Принципът и методите за непряко определяне на коефициента на мощност в променливотоковата верига

Коефициент на мощност или косинус фи, по отношение на потребителя на синусоидален променлив ток, е съотношението на консумацията на активна мощност P към общата мощност S, която се доставя на този потребител от мрежата.

Обща мощност S, в общия случай, може да се определи като произведение на ефективните (среднеквадратични) стойности на тока I и напрежението U в разглежданата верига, и активната мощност P — като безвъзвратно консумирана от потребителя за работата на работа.

Реактивна мощност Q, въпреки че е част от общата мощност, обаче, тя не се консумира за извършване на работа, а участва само в създаването на променливи електрически и магнитни полета в някои елементи от веригата на потребителя.

с изключение директно измерване на коефициента на мощност използване на електродинамични устройства — фазомери, има доста логични косвени методи, които ви позволяват математически точно да разберете стойността на това толкова важно електрическо количество, което характеризира потребителя в синусоидална верига на променлив ток.

Нека да разгледаме данните косвени методи в детайли, Нека разберем принципа на непряко измерване на фактора на мощността.

Метод на волтметър, амперметър и ватметър

Електродинамичен ватметър с допълнително активно съпротивление във веригата на своята подвижна бобина показва стойността на изключително активна мощност, консумирана във веригата на променлив ток P.

Ако сега, използвайки волтметър и амперметър, измерваме средносрочните стойности на тока I и напрежението U, действащи във веригата на изследваното натоварване, тогава умножавайки тези два параметъра, ще получим само общата мощност S.

Тогава коефициентът на мощност (косинус фи) на даден товар може лесно да се намери с помощта на формулата:

Тук, ако желаете, можете да намерите и стойността на реактивната мощност Q, общото съпротивление на веригата z Законът на Ом, както и активно и реактивно съпротивление, просто чрез изграждане или представяне на триъгълник на съпротивленията, а след това с помощта на питагорейската теорема:

Метод на брояч и амперметър

За да се използва този метод, е необходимо да се събере верига, в която най -простият е свързан последователно с товара Z и амперметъра електромер Wh.

За определен период от време t, от порядъка на минута, ще бъде необходимо да се изчисли броят на оборотите на диска N, който ще покаже количеството активна енергия, изразходвано през дадено време (т.е. като се вземе предвид фактор на мощността).

Тук: броят на оборотите на диска N, коефициентът k е количеството енергия на оборот, I и U са средно-квадратен ток и напрежение съответно, t е времето за броене на оборотите, косинус phi е мощността фактор:

След това, вместо изследвания потребител Z, активният товар R се включва във веригата през същия брояч, но не директно, а през реостата R1 (постигайки същия ток I като в първия случай, с потребителя Z) . Броят на оборотите на диска N1 се поддържа за същото време t. Но тук, тъй като натоварването е активно, косинусът phi (коефициент на мощност) със сигурност е равен на 1. Следователно:

След това се записва съотношението на оборотите на брояча на диска за същия период от време в първия и втория случай.Това ще бъде косинус фи, тоест фактор на мощността на първия товар (спрямо чисто активен товар със същия ток):

Метод с три амперметъра

За да определите коефициента на мощност в синусоидална токова верига с помощта на три амперметра, първо трябва да сглобите следната верига:

Тук Z е консуматор, чийто коефициент на мощност трябва да бъде определен, а R е чисто активен товар.

Тъй като натоварването R е чисто активно, токът I1 във всеки момент от времето е във фаза с променливото напрежение U, приложено към този потребител.В този случай токът I е равен на геометричната сума на токовете I1 и I2. Сега ще изградим въз основа на тази позиция векторна диаграма на токовете:

На векторната диаграма на токовете острият ъгъл между тока I1 и тока I2 е ъгълът phi, косинусът на който (всъщност стойността на коефициента на мощност) може да се намери от специална таблица със стойности на тригонометрични функции или изчислени по формулата:

От тук можем да изразим косинус фи, тоест желания коефициент на мощност:

Знакът на намерения коефициент на мощност («+» или «-«) ще показва характера на товара. Ако коефициентът на мощност (косинус фи) е отрицателен, натоварването има капацитивен характер. Ако коефициентът на мощност е положителна стойност, тогава естеството на товара е индуктивно.