저전력인자 전력계: 무엇입니까? (그리고 왜 사용됩니까)
낮은 전력 인자 와트미터란?
낮은 전력 인자 미터는 낮은 값의 전력 인자를 정확하게 측정하는 기기입니다. 낮은 전력 인자 미터에 대해 더 공부하기 전에, 우선 왜 우리는 표준 전기동력계 와트미터 대신 낮은 전력 인자 와트미터가 필요한지 이해해야 합니다.
답변은 간단합니다: 표준 와트미터는 부정확한 결과를 제공합니다.
이제 두 가지 주요 상황에서 일반적인 와트미터를 사용해서는 안 됩니다:
전류와 압력 코일을 완전히 흥분시켜도 변위 토크의 값이 매우 낮습니다.
압력 코일 유도성에 의한 오류.
위의 두 가지 이유로 매우 부정확한 결과가 나오므로, 낮은 전력 인자를 측정할 때는 일반적인 또는 보통의 와트미터를 사용해서는 안 됩니다.
그러나 몇 가지 수정이나 새로운 기능을 추가하면 수정된 전기동력계 와트미터 또는 낮은 전력 인자 와트미터를 사용하여 낮은 전력 인자를 정확하게 측정할 수 있습니다.
이론적으로는 전력 인자 개선을 통해 전력 인자를 높이는 것이 이상적입니다. 그러나 때때로 기술적인 이유나 예산 문제로 인해 충분히 높은 전력 인자를 얻을 수 없는 경우가 있습니다.
여기서 우리는 수정이 필요한 부분에 대해 논의할 것입니다. 아래에서 하나씩 설명하겠습니다:
(1) 일반적인 와트미터의 압력 코일의 전기 저항을 낮추어 압력 코일 회로의 전류를 증가시킵니다. 이로 인해 다음과 같은 두 가지 경우가 발생하며, 아래 그림에 표시되어 있습니다:
첫 번째 범주에서는 압력 코일의 양 끝이 공급측에 연결되며 (즉, 전류 코일이 부하와 직렬로 연결됨), 공급 전압은 압력 코일의 전압과 같습니다. 따라서 이 경우 첫 번째 와트미터가 표시하는 전력은 부하 손실 전력과 전류 코일 손실 전력의 합입니다.
두 번째 범주에서는 전류 코일이 부하와 직렬로 연결되지 않고, 압력 코일의 전압이 적용된 전압과 같지 않습니다.
압력 코일의 전압은 부하의 전압과 같습니다. 따라서 두 번째 와트미터가 표시하는 전력은 부하 손실 전력과 압력 코일 손실 전력의 합입니다.
위의 논의에서 알 수 있듯이, 두 경우 모두 일정한 오류가 있으므로 최소 오류를 위해 위의 회로를 수정할 필요가 있습니다.
수정된 회로는 아래와 같습니다:
우리는 여기서 특수한 코일인 보상 코일을 사용합니다. 이 코일은 두 개의 전류, 즉 부하 전류와 압력 코일 전류의 합과 동일한 전류를 운반합니다.
압력 코일은 보상 코일이 생성하는 자기장이 압력 코일이 생성하는 자기장과 반대 방향으로 작용하도록 배치됩니다. 위의 회로도 참조하세요.
따라서 순수한 자기장은 전류 I만으로 결정됩니다. 따라서 이러한 방식으로 압력 코일에 의해 발생하는 오류를 중립화할 수 있습니다.
(2) 낮은 전력 인자 미터를 만들기 위해서는 회로에 보상 코일이 필요합니다. 이것은 위에서 자세히 논의한 두 번째 수정입니다.
(3) 이제 세 번째 점은 압력 코일의 유도성을 보상하는 것으로, 이를 위해 위의 회로를 수정할 수 있습니다.
이제 압력 코일 유도성에 대한 교정 계수의 식을 도출해봅시다. 그리고 이 교정 계수로부터 압력 코일 유도성에 의한 오류의 식을 도출할 것입니다.
압력 코일의 유도성을 고려하면, 압력 코일의 전압은 적용된 전압과 동위상이 아닙니다.
따라서 그 경우 압력 코일의 전압은 다음과 같이 각도로 지연됩니다
여기서, R은 압력 코일과 직렬로 연결된 전기 저항, rp는 압력 코일 저항입니다. 또한, 전류 코일의 전류도 압력 코일의 전류와 일정한 각도로 지연됨을 알 수 있습니다. 이 각도는 C = A – b로 주어집니다. 이 시점에서 볼트미터의 읽기는 다음과 같습니다
여기서, Rp는 (rp+R)이고 x는 각도입니다. 압력 코일의 유도성 효과를 무시하고 b = 0라고 가정하면, 실제 전력의 식은 다음과 같습니다
방정식 (2)와 (1)의 비율을 취하면, 다음의 교정 계수 식을 얻을 수 있습니다:
이 교정 계수로부터 오류를 계산할 수 있습니다
교정 계수의 값을 대입하고 적절한 근사를 하면, 오류의 식은 VIsin(A)*tan(b)가 됩니다.
압력 코일 유도성에 의한 오류는 e = VIsin(A) tan(b)로 주어집니다. 만약 전력 인자가 낮다면 (즉, 우리의 경우 φ의 값이 크므로 오류가 큽니다).
이러한 상황을 피하기 위해, 위의 그림에서와 같이 변수 직렬 저항과 콘덴서를 연결하였습니다.
이렇게 최종적으로 수정된 회로는 낮은 전력 인자 미터라고 불립니다.
현대의 낮은 전력 인자 미터는 0.1보다 낮은 전력 인자를 측정할 때에도 높은 정확도를 제공하도록 설계되었습니다.
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