Wattomierz o niskim współczynniku mocy: Co to jest? (I dlaczego jest używany)

Co to jest woltomierz o niskim czynniku mocy?

Woltomierz o niskim czynniku mocy to przyrząd służący do dokładnego pomiaru niskich wartości czynnika mocy. Przed przejściem do szczegółowego omówienia woltomierza o niskim czynniku mocy, musimy zrozumieć, dlaczego potrzebujemy takiego woltomierza (w porównaniu do standardowego elektrodynamometru).

Odpowiedź jest prosta: standardowy woltomierz daje nieprecyzyjne wyniki.

Istnieją dwie główne sytuacje, w których nie powinniśmy używać zwykłego woltomierza do pomiaru niskiego czynnika mocy:

1. Wartość momentu odchylenia jest bardzo niska, nawet jeśli całkowicie pobudzimy cewki prądowe i napięciowe.

2. Błędy spowodowane indukcyjnością cewki napięciowej.

Powyższe dwa powody prowadzą do bardzo nieprecyzyjnych wyników, dlatego nie należy używać normalnych lub zwykłych woltomierzy do pomiaru niskiej wartości czynnika mocy.

Jednak wprowadzając pewne modyfikacje lub dodając nowe funkcje, możemy użyć zmodyfikowanego elektrodynamometru lub woltomierza o niskim czynniku mocy do dokładnego pomiaru niskiego czynnika mocy.

Ideowo, powinniśmy zwiększyć czynnik mocy poprzez poprawę czynnika mocy. Jednak czasami nie jest możliwe uzyskanie wystarczająco wysokiego czynnika mocy (ze względu na techniczne przeszkody lub ograniczenia budżetowe).

Teraz omówimy, gdzie trzeba wprowadzić modyfikacje. Są one omawiane poniżej po kolei:

(1) Opór elektryczny zwyczajnej cewki napięciowej woltomierza jest obniżany do niskiej wartości, co powoduje zwiększenie prądu w obwodzie cewki napięciowej, co prowadzi do. W tej kategorii występują dwa przypadki, które są pokazane poniżej:

W pierwszej kategorii oba końce cewki napięciowej są podłączone do strony zasilania (czyli cewka pradowa jest szeregowo z obciążeniem). Napięcie zasilające jest równe napięciu na cewce napięciowej. W tym przypadku mamy moc pokazaną przez pierwszy woltomierz, która jest równa stratom mocy w obciążeniu plus straty mocy w cewce pradowej.

W drugiej kategorii cewka pradowa nie jest szeregowo z obciążeniem, a napięcie na cewce napięciowej nie jest równe zastosowanemu napięciu.

Napięcie na cewce napięciowej jest równe napięciu na obciążeniu. Ta moc pokazana przez drugi woltomierz jest równa stratom mocy w obciążeniu plus straty mocy w cewce napięciowej.

Z powyższych rozważań wnioskujemy, że w obu przypadkach mamy pewne błędy, stąd istnieje potrzeba wprowadzenia modyfikacji w powyższych obwodach, aby mieć minimalne błędy.

Zmodyfikowany obwód przedstawiony jest poniżej:
Użyliśmy tutaj specjalnej cewki zwanej cewką kompensacyjną, która przepuszcza prąd równy sumie dwóch prądów, czyli prądowi obciążenia plus prądowi cewki napięciowej.

Cewka napięciowa jest umieszczona tak, że pole magnetyczne wytworzone przez cewkę kompensacyjną jest przeciwstawione polu magnetycznemu wytworzonym przez cewkę napięciową, jak pokazano na powyższym schemacie obwodu.

W ten sposób pole netto jest spowodowane tylko prądem I. Dzięki temu można neutralizować błędy spowodowane przez cewkę napięciową.

(2) W obwodzie wymagana jest cewka kompensacyjna, aby stworzyć woltomierz o niskim czynniku mocy. Jest to druga modyfikacja, którą szczegółowo omówiliśmy powyżej.

(3) Teraz trzeci punkt dotyczy kompensacji indukcyjności cewki napięciowej, co można osiągnąć wprowadzając modyfikację w powyższym obwodzie.

Teraz wyprowadźmy wyrażenie dla współczynnika korekty dla indukcyjności cewki napięciowej. A z tego współczynnika korekty wyprowadzimy wyrażenie dla błędu spowodowanego indukcyjnością cewki napięciowej.

Jeśli weźmiemy pod uwagę indukcyjność cewki napięciowej, napięcie na cewce napięciowej nie jest w fazie z zastosowanym napięciem.

W tym przypadku opóźnia się o kąt

Gdzie, R to opór elektryczny szeregowy z cewką napięciową, rp to opór cewki napięciowej, z tego również wnioskujemy, że prąd w cewce pradowej opóźnia się o jakiś kąt względem prądu w cewce napięciowej. Ten kąt jest dany przez C = A – b. W tym momencie odczyt woltomierza jest dany przez

Gdzie, Rp to (rp+R) i x to kąt. Ignorując efekt indukcyjności cewki napięciowej, czyli zakładając b = 0, mamy wyrażenie dla prawdziwej mocy jako

Biorąc stosunek równań (2) i (1), mamy wyrażenie dla współczynnika korekty, jak poniżej:

A z tego współczynnika korekty błąd można obliczyć jako

Podstawiając wartość współczynnika korekty i wykonując odpowiednie przybliżenie, mamy wyrażenie na błąd jako VIsin(A)*tan(b).

Wiemy teraz, że błąd spowodowany indukcyjnością cewki napięciowej jest dany przez wyrażenie e = VIsin(A) tan(b), jeśli czynnik mocy jest niski (czyli w naszym przypadku wartość φ jest duża, więc mamy duży błąd).

Aby uniknąć tej sytuacji, podłączono zmienny opór szeregowy z kondensatorem, jak pokazano na powyższym rysunku.

Ten ostatecznie zmodyfikowany obwód nazywany jest woltomierzem o niskim czynniku mocy.

Nowoczesny woltomierz o niskim czynniku mocy jest zaprojektowany tak, aby zapewniał wysoką precyzję podczas pomiaru czynników mocy niższych niż 0,1.

Oświadczenie: Szanuj oryginał, dobre artykuły są warte udostępniania, w przypadku naruszenia praw autorskich skontaktuj się, aby usunąć.