Fattometri di potenza | Fattometro di potenza a elettrodinamometro

Prima di introdurre i vari tipi di misuratori del fattore di potenza, è essenziale comprendere quali siano le esigenze di un misuratore del fattore di potenza. Perché non calcoliamo direttamente il fattore di potenza in un circuito AC dividendo la potenza per il prodotto di corrente e tensione, dato che queste letture possono essere facilmente ottenute da un wattmetro, un ammetro e un voltmetro. Ovviamente, ci sono varie limitazioni nell'utilizzo di questo metodo, in quanto potrebbe non fornire una alta precisione e le possibilità di errore sono molto elevate. Pertanto, questo metodo non viene adottato nel mondo industriale. La misurazione accurata del fattore di potenza è fondamentale ovunque.
Nel sistema di trasmissione e distribuzione dell'energia, misuriamo il fattore di potenza in ogni stazione e sottostazione elettrica utilizzando questi misuratori del fattore di potenza. La misurazione del fattore di potenza ci fornisce la conoscenza del tipo di carichi che stiamo utilizzando e aiuta nel calcolo delle perdite durante il sistema di trasmissione dell'energia e la distribuzione.

Pertanto, abbiamo bisogno di un dispositivo separato per calcolare il fattore di potenza in modo accurato e preciso.
La costruzione generale di qualsiasi circuito di misuratore del fattore di potenza include due bobine, notate come bobina di pressione e bobina di corrente. La bobina di pressione è collegata attraverso il circuito, mentre la bobina di corrente è connessa in modo tale da poter portare la corrente del circuito o una frazione definita della corrente. Misurando la differenza di fase tra tensione e corrente, il fattore di potenza elettrico può essere calcolato su una scala opportunamente tarata. Solitamente, la bobina di pressione è divisa in due parti, notate come parte induttiva e parte non induttiva o puramente resistiva. Non c'è bisogno di un sistema di controllo perché all'equilibrio esistono due forze opposte che bilanciano il movimento del puntatore senza richiedere alcuna forza di controllo.

Ora esistono due tipi di misuratori del fattore di potenza-

1. Tipo elettrodinamometro

2. Tipo a ferro mobile.

Studiamo prima il tipo elettrodinamometro.

Misuratore del Fattore di Potenza a Elettrodinamometro

Nel misuratore del fattore di potenza a elettrodinamometro esistono ulteriori due tipi in base alla tensione di alimentazione

1. Monofase

2. Trifase.

Il diagramma di circuito generale del misuratore del fattore di potenza monofase a elettrodinamometro è mostrato di seguito.

Ora, la bobina di pressione è divisa in due parti, una puramente induttiva e l'altra puramente resistiva, come mostrato nel diagramma da resistenza e induttore. Attualmente, il piano di riferimento forma un angolo A con la bobina 1. E l'angolo tra entrambe le bobine 1 e 2 è 90o. Quindi, la bobina 2 forma un angolo (90o + A) con il piano di riferimento. La scala del misuratore è opportunamente tarata come mostrato per i valori del coseno dell'angolo A. Indichiamo la resistenza elettrica connessa alla bobina 1 come R e l'induttore connesso alla bobina 2 come L. Durante la misurazione del fattore di potenza, i valori di R e L vengono regolati in modo che R = wL, in modo che entrambe le bobine portino la stessa magnitudine di corrente. Pertanto, la corrente che passa attraverso la bobina 2 è sfasata di 90o rispetto alla corrente nella bobina 1, poiché il percorso della bobina 2 è altamente induttivo.
Deriviamo un'espressione per la coppia di deflessione per questo misuratore del fattore di potenza. Ora, esistono due coppie di deflessione, una agisce sulla bobina 1 e l'altra sulla bobina 2. Le avvolgimenti delle bobine sono disposti in modo che le due coppie prodotte siano opposte tra loro e quindi il puntatore prenderà una posizione dove le due coppie sono uguali. Scriviamo un'espressione matematica per la coppia di deflessione per la bobina 1-

Dove M è il valore massimo dell'induttanza mutua tra le due bobine,
B è la deflessione angolare del piano di riferimento.
Ora, l'espressione matematica per la coppia di deflessione per la bobina 2 è-

All'equilibrio, abbiamo entrambe le coppie uguali, quindi, eguagliando T1=T2 abbiamo A = B. Da qui possiamo vedere che l'angolo di deflessione è la misura dell'angolo di fase del circuito dato. Il diagramma fasore è anche mostrato per il circuito in modo che la corrente nella bobina 1 sia approssimativamente a un angolo di 90o rispetto alla corrente nella bobina 2.

Di seguito sono elencati alcuni dei vantaggi e svantaggi dell'uso di misuratori del fattore di potenza a elettrodinamometro.

Vantaggi dei Misuratori del Fattore di Potenza a Elettrodinamometro

1. Le perdite sono minori a causa dell'uso minimo di parti in ferro e forniscono un errore minore in un piccolo intervallo di frequenza rispetto agli strumenti a ferro mobile.

2. Hanno un rapporto coppia/peso elevato.

Svantaggi dei Misuratori del Fattore di Potenza a Elettrodinamometro

1. Le forze operative sono minori rispetto agli strumenti a ferro mobile.

2. La scala non è estesa oltre 360o.

3. La taratura degli strumenti a elettrodinamometro è fortemente influenzata dalla variazione della frequenza della tensione di alimentazione.

4. Sono piuttosto costosi rispetto ad altri strumenti.

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