Medidores de Fator de Potência | Medidor de Fator de Potência do Tipo Eletrodinamômetro
Antes de introduzir vários tipos de medidores de fator de potência, é essencial entender quais são as necessidades desses medidores. Por que não calculamos o fator de potência em um circuito CA simplesmente dividindo a potência pelo produto da corrente e da tensão, já que essas leituras podem ser facilmente obtidas com um wattímetro, amperímetro e voltímetro. Obviamente, há várias limitações no uso deste método, pois pode não fornecer alta precisão, além de haver uma alta probabilidade de erro. Portanto, este método não é adotado no mundo industrial. A medição precisa do fator de potência é essencial em todos os lugares. Nos sistemas de transmissão e distribuição de energia, medimos o fator de potência em cada estação e subestação elétrica usando esses medidores de fator de potência. A medição do fator de potência fornece conhecimento sobre o tipo de cargas que estamos utilizando e ajuda no cálculo das perdas durante o sistema de transmissão de energia e distribuição.
Portanto, precisamos de um dispositivo separado para calcular o fator de potência com precisão e exatidão. A construção geral de qualquer circuito de medidor de fator de potência inclui duas bobinas, nomeadamente a bobina de tensão e a bobina de corrente. A bobina de tensão é conectada ao longo do circuito, enquanto a bobina de corrente é conectada de tal forma que possa carregar a corrente do circuito ou uma fração definida da corrente. Ao medir a diferença de fase entre a tensão e a corrente, o fator de potência elétrico pode ser calculado em uma escala calibrada adequada. Geralmente, a bobina de tensão é dividida em duas partes, nomeadamente a parte indutiva e a parte não-indutiva ou puramente resistiva. Não há necessidade de um sistema de controle, pois, no equilíbrio, existem duas forças opostas que equilibram o movimento do ponteiro sem a necessidade de força de controle.
Agora, existem dois tipos de medidores de fator de potência-
Tipo eletrodinamômetro
Tipo ferro móvel.
Vamos estudar o tipo eletrodinamômetro primeiro.
Medidor de Fator de Potência do Tipo Eletrodinamômetro
No medidor de fator de potência do tipo eletrodinamômetro, existem ainda dois tipos com base na tensão de alimentação
Monofásico
Trifásico.
O diagrama de circuito geral do medidor de fator de potência monofásico do tipo eletrodinamômetro é mostrado abaixo.
Agora, a bobina de tensão está dividida em duas partes, uma é puramente indutiva e outra é puramente resistiva, conforme mostrado no diagrama por um resistor e um indutor. No momento, o plano de referência está formando um ângulo A com a bobina 1. E o ângulo entre as duas bobinas 1 e 2 é 90o. Assim, a bobina 2 está formando um ângulo (90o + A) com o plano de referência. A escala do medidor é adequadamente calibrada, como mostrado, para indicar os valores do cosseno do ângulo A. Vamos marcar a resistência conectada à bobina 1 como R e o indutor conectado à bobina 2 como L. Durante a medição do fator de potência, os valores de R e L são ajustados de modo que R = wL, de modo que ambas as bobinas carreguem a mesma magnitude de corrente. Portanto, a corrente passando pela bobina 2 está atrasada em 90o em relação à corrente na bobina 1, pois o caminho da bobina 2 é altamente indutivo. Vamos derivar uma expressão para o torque de desvio para este medidor de fator de potência. Agora, existem dois torques de desvio, um atuando na bobina 1 e outro atuando na bobina 2. As bobinas são dispostas de tal forma que os dois torques produzidos são opostos um ao outro, e, portanto, o ponteiro tomará uma posição onde os dois torques são iguais. Vamos escrever uma expressão matemática para o torque de desvio da bobina 1-
Onde M é o valor máximo da indutância mútua entre as duas bobinas,
B é o desvio angular do plano de referência.
Agora, a expressão matemática para o torque de desvio da bobina 2 é-
No equilíbrio, temos ambos os torques iguais, assim, igualando T1=T2, temos A = B. Daqui podemos ver que o ângulo de desvio é a medida do ângulo de fase do circuito dado. O diagrama fasorial também é mostrado para o circuito, de modo que a corrente na bobina 1 está aproximadamente em um ângulo de 90o em relação à corrente na bobina 2.
Abaixo estão algumas das vantagens e desvantagens do uso de medidores de fator de potência do tipo eletrodinamômetro.
Vantagens dos Medidores de Fator de Potência do Tipo Eletrodinamômetro
As perdas são menores devido ao mínimo uso de peças de ferro e também apresentam menos erro em um pequeno intervalo de frequência em comparação com os instrumentos do tipo ferro móvel.
Eles têm uma alta relação torque-peso.
Desvantagens dos Medidores de Fator de Potência do Tipo Eletrodinamômetro
As forças de trabalho são menores em comparação com os instrumentos do tipo ferro móvel.
A escala não se estende por 360o.
A calibração dos instrumentos do tipo eletrodinamômetro é altamente afetada pela mudança na frequência da tensão de alimentação.
Eles são bastante caros em comparação com outros instrumentos.
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