Vatímetro de Baixo Factor de Potencia: Que é? (E Por que se Emprega)

Que é un wattmetro de baixo factor de potencia?

Un wattmetro de baixo factor de potencia é un instrumento que se usa para medir con precisión valores baixos de factor de potencia. Antes de estudar máis sobre o wattmetro de baixo factor de potencia, necesitamos entender por que precisamos dun wattmetro de baixo factor de potencia (en contraste cun electrodinamómetro estándar)

A resposta é simple: un wattmetro estándar dá resultados inexactos.

Hai dúas situacións principais nas que non deberíamos usar un wattmetro ordinario para medir un baixo factor de potencia:

1. O valor do torque de desvío é moi baixo, mesmo que excitemos completamente as bobinas de corrente e presión.

2. Erros debido á indutancia da bobina de presión.

As dúas razóns anteriores dan resultados moi inexactos, polo que non deberiamos usar wattmetros normais ou ordinarios para medir valores baixos de factor de potencia.

No entanto, facendo algunhas modificacións ou engadindo novas características, podemos usar un wattmetro electrodinámico modificado ou de baixo factor de potencia para medir o factor de potencia baixo con precisión.

Idealmente, aumentaríamos o factor de potencia mediante a corrección do factor de potencia. Pero, ás veces, non é posible obter un factor de potencia suficientemente alto (por razóns técnicas ou de orzamento).

Vamos a discutir onde necesitamos facer a modificación. Estes puntos son discutidos un a un abaixo:

(1) A resistencia eléctrica da bobina de presión dun wattmetro ordinario reducise a un valor baixo de tal xeito que a corrente no circuito da bobina de presión aumenta, o que leva a. Nesta categoría surgen dous casos, diagramas que se amosan abaixo:

Na primeira categoría, ambos os extremos da bobina de presión están conectados ao lado da alimentación (é dicir, a bobina de corrente está en serie coa carga). O voltaxe de alimentación é igual ao voltaxe a través da bobina de presión. Así, neste caso, o poder mostrado polo primeiro wattmetro é igual á perda de potencia na carga máis a perda de potencia na bobina de corrente.

Na segunda categoría, a bobina de corrente non está en serie coa carga e o voltaxe a través da bobina de presión non é igual ao voltaxe aplicado.

O voltaxe a través da bobina de presión é igual ao voltaxe a través da carga. Este poder mostrado polo segundo wattmetro é igual á perda de potencia na carga máis a perda de potencia na bobina de presión.

Deste debate concluímos que, en ambos os casos, temos algún grao de erros, polo que hai necesidade de facer algunha modificación nos circuitos anteriores para ter un mínimo de erro.

O circuito modificado amósase abaixo:
Usamos aquí unha bobina especial chamada bobina compensadora, que leva unha corrente igual á suma de dúas correntes, isto é, a corrente de carga máis a corrente da bobina de presión.

A bobina de presión colócase de tal xeito que o campo producido pola bobina compensadora é oposto ao campo producido pola bobina de presión, como se amosa no diagrama de circuito anterior.

Así, o campo neto é debido só á corrente I. Polo tanto, desta forma, os erros causados pola bobina de presión poden ser neutralizados.

(2) Precisamos unha bobina compensadora no circuito para facer o wattmetro de baixo factor de potencia. É a segunda modificación que discutimos en detalle arriba.

(3) Agora, o terceiro punto trata da compensación da indutancia da bobina de presión, que pode lograrse facendo unha modificación no circuito anterior.

Agora derivemos unha expresión para o factor de corrección da indutancia da bobina de presión. E a partir deste factor de corrección, vamos derivar unha expresión para o erro debido á indutancia da bobina de presión.

Se consideramos a indutancia da bobina de presión, non temos voltaxe a través da bobina de presión en fase co voltaxe aplicado.

Por tanto, nese caso, queda atrasada por un ángulo

Onde, R é a resistencia eléctrica en serie coa bobina de presión, rp é a resistencia da bobina de presión, tamén concluímos que a corrente na bobina de corrente tamén queda atrasada por algún ángulo coa corrente na bobina de presión. E este ángulo dáse por C = A – b. Neste momento, a lectura do voltímetro dáse por

Onde, Rp é (rp+R) e x é o ángulo. Se ignoramos o efecto da indutancia da bobina de presión, é dicir, poñendo b = 0, temos a expresión para a potencia real como

Ao tomar a relación entre as ecuacións (2) e (1), temos a expresión para o factor de corrección como se amosa a continuación:

E a partir deste factor de corrección, o erro pode calcularse como

Ao substituír o valor do factor de corrección e tomando unha aproximación adecuada, temos a expresión para o erro como VIsin(A)*tan(b).

Agora sabemos que o erro causado pola indutancia da bobina de presión dáse pola expresión e = VIsin(A) tan(b), se o factor de potencia é baixo (é dicir, no noso caso, o valor de φ é grande, polo que temos un gran erro).

Para evitar esta situación, conectamos unha resistencia en serie variable cun condensador, como se amosa na figura anterior.

Este circuito final modificado obtido chámase wattmetro de baixo factor de potencia.

Un moderno wattmetro de baixo factor de potencia está deseñado de tal xeito que ofrece alta precisión ao medir factores de potencia incluso inferiores a 0,1.

Declaración: Respete o original, artigos bons merrecen ser compartidos, se hai algún infracción contacte para eliminar.