductiva y otra puramente resistiva, como se muestra en el diagrama mediante un resistor y un inductor. Actualmente, el plano de referencia forma un ángulo A con la bobina 1. Y el ángulo entre ambas bobinas 1 y 2 es 90°. Así, la bobina 2 forma un ángulo (90° + A) con el plano de referencia. La escala del medidor está correctamente calibrada para mostrar los valores del coseno del ángulo A. Marquemos la resistencia conectada a la bobina 1 como R y el inductor conectado a la bobina 2 como L. Durante la medición del factor de potencia, los valores de R y L se ajustan de tal manera que R = wL, de modo que ambas bobinas lleven la misma magnitud de corriente. Por lo tanto, la corriente que pasa por la bobina 2 se retrasa 90° en relación con la corriente en la bobina 1, ya que la ruta de la bobina 2 es altamente inductiva.
Derivemos una expresión para el par de desvío para este medidor de factor de potencia. Ahora, hay dos pares de desvío, uno que actúa en la bobina 1 y otro que actúa en la bobina 2. Los vientos de las bobinas están dispuestos de tal manera que los dos pares producidos son opuestos entre sí, y por lo tanto, el puntero tomará una posición donde ambos pares sean iguales. Escribamos una expresión matemática para el par de desvío de la bobina 1-

Donde M es el valor máximo de la inductancia mutua entre las dos bobinas,
B es la deflexión angular del plano de referencia.
Ahora, la expresión matemática para el par de desvío de la bobina 2 es-

En equilibrio, tenemos ambos pares iguales, así, al igualar T1=T2 obtenemos A = B. A partir de aquí, podemos ver que el ángulo de deflexión es la medida del ángulo de fase del circuito dado. El diagrama fasorial también se muestra para el circuito, de modo que la corriente en la bobina 1 está aproximadamente a un ángulo de 90° respecto a la corriente en la bobina 2.

A continuación, se presentan algunas de las ventajas y desventajas de utilizar medidores de factor de potencia de tipo electrodinámico.

Ventajas de los Medidores de Factor de Potencia de Tipo Electrodinámico

1. Las pérdidas son menores debido al uso mínimo de piezas de hierro y también dan menos error en un pequeño rango de frecuencia en comparación con los instrumentos de tipo de hierro móvil.

2. Tienen una alta relación de par a peso.

Desventajas de los Medidores de Factor de Potencia de Tipo Electrodinámico

1. Las fuerzas de trabajo son pequeñas en comparación con los instrumentos de tipo de hierro móvil.

2. La escala no se extiende a 360°.

3. La calibración de los instrumentos de tipo electrodinámico se ve muy afectada por el cambio en la frecuencia del voltaje de suministro.

4. Son bastante costosos en comparación con otros instrumentos.

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