Wattmètre à faible facteur de puissance : Qu'est-ce que c'est ? (Et pourquoi est-il utilisé)

Qu'est-ce qu'un wattmètre à faible facteur de puissance ?

Un wattmètre à faible facteur de puissance est un instrument utilisé pour mesurer avec précision les valeurs basses du facteur de puissance. Avant d'étudier plus en détail le wattmètre à faible facteur de puissance, nous devons comprendre pourquoi nous avons besoin d'un tel appareil (par opposition à un wattmètre électrodynamométrique standard)

La réponse est simple : un wattmètre standard donne des résultats inexactes.

Il y a deux situations principales où nous ne devrions pas utiliser un wattmètre ordinaire pour mesurer un faible facteur de puissance :

1. La valeur du couple de déviation est très faible même si nous excitions pleinement les bobines de courant et de pression.

2. Les erreurs dues à l'inductance de la bobine de pression.

Ces deux raisons donnent des résultats très inexactes, c'est pourquoi nous ne devrions pas utiliser des wattmètres normaux ou ordinaires pour mesurer une valeur basse du facteur de puissance.

Cependant, en apportant certaines modifications ou en ajoutant de nouvelles fonctionnalités, nous pouvons utiliser un wattmètre électrodynamique modifié ou un wattmètre à faible facteur de puissance pour mesurer avec précision le faible facteur de puissance.

Idéalement, nous augmenterions le facteur de puissance par la correction du facteur de puissance. Mais parfois, il n'est pas possible d'obtenir un facteur de puissance suffisamment élevé (en raison de contraintes techniques ou budgétaires).

Nous allons maintenant discuter des modifications nécessaires. Ces points sont abordés un par un ci-dessous :

(1) La résistance électrique de la bobine de pression d'un wattmètre ordinaire est réduite à une valeur faible de telle sorte que le courant dans le circuit de la bobine de pression soit augmenté, ce qui conduit à. Dans cette catégorie, deux cas se présentent, comme illustré ci-dessous:

Dans la première catégorie, les deux extrémités de la bobine de pression sont connectées au côté alimentation (c'est-à-dire que la bobine de courant est en série avec la charge). La tension d'alimentation est égale à la tension à travers la bobine de pression. Ainsi, dans ce cas, la puissance indiquée par le premier wattmètre est égale à la perte de puissance dans la charge plus la perte de puissance dans la bobine de courant.

Dans la deuxième catégorie, la bobine de courant n'est pas en série avec la charge et la tension à travers la bobine de pression n'est pas égale à la tension appliquée.

La tension à travers la bobine de pression est égale à la tension à travers la charge. Cette puissance indiquée par le second wattmètre est égale à la perte de puissance dans la charge plus la perte de puissance dans la bobine de pression.

À partir de la discussion ci-dessus, nous concluons que dans les deux cas, nous avons un certain nombre d'erreurs, donc il est nécessaire d'apporter des modifications aux circuits ci-dessus pour minimiser ces erreurs.

Le circuit modifié est montré ci-dessous :
Nous avons utilisé ici une bobine spéciale appelée bobine de compensation, elle porte un courant égal à la somme de deux courants, c'est-à-dire le courant de charge plus le courant de la bobine de pression.

La bobine de pression est placée de telle manière que le champ produit par la bobine de compensation s'oppose au champ produit par la bobine de pression, comme indiqué dans le schéma de circuit ci-dessus.

Ainsi, le champ net est dû uniquement au courant I. De cette façon, les erreurs causées par la bobine de pression peuvent être neutralisées.

(2) Nous avons besoin d'une bobine de compensation dans le circuit pour fabriquer un wattmètre à faible facteur de puissance. C'est la deuxième modification que nous avons détaillée ci-dessus.

(3) Le troisième point concerne la compensation de l'inductance de la bobine de pression, qui peut être réalisée en modifiant le circuit ci-dessus.

Dérivons maintenant une expression pour le facteur de correction de l'inductance de la bobine de pression. Et à partir de ce facteur de correction, nous allons dériver une expression pour l'erreur due à l'inductance de la bobine de pression.

Si nous prenons en compte l'inductance de la bobine de pression, la tension à travers la bobine de pression n'est pas en phase avec la tension appliquée.

Dans ce cas, elle est déphasée d'un angle

Où, R est la résistance électrique en série avec la bobine de pression, rp est la résistance de la bobine de pression, on conclut également que le courant dans la bobine de courant est également déphasé d'un certain angle par rapport au courant dans la bobine de pression. Et cet angle est donné par C = A – b. À ce moment-là, la lecture du voltmètre est donnée par

Où, Rp est (rp+R) et x est l'angle. Si nous ignorons l'effet de l'inductance de la bobine de pression, c'est-à-dire en mettant b = 0, nous avons l'expression de la puissance vraie comme suit

En prenant le rapport des équations (2) et (1), nous obtenons l'expression suivante pour le facteur de correction :

Et à partir de ce facteur de correction, l'erreur peut être calculée comme suit

En substituant la valeur du facteur de correction et en prenant une approximation appropriée, nous avons l'expression de l'erreur comme VIsin(A)*tan(b).

Maintenant, nous savons que l'erreur causée par l'inductance de la bobine de pression est donnée par l'expression e = VIsin(A) tan(b), si le facteur de puissance est faible (c'est-à-dire dans notre cas, la valeur de φ est grande, donc nous avons une grande erreur).

Pour éviter cette situation, nous avons connecté une résistance variable en série avec un condensateur, comme indiqué dans la figure ci-dessus.

Ce circuit final modifié est appelé wattmètre à faible facteur de puissance.

Un wattmètre à faible facteur de puissance moderne est conçu de telle manière qu'il offre une grande précision lors de la mesure de facteurs de puissance inférieurs à 0,1.

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