Niedriges Leistungsfaktor-Wattmeter: Was ist es? (Und wofür wird es verwendet)
Was ist ein Wattmeter mit niedrigem Leistungsfaktor?
Ein Wattmeter mit niedrigem Leistungsfaktor ist ein Instrument, das zur genauen Messung von geringen Werten des Leistungsfaktors verwendet wird. Bevor wir uns weiter mit dem Wattmeter mit niedrigem Leistungsfaktor befassen, müssen wir verstehen, warum wir überhaupt ein solches Gerät benötigen (im Gegensatz zu einem standardmäßigen Elektrodynamometer-Wattmeter)
Die Antwort ist einfach: Ein standardmäßiges Wattmeter liefert ungenaue Ergebnisse.
Es gibt zwei Hauptsituationen, in denen wir kein normales Wattmeter zur Messung eines niedrigen Leistungsfaktors verwenden sollten:
Der Wert des Ablenk Moments ist sehr gering, auch wenn die Strom- und Spannungsspulen vollständig angeregt werden.
Fehler aufgrund der Induktivität der Spannungsspule.
Diese beiden Gründe führen zu sehr ungenauen Ergebnissen, daher sollten wir keine normalen oder gewöhnlichen Wattmeter zur Messung geringer Leistungsfaktoren verwenden.
Durch einige Modifikationen oder durch Hinzufügen neuer Funktionen können wir jedoch ein modifiziertes elektrodynamisches Wattmeter oder ein Wattmeter mit niedrigem Leistungsfaktor verwenden, um den niedrigen Leistungsfaktor genau zu messen.
Idealerweise würden wir den Leistungsfaktor durch Leistungsfaktorkorrektur erhöhen. Manchmal ist es jedoch aus technischen Gründen oder wegen Budgetbeschränkungen nicht möglich, den Leistungsfaktor hoch genug zu steigern.
Hier werden wir besprechen, wo wir die Modifikation vornehmen müssen. Diese werden unten einzeln erläutert:
(1) Der elektrische Widerstand der Spannungsspule eines normalen Wattmeters wird auf einen niedrigen Wert reduziert, sodass der Strom im Schaltungszweig der Spannungsspule erhöht wird. In dieser Kategorie entstehen zwei Fälle, die unten dargestellt sind:
In der ersten Kategorie sind beide Enden der Spannungsspule an die Netzseite angeschlossen (d.h. die Stromspule ist in Reihe mit der Last). Die Netzspannung entspricht der Spannung über der Spannungsspule. In diesem Fall entspricht die von dem ersten Wattmeter angezeigte Leistung der Verlustleistung in der Last plus der Verlustleistung in der Stromspule.
In der zweiten Kategorie ist die Stromspule nicht in Reihe mit der Last, und die Spannung über der Spannungsspule entspricht nicht der angewandten Spannung.
Die Spannung über der Spannungsspule entspricht der Spannung über der Last. Die von dem zweiten Wattmeter angezeigte Leistung entspricht der Verlustleistung in der Last plus der Verlustleistung in der Spannungsspule.
Aus der obigen Diskussion schließen wir, dass in beiden Fällen Fehler auftreten, weshalb es notwendig ist, die obigen Schaltungen zu modifizieren, um den minimalen Fehler zu erreichen.
Die modifizierte Schaltung ist unten dargestellt:
Wir haben hier eine spezielle Spule namens Kompensations-Spule verwendet, die einen Strom trägt, der gleich der Summe von zwei Strömen ist, nämlich Laststrom plus Spannungsspulenstrom.
Die Spannungsspule ist so platziert, dass das Feld, das von der Kompensations-Spule erzeugt wird, durch das Feld, das von der Spannungsspule erzeugt wird, wie in der obigen Schaltungsdiagramm gezeigt, kompensiert wird.
Daher ergibt sich das resultierende Feld nur aus dem Strom I. Auf diese Weise können die durch die Spannungsspule verursachten Fehler neutralisiert werden.
(2) Wir benötigen eine Kompensations-Spule in der Schaltung, um ein Wattmeter mit niedrigem Leistungsfaktor herzustellen. Dies ist die zweite Modifikation, die wir oben im Detail besprochen haben.
(3) Der dritte Punkt befasst sich mit der Kompensation der Induktivität der Spannungsspule, was durch eine Modifikation der obigen Schaltung erreicht werden kann.
Lassen Sie uns nun einen Ausdruck für den Korrekturfaktor der Spannungsspuleninduktivität herleiten. Und aus diesem Korrekturfaktor werden wir einen Ausdruck für den Fehler aufgrund der Induktivität der Spannungsspule ableiten.
Wenn wir die Induktivität der Spannungsspule berücksichtigen, liegt die Spannung über der Spannungsspule nicht in Phase mit der angewandten Spannung.
Daher fällt sie in diesem Fall um einen Winkel zurück
Wo R der elektrische Widerstand in Reihe mit der Spannungsspule, rp der Widerstand der Spannungsspule ist. Hier schließen wir auch, dass der Strom in der Stromspule ebenfalls um einen bestimmten Winkel hinter dem Strom in der Spannungsspule zurückfällt. Und dieser Winkel wird durch C = A – b gegeben. Zu diesem Zeitpunkt ist die Anzeige des Voltmeters gegeben durch
Wo Rp (rp+R) und x der Winkel ist. Wenn wir den Effekt der Induktivität der Spannungsspule ignorieren, also b = 0 setzen, erhalten wir den Ausdruck für die wahre Leistung als
Durch Bildung des Verhältnisses der Gleichungen (2) und (1) erhalten wir den Ausdruck für den Korrekturfaktor, wie unten geschrieben:
Und aus diesem Korrekturfaktor kann der Fehler berechnet werden als
Durch Einsetzen des Korrekturfaktors und geeignete Näherung erhalten wir den Fehlerausdruck als VIsin(A)*tan(b).
Nun wissen wir, dass der durch die Induktivität der Spannungsspule verursachte Fehler durch den Ausdruck e = VIsin(A) tan(b) gegeben ist, wenn der Leistungsfaktor niedrig ist (d.h. in unserem Fall ist der Wert von φ groß, daher haben wir einen großen Fehler).
Um diese Situation zu vermeiden, haben wir einen variablen Serienwiderstand mit einem Kondensator verbunden, wie in der obigen Abbildung dargestellt.
Die so erhaltene endgültige modifizierte Schaltung wird als Wattmeter mit niedrigem Leistungsfaktor bezeichnet.
Ein modernes Wattmeter mit niedrigem Leistungsfaktor ist so konstruiert, dass es bei der Messung von Leistungsfaktoren, die sogar unter 0,1 liegen, eine hohe Genauigkeit bietet.
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