Vatímetro de Factor de Potencia Bajo: ¿Qué es? (Y por qué se usa)
¿Qué es un vatímetro de bajo factor de potencia?
Un vatímetro de bajo factor de potencia es un instrumento que se utiliza para medir con precisión valores bajos del factor de potencia. Antes de estudiar más sobre el vatímetro de bajo factor de potencia, necesitamos entender por qué necesitamos un vatímetro de bajo factor de potencia en primer lugar (en comparación con un electrodinamómetro estándar)
La respuesta es simple: un vatímetro estándar proporciona resultados inexactos.
Ahora hay dos situaciones principales donde no deberíamos usar un vatímetro ordinario para medir un bajo factor de potencia:
El valor del par de desvío es muy bajo, incluso si excitamos completamente las bobinas de corriente y presión.
Errores debido a la inductancia de la bobina de presión.
Las dos razones anteriores dan resultados muy inexactos, por lo que no deberíamos usar vatímetros normales o ordinarios para medir valores bajos del factor de potencia.
Sin embargo, realizando algunas modificaciones o agregando nuevas características, podemos usar un vatímetro electrodinámico modificado o de bajo factor de potencia para medir el factor de potencia bajo con precisión.
Idealmente, aumentaríamos el factor de potencia mediante la corrección del factor de potencia. Pero a veces no es posible obtener un factor de potencia suficientemente alto (debido a razones técnicas o preocupaciones presupuestarias).
Aquí vamos a discutir dónde necesitamos hacer la modificación. Estas se discuten una por una a continuación:
(1) La resistencia eléctrica de la bobina de presión del vatímetro ordinario se reduce a un valor bajo de tal manera que la corriente en el circuito de la bobina de presión aumenta, lo que lleva a. En esta categoría surgen dos casos, diagramas, y estos se muestran a continuación:
En la primera categoría, ambos extremos de la bobina de presión están conectados al lado de suministro (es decir, la bobina de corriente está en serie con la carga). El voltaje de suministro es igual al voltaje a través de la bobina de presión. Por lo tanto, en este caso, tenemos que la potencia mostrada por el primer vatímetro es igual a la pérdida de potencia en la carga más la pérdida de potencia en la bobina de corriente.
En la segunda categoría, la bobina de corriente no está en serie con la carga y el voltaje a través de la bobina de presión no es igual al voltaje aplicado.
El voltaje a través de la bobina de presión es igual al voltaje a través de la carga. Esta potencia mostrada por el segundo vatímetro es igual a la pérdida de potencia en la carga más la pérdida de potencia en la bobina de presión.
A partir de la discusión anterior, concluimos que en ambos casos tenemos cierta cantidad de errores, por lo que es necesario realizar algunas modificaciones en los circuitos anteriores para tener el mínimo error.
El circuito modificado se muestra a continuación:
Hemos utilizado aquí una bobina especial llamada bobina compensadora, que lleva una corriente igual a la suma de dos corrientes, es decir, la corriente de carga más la corriente de la bobina de presión.
La bobina de presión se coloca de tal manera que el campo producido por la bobina compensadora se opone al campo producido por la bobina de presión, como se muestra en el diagrama de circuito anterior.
Por lo tanto, el campo neto es debido solo a la corriente I. De esta manera, los errores causados por la bobina de presión pueden neutralizarse.
(2) Requerimos una bobina compensadora en el circuito para hacer el vatímetro de bajo factor de potencia. Es la segunda modificación que hemos discutido en detalle anteriormente.
(3) Ahora, el tercer punto trata sobre la compensación de la inductancia de la bobina de presión, lo cual se puede lograr realizando modificaciones en el circuito anterior.
Ahora, derivemos una expresión para el factor de corrección de la inductancia de la bobina de presión. Y a partir de este factor de corrección, vamos a derivar una expresión para el error debido a la inductancia de la bobina de presión.
Si consideramos la inductancia de la bobina de presión, no tenemos el voltaje a través de la bobina de presión en fase con el voltaje aplicado.
Por lo tanto, en ese caso, se retrasa por un ángulo
Donde, R es la resistencia eléctrica en serie con la bobina de presión, rp es la resistencia de la bobina de presión, aquí también concluimos que la corriente en la bobina de corriente también se retrasa por algún ángulo con la corriente en la bobina de presión. Y este ángulo se da por C = A – b. En este momento, la lectura del voltímetro se da por
Donde, Rp es (rp+R) y x es el ángulo. Si ignoramos el efecto de la inductancia de la bobina de presión, es decir, poniendo b = 0, tenemos la expresión para la potencia real como
Al tomar la razón de las ecuaciones (2) y (1), tenemos una expresión para el factor de corrección escrita a continuación:
Y a partir de este factor de corrección, el error se puede calcular como
Sustituyendo el valor del factor de corrección y tomando una aproximación adecuada, tenemos una expresión para el error como VIsin(A)*tan(b).
Ahora sabemos que el error causado por la inductancia de la bobina de presión se da por la expresión e = VIsin(A) tan(b), si el factor de potencia es bajo (es decir, en nuestro caso, el valor de φ es grande, por lo que tenemos un gran error).
Para evitar esta situación, hemos conectado la resistencia en serie variable con un condensador, como se muestra en la figura anterior.
Este circuito final modificado obtenido se llama el vatímetro de bajo factor de potencia.
Un moderno vatímetro de bajo factor de potencia está diseñado de tal manera que proporciona alta precisión al medir factores de potencia incluso inferiores a 0,1.
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