電力因数計 | 電動機型電力因数計

さまざまな種類の電力因数計を紹介する前に、なぜ電力因数計が必要なのかを理解することが非常に重要です。なぜ交流回路において、単純に電力を電流と電圧の積で割って電力因数を計算しないのか？これらの値はワットメータ、アンペアメータ、ボルトメータから容易に得ることができます。この方法には多くの制限があり、高精度な結果を得ることができず、誤差が増大する可能性が高いため、産業界では採用されていません。正確な電力因数の測定はどこでも必要不可欠です。
送電システムや配電システムでは、これらの電力因数計を使用して各ステーションや変電所で電力因数を測定します。電力因数の測定は、使用している負荷の種類を知り、送電システムや配電システムにおける損失を計算するのに役立ちます。

したがって、電力因数を正確かつ精密に計算するための別の装置が必要です。
一般的な電力因数計回路の構造には、圧力コイルと電流コイルという2つのコイルがあります。圧力コイルは回路に接続され、電流コイルは回路の全電流または一定の分数の電流を通すように接続されます。電圧と電流の位相差を測定することで、適切に校正されたスケール上で電力因数を計算することができます。通常、圧力コイルは誘導部分と非誘導部分（または純粋な抵抗部分）に分割されます。制御システムは必要ありません。これは、均衡状態では2つの反対する力がポインタの動きを自動的にバランスさせるためです。

電力因数計には主に2種類があります。

1. 電磁式

2. 動鉄式。

まず、電磁式について学びましょう。

電磁式電力因数計

電磁式電力因数計にはさらに供給電圧に基づいて2種類があります。

1. 単相

2. 三相。

単相電磁式電力因数計の一般的な回路図を以下に示します。

圧力コイルは、図のようにレジスタとインダクタによって純粋に誘導的な部分と純粋に抵抗的な部分に分割されています。現在、参照平面はコイル1に対して角度Aを作っています。そして、コイル1とコイル2の間の角度は90度です。したがって、コイル2は参照平面に対して(90度+A)の角度を作ります。メータースケールは適切に校正され、角度Aの余弦値が表示されます。コイル1に接続された電気抵抗をRとし、コイル2に接続されたインダクタをLとします。電力因数の測定中にRとLの値を調整し、R = wLとなるようにすることで、両コイルに等しい大きさの電流が流れます。したがって、コイル2を通過する電流はコイル1の電流に対して90度遅れます。コイル2の経路は非常に誘導的であるためです。
この電力因数計の偏向トルクの式を導出しましょう。コイル1とコイル2に作用する2つの偏向トルクがあります。コイル巻線は、2つのトルクが互いに対立するように配置されており、ポインタは2つのトルクが等しくなる位置を取ります。コイル1の偏向トルクの数式を書きましょう：

ここでMは2つのコイル間の相互誘導の最大値、Bは参照平面の角度偏差です。
次に、コイル2の偏向トルクの数式は：

平衡時には両トルクが等しくなりますので、T1=T2よりA = Bとなります。ここから、偏角が回路の位相差を表すことがわかります。ベクトル図も示されており、コイル1の電流はコイル2の電流に対して約90度の角度になっています。

以下の通り、電磁式電力因数計の利点と欠点をいくつか挙げます。

電磁式電力因数計の利点

1. 鉄部品の使用が最少であり、周波数範囲が狭い場合でも動鉄式計器と比較して少ない誤差を生じるため、損失が少ない。

2. トルク重量比が高い。

電磁式電力因数計の欠点

1. 動鉄式計器と比較して作動力が小さい。

2. スケールが360度まで拡張されていない。

3. 電磁式計器の校正は供給電圧の周波数の変化により大きく影響される。

4. 他の計器と比較してコストが高い。

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