Princippet og metoderne til indirekte bestemmelse af effektfaktoren i vekselstrømkredsløbet

Effektfaktor eller cosinus phi, med hensyn til brugeren af ​​sinusformet vekselstrøm, er forholdet mellem det aktive strømforbrug P og den samlede effekt S, der leveres til denne bruger fra netværket.

Samlet effekt S, i det generelle tilfælde, kan defineres som produktet af de effektive (root mean square) værdier af strømmen I og spændingen U i det betragtede kredsløb og den aktive effekt P - som irreversibelt forbrugt af brugeren for drift af arbejdet.

Reaktiv effekt Q, selvom det er en del af den samlede effekt, forbruges det dog ikke til at udføre arbejde, men deltager kun i skabelsen af ​​vekslende elektriske og magnetiske felter i nogle elementer af brugerens kredsløb.

undtagen direkte effektfaktormåling brug af elektrodynamiske anordninger — fasemålere, der er ret logiske indirekte metoder, der giver dig mulighed for matematisk nøjagtigt at forstå værdien af ​​denne meget vigtige elektriske størrelse, der karakteriserer brugeren i et sinusformet vekselstrømkredsløb.

Lad os se på dataene indirekte metoder i detaljer, Lad os forstå princippet om indirekte effektfaktormåling.

Voltmeter, amperemeter og wattmeter metode

Elektrodynamisk wattmåler med yderligere aktiv modstand i kredsløbet af dens bevægelige spole angiver værdien af ​​ekstremt aktiv effekt, der forbruges i AC-kredsløbet P.

Hvis vi nu ved hjælp af et voltmeter og et amperemeter måler gennemsnitsværdierne af strømmen I og spændingen U, der virker i kredsløbet for den undersøgte belastning, vil vi ved at gange disse to parametre kun få den samlede effekt S .

Så kan effektfaktoren (cosinus phi) for en given belastning let findes ved hjælp af formlen:

Her kan du, hvis du ønsker det, også finde værdien af ​​den reaktive effekt Q, den samlede modstand af kredsløbet z Ohms lov, såvel som aktiv og reaktiv modstand, blot ved at konstruere eller repræsentere en modstandstrekant og derefter bruge Pythagoras sætning:

Tæller og amperemeter metode

For at bruge denne metode er det nødvendigt at samle et kredsløb, hvor det enkleste er forbundet i serie med belastningen Z og amperemeteret elmåler W h.

I et vist tidsrum t, af størrelsesordenen et minut, vil det være nødvendigt at beregne antallet af omdrejninger af skiven N, som vil vise mængden af ​​aktiv energi brugt i løbet af en given tid (dvs. under hensyntagen til magtfaktor).

Her: antallet af omdrejninger af skiven N, koefficienten k er mængden af ​​energi pr. omdrejning, I og U er henholdsvis rms strøm og spænding, t er tidspunktet for at tælle omdrejningerne, cosinus phi er effektfaktoren:

Så, i stedet for den undersøgte bruger Z, er den aktive belastning R inkluderet i kredsløbet gennem den samme tæller, men ikke direkte, men gennem reostaten R1 (opnår den samme strøm I som i det første tilfælde med brugeren Z). Antallet af omdrejninger af skiven N1 opretholdes i samme tid t. Men her, da belastningen er aktiv, er cosinus phi (potensfaktor) bestemt lig med 1. Derfor:

Derefter registreres forholdet mellem omdrejninger af disktælleren i samme tidsrum i første og andet tilfælde. Dette vil være cosinus phi, det vil sige effektfaktoren for den første belastning (i forhold til en rent aktiv belastning med samme nuværende):

Tre amperemeter metode

For at bestemme effektfaktoren i et sinusformet strømkredsløb ved hjælp af tre amperetre, skal du først samle følgende kredsløb:

Her er Z en belastning, hvis effektfaktor skal bestemmes, og R er en rent aktiv belastning.

Da belastningen R er rent aktiv, er strømmen I1 på ethvert tidspunkt i fase med vekselspændingen U, der påføres denne belastning. I dette tilfælde er strømmen I lig med den geometriske sum af strømmene I1 og I2. Nu vil vi baseret på denne position bygge et vektordiagram af strømmene:

På vektordiagrammet for strømmene er den spidse vinkel mellem strømmen I1 og strømmen I2 vinklen phi, hvis cosinus (faktisk værdien af ​​effektfaktoren) kan findes fra en speciel værditabel af trigonometriske funktioner eller beregnet ved formlen:

Herfra kan vi udtrykke cosinus phi, det vil sige den ønskede effektfaktor:

Tegnet for den fundne effektfaktor («+» eller «-«) vil angive belastningens art. Hvis effektfaktoren (cosinus phi) er negativ, er belastningen kapacitiv af natur. Hvis effektfaktoren er en positiv værdi, er belastningens art induktiv.