Medidor de Potência de Fator de Potência Baixo: O que é? (E Por Que é Utilizado)
O que é um Wattímetro de Fator de Potência Baixo?
Um wattímetro de fator de potência baixo é um instrumento usado para medir com precisão valores baixos de fator de potência. Antes de estudarmos mais sobre o wattímetro de fator de potência baixo, precisamos entender por que precisamos de um wattímetro de fator de potência baixo em primeiro lugar (em comparação com um eletrodinamômetro padrão)
A resposta é simples: um wattímetro padrão fornece resultados imprecisos.
Agora, existem duas situações principais em que não devemos usar um wattímetro comum para medir um fator de potência baixo:
O valor do torque de deflexão é muito baixo, mesmo quando excitamos completamente as bobinas de corrente e de pressão.
Erros devido à indutância da bobina de pressão.
As duas razões acima fornecem resultados muito imprecisos, portanto, não devemos usar wattímetros normais ou comuns para medir valores baixos de fator de potência.
No entanto, fazendo algumas modificações ou adicionando novos recursos, podemos usar um wattímetro eletrodinâmico modificado ou de fator de potência baixo para medir o fator de potência baixo com precisão.
Idealmente, aumentaríamos o fator de potência através da correção do fator de potência. Mas às vezes não é possível obter um fator de potência suficientemente alto (devido a razões técnicas ou preocupações orçamentárias).
Aqui vamos discutir onde precisamos fazer a modificação. Essas são discutidas uma por uma abaixo:
(1) A resistência elétrica da bobina de pressão do wattímetro comum é reduzida a um valor baixo, de modo que a corrente no circuito da bobina de pressão seja aumentada, levando a. Nesta categoria, surgem dois casos, diagramas que são mostrados abaixo:
Na primeira categoria, ambas as extremidades da bobina de pressão estão conectadas ao lado da alimentação (ou seja, a bobina de corrente está em série com a carga). A tensão de alimentação é igual à tensão na bobina de pressão. Portanto, neste caso, temos a potência indicada pelo primeiro wattímetro igual à perda de potência na carga mais a perda de potência na bobina de corrente.
Na segunda categoria, a bobina de corrente não está em série com a carga e a tensão na bobina de pressão não é igual à tensão aplicada.
A tensão na bobina de pressão é igual à tensão na carga. Esta potência indicada pelo segundo wattímetro é igual à perda de potência na carga mais a perda de potência na bobina de pressão.
A partir da discussão acima, concluímos que, em ambos os casos, temos algum grau de erros, portanto, há necessidade de fazer alguma modificação nos circuitos acima para ter o mínimo de erro.
O circuito modificado é mostrado abaixo:
Usamos aqui uma bobina especial chamada bobina compensadora, que carrega uma corrente igual à soma de duas correntes, ou seja, a corrente de carga mais a corrente da bobina de pressão.
A bobina de pressão é colocada de tal forma que o campo produzido pela bobina compensadora é oposto ao campo produzido pela bobina de pressão, conforme mostrado no diagrama de circuito acima.
Portanto, o campo líquido é devido apenas à corrente I. Dessa forma, os erros causados pela bobina de pressão podem ser neutralizados.
(2) Necessitamos de uma bobina compensadora no circuito para fazer o wattímetro de fator de potência baixo. É a segunda modificação que discutimos em detalhes acima.
(3) Agora, o terceiro ponto trata da compensação da indutância da bobina de pressão, que pode ser alcançada fazendo modificações no circuito acima.
Agora, vamos derivar uma expressão para o fator de correção da indutância da bobina de pressão. E a partir desse fator de correção, vamos derivar uma expressão para o erro devido à indutância da bobina de pressão.
Se considerarmos a indutância da bobina de pressão, não temos tensão na bobina de pressão em fase com a tensão aplicada.
Portanto, nesse caso, ela fica atrasada por um ângulo
Onde, R é a resistência elétrica em série com a bobina de pressão, rp é a resistência da bobina de pressão, aqui também concluímos que a corrente na bobina de corrente também está atrasada por algum ângulo com a corrente na bobina de pressão. E esse ângulo é dado por C = A – b. Neste momento, a leitura do voltímetro é dada por
Onde, Rp é (rp + R) e x é o ângulo. Se ignorarmos o efeito da indutância da bobina de pressão, ou seja, colocando b = 0, teremos a expressão para a potência verdadeira como
Ao tomar a razão das equações (2) e (1), temos a expressão para o fator de correção escrita abaixo:
E a partir desse fator de correção, o erro pode ser calculado como
Substituindo o valor do fator de correção e tomando uma aproximação adequada, temos uma expressão para o erro como VIsen(A)*tan(b).
Agora sabemos que o erro causado pela indutância da bobina de pressão é dado pela expressão e = VIsen(A) tan(b), se o fator de potência for baixo (ou seja, em nosso caso, o valor de φ é grande, portanto, temos um erro grande).
Portanto, para evitar essa situação, conectamos a resistência em série variável com um capacitor, conforme mostrado na figura acima.
Este circuito final modificado obtido é chamado de wattímetro de fator de potência baixo.
Um wattímetro de fator de potência baixo moderno é projetado de tal forma que fornece alta precisão ao medir fatores de potência, mesmo inferiores a 0,1.
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