Alternatif akım devresinde güç faktörünün dolaylı olarak belirlenmesi ilkesi ve yöntemleri

Güç faktörü veya kosinüs phi, sinüzoidal alternatif akım kullanıcısına göre, aktif güç tüketiminin P, bu kullanıcıya şebekeden sağlanan toplam güce S oranıdır.

Toplam güç S, genel durumda, dikkate alınan devredeki I akımının ve U voltajının etkin (kök ortalama kare) değerlerinin ve aktif güç P'nin - kullanıcı tarafından geri dönüşümsüz olarak tüketildiği şekliyle - ürünü olarak tanımlanabilir. işin işleyişi.

reaktif güç QBununla birlikte, toplam gücün bir parçası olmasına rağmen, iş yapmak için tüketilmez, yalnızca kullanıcı devresinin bazı öğelerinde değişen elektrik ve manyetik alanların oluşturulmasına katılır.

hariç doğrudan güç faktörü ölçümü elektrodinamik cihazların kullanımı — faz metre, kullanıcıyı sinüzoidal bir alternatif akım devresinde karakterize eden bu çok önemli elektrik miktarının değerini matematiksel olarak doğru bir şekilde anlamanıza izin veren oldukça mantıklı dolaylı yöntemler vardır.

Verilere bakalım dolaylı yöntemler Detaylarda, Dolaylı güç faktörü ölçümü ilkesini anlayalım.

Voltmetre, ampermetre ve wattmetre yöntemi

elektrodinamik wattmetre hareketli bobininin devresindeki ek aktif direnci ile AC devresinde tüketilen son derece aktif gücün değerini gösterir P.

Şimdi, bir voltmetre ve bir ampermetre kullanarak, incelenen yükün devresinde etkili olan I akımının ve U voltajının ortalama değerlerini ölçersek, o zaman bu iki parametreyi çarparak, yalnızca toplam gücü S elde ederiz. .

Ardından, belirli bir yükün güç faktörü (kosinüs phi) aşağıdaki formül kullanılarak kolayca bulunabilir:

Burada dilerseniz devrenin toplam direnci olan reaktif güç Q değerini de bulabilirsiniz. Ohm Yasası, aktif ve reaktif direncin yanı sıra, basitçe bir direnç üçgeni oluşturarak veya temsil ederek ve ardından Pisagor teoremini kullanarak:

Sayaç ve ampermetre yöntemi

Bu yöntemi kullanmak için, en basitinin Z yükü ve ampermetre ile seri bağlandığı bir devre monte etmek gerekir. elektrik ölçer ne

Belirli bir süre t için, bir dakika mertebesinde, belirli bir süre boyunca harcanan aktif enerji miktarını gösterecek olan N diskinin devir sayısını hesaplamak gerekli olacaktır (yani, dikkate alarak) güç faktörü).

Burada: diskin devir sayısı N, katsayı k devir başına enerji miktarıdır, I ve U sırasıyla rms akım ve voltajıdır, t devir sayma zamanıdır, kosinüs phi güç faktörüdür:

Daha sonra, çalışılan kullanıcı Z yerine, aktif yük R devreye aynı sayaç üzerinden dahil edilir, ancak doğrudan değil, reosta R1 aracılığıyla devreye girer (ilk durumda olduğu gibi, kullanıcı Z ile aynı akıma ulaşır). N1 diskinin devir sayısı aynı t süresi için korunur. Ancak burada yük aktif olduğu için kosinüs phi (güç faktörü) kesinlikle 1'e eşittir. Dolayısıyla:

Daha sonra disk sayacının devir oranı birinci ve ikinci durumda aynı süre için kaydedilir, bu kosinüs phi olacaktır, yani birinci yükün güç faktörü (aynı değere sahip tamamen aktif bir yüke göre) akım):

Üç ampermetre yöntemi

Üç ampermetre kullanarak sinüzoidal bir akım devresindeki güç faktörünü belirlemek için önce aşağıdaki devreyi monte etmelisiniz:

Burada Z, güç faktörü belirlenecek bir yüktür ve R tamamen aktif bir yüktür.

R yükü tamamen aktif olduğundan, I1 akımı herhangi bir anda bu yüke uygulanan alternatif gerilim U ile aynı fazdadır, bu durumda I akımı, I1 ve I2 akımlarının geometrik toplamına eşittir. Şimdi bu konuma dayalı olarak akımların bir vektör diyagramını oluşturacağız:

Akımların vektör diyagramında, akım I1 ile akım I2 arasındaki akut açı, kosinüsü (aslında güç faktörünün değeri) özel bir değerler tablosundan bulunabilen phi açısıdır. ​​trigonometrik fonksiyonların veya aşağıdaki formülle hesaplanır:

Buradan kosinüs phi'yi yani istenen güç faktörünü ifade edebiliriz:

Bulunan güç faktörünün işareti («+» veya «-«) yükün yapısını gösterecektir. Güç faktörü (kosinüs phi) negatifse, yük doğası gereği kapasitiftir. Güç faktörü pozitif bir değer ise, yükün doğası endüktiftir.