A váltakozó áramú áramkör teljesítménytényezőjének közvetett meghatározásának elve és módszerei

Teljesítménytényező vagy koszinusz phi, a szinuszos váltóáram felhasználójára vonatkoztatva, a P aktív teljesítményfelvétel és a hálózatról a felhasználó számára biztosított teljes S teljesítmény aránya.

Teljes teljesítmény Sáltalános esetben az adott áramkörben lévő I áram és U feszültség effektív (négyzetes középértékének), valamint a felhasználó által visszafordíthatatlanul felhasznált P aktív teljesítmény szorzataként határozható meg. a munka működése.

Meddő teljesítmény Q, bár része az összteljesítménynek, azonban nem a munkavégzésre fogyasztják, hanem csak a felhasználó áramkörének egyes elemeiben váltakozó elektromos és mágneses mezők létrehozásában vesz részt.

kivéve közvetlen teljesítménytényező mérés elektrodinamikus eszközök használata – fázismérők, vannak egészen logikus közvetett módszerek, amelyek lehetővé teszik, hogy matematikailag pontosan megértsük ennek a nagyon fontos elektromos mennyiségnek az értékét, amely egy szinuszos váltóáramú áramkörben jellemzi a felhasználót.

Nézzük az adatokat indirekt módszerek részletekben, Ismerjük meg a közvetett teljesítménytényező mérés elvét.

Voltmérő, ampermérő és wattmérő módszer

Elektrodinamikus wattmérő további aktív ellenállással a mozgó tekercs áramkörében jelzi a P AC áramkörben fogyasztott rendkívül aktív teljesítmény értékét.

Ha most egy voltmérővel és egy ampermérővel megmérjük a vizsgált terhelés áramkörében ható I áram és U feszültség átlagos értékeit, akkor ezt a két paramétert megszorozva csak az S teljes teljesítményt kapjuk. .

Ekkor egy adott terhelés teljesítménytényezője (koszinusz phi) könnyen megtalálható a képlet segítségével:

Itt, ha kívánja, megtalálhatja a Q meddőteljesítmény értékét, a z áramkör teljes ellenállását is Ohm törvénye, valamint az aktív és reaktív ellenállást, egyszerűen egy ellenállás-háromszög megszerkesztésével vagy ábrázolásával, majd a Pitagorasz-tétel használatával:

Számláló és ampermérő módszer

A módszer használatához össze kell állítani egy áramkört, amelyben a legegyszerűbb sorba van kötve a Z terheléssel és az ampermérővel villanyóra Wh.

Egy bizonyos t időtartamra, egy perc nagyságrendűre ki kell számítani az N lemez fordulatszámát, amely megmutatja az adott idő alatt elköltött aktív energia mennyiségét (azaz figyelembe véve a teljesítménytényező).

Itt: a korong N fordulatszáma, a k együttható a fordulatonkénti energia mennyisége, I és U az effektív áram és feszültség, t a fordulatok számlálásának ideje, koszinusz phi a teljesítménytényező:

Ekkor a vizsgált Z felhasználó helyett az R aktív terhelés szerepel az áramkörben ugyanazon a számlálón keresztül, de nem közvetlenül, hanem az R1 reosztáton keresztül (ugyanazt az I áramot érve el, mint az első esetben, a Z felhasználóval). Az N1 lemez fordulatszáma t ideig megmarad. De itt, mivel a terhelés aktív, a phi koszinusz (teljesítménytényező) minden bizonnyal egyenlő 1-gyel.

Ekkor az első és a második esetben ugyanarra az időtartamra rögzítjük a lemezszámláló fordulatszámának arányát, ez lesz a koszinusz phi, azaz az első terhelés teljesítménytényezője (a tisztán aktív terheléshez viszonyítva, amelyen ugyanaz jelenlegi):

Három amperméteres módszer

Egy szinuszos áramkör teljesítménytényezőjének három ampermérővel történő meghatározásához először össze kell szerelnie a következő áramkört:

Itt Z egy terhelés, amelynek teljesítménytényezőjét meg kell határozni, és R egy tisztán aktív terhelés.

Mivel az R terhelés tisztán aktív, az I1 áram bármely pillanatban fázisban van a terhelésre alkalmazott U váltakozó feszültséggel, ebben az esetben az I áram egyenlő az I1 és I2 áramok geometriai összegével. Most ebből a pozícióból építjük fel az áramok vektordiagramját:

Az áramok vektordiagramján az I1 és az I2 áram közötti hegyesszög a phi szög, amelynek koszinusza (valójában a teljesítménytényező értéke) egy speciális értéktáblázatból található. trigonometrikus függvényekből, vagy a következő képlettel számítjuk ki:

Innen fejezhetjük ki a koszinusz phi-t, vagyis a kívánt teljesítménytényezőt:

A talált teljesítménytényező előjele («+» vagy «-«) jelzi a terhelés jellegét. Ha a teljesítménytényező (koszinusz phi) negatív, a terhelés kapacitív jellegű. Ha a teljesítménytényező pozitív érték, akkor a terhelés jellege induktív.