Prinsip dan kaedah penentuan tidak langsung faktor kuasa dalam litar arus ulang-alik

Faktor kuasa atau kosinus phi, berkenaan dengan pengguna arus ulang alik sinusoidal, ialah nisbah penggunaan kuasa aktif P kepada jumlah kuasa S yang dibekalkan kepada pengguna ini daripada rangkaian.

Jumlah kuasa S, dalam kes umum, boleh ditakrifkan sebagai hasil daripada nilai berkesan (min kuasa dua akar) semasa I dan voltan U dalam litar yang dipertimbangkan, dan kuasa aktif P — seperti yang digunakan secara tidak boleh balik oleh pengguna untuk pengendalian kerja.

Kuasa reaktif Q, walaupun ia adalah sebahagian daripada jumlah kuasa, bagaimanapun, ia tidak digunakan untuk melaksanakan kerja, tetapi hanya mengambil bahagian dalam penciptaan medan elektrik dan magnet berselang-seli dalam beberapa elemen litar pengguna.

kecuali pengukuran faktor kuasa langsung penggunaan peranti elektrodinamik - meter fasa, terdapat kaedah tidak langsung yang agak logik yang membolehkan anda memahami secara matematik dengan tepat nilai kuantiti elektrik yang sangat penting ini yang mencirikan pengguna dalam litar arus ulang-alik sinusoidal.

Mari lihat data kaedah tidak langsung dalam butiran, Marilah kita memahami prinsip pengukuran faktor kuasa tidak langsung.

Kaedah voltmeter, ammeter dan wattmeter

Wattmeter elektrodinamik dengan rintangan aktif tambahan dalam litar gegelung bergeraknya menunjukkan nilai kuasa yang sangat aktif yang digunakan dalam litar AC P.

Jika sekarang, menggunakan voltmeter dan ammeter, kita mengukur nilai purata arus I dan voltan U yang bertindak dalam litar beban yang sedang dikaji, maka dengan mendarabkan kedua-dua parameter ini, kita hanya akan mendapat jumlah kuasa S. .

Kemudian faktor kuasa (kosinus phi) bagi beban tertentu boleh didapati dengan mudah menggunakan formula:

Di sini, jika anda mahu, anda juga boleh mencari nilai kuasa reaktif Q, jumlah rintangan litar z Hukum Ohm, serta rintangan aktif dan reaktif, hanya dengan membina atau mewakili segi tiga rintangan, dan kemudian menggunakan teorem Pythagoras:

Kaedah pembilang dan ammeter

Untuk menggunakan kaedah ini, adalah perlu untuk memasang litar di mana yang paling mudah disambungkan secara bersiri dengan beban Z dan ammeter. meter elektrik Wh.

Untuk tempoh masa tertentu t, daripada tertib seminit, adalah perlu untuk mengira bilangan pusingan cakera N, yang akan menunjukkan jumlah tenaga aktif yang dibelanjakan dalam masa tertentu (iaitu, mengambil kira faktor kuasa).

Di sini: bilangan pusingan cakera N, pekali k ialah jumlah tenaga setiap revolusi, I dan U ialah arus rms dan voltan masing-masing, t ialah masa untuk mengira revolusi, kosinus phi ialah faktor kuasa:

Kemudian, bukannya pengguna Z yang dikaji, beban aktif R dimasukkan ke dalam litar melalui kaunter yang sama, tetapi tidak secara langsung, tetapi melalui rheostat R1 (mencapai arus I yang sama seperti dalam kes pertama, dengan pengguna Z). Bilangan pusingan cakera N1 dikekalkan pada masa yang sama t. Tetapi di sini, kerana beban aktif, kosinus phi (faktor kuasa) pastinya sama dengan 1. Oleh itu:

Kemudian nisbah pusingan pembilang cakera direkodkan untuk tempoh masa yang sama dalam kes pertama dan kedua. Ini akan menjadi phi kosinus, iaitu faktor kuasa beban pertama (berbanding dengan beban aktif semata-mata dengan beban yang sama. semasa):

Kaedah tiga ammeter

Untuk menentukan faktor kuasa dalam litar arus sinusoidal menggunakan tiga ammeter, anda mesti memasang litar berikut terlebih dahulu:

Di sini Z ialah beban yang faktor kuasanya akan ditentukan dan R ialah beban aktif semata-mata.

Memandangkan beban R adalah aktif semata-mata, arus I1 pada bila-bila masa berada dalam fasa dengan voltan ulang-alik U digunakan untuk beban ini. Dalam kes ini, arus I adalah sama dengan jumlah geometri arus I1 dan I2. Sekarang kita akan membina berdasarkan kedudukan ini gambarajah vektor arus:

Pada gambarajah vektor arus, sudut akut antara I1 semasa dan I2 semasa ialah sudut phi, kosinus yang (sebenarnya, nilai faktor kuasa) boleh didapati dari jadual nilai khas fungsi trigonometri atau dikira dengan formula:

Dari sini kita boleh menyatakan kosinus phi, iaitu faktor kuasa yang dikehendaki:

Tanda faktor kuasa yang ditemui («+» atau «-«) akan menunjukkan sifat beban. Jika faktor kuasa (kosinus phi) adalah negatif, beban adalah bersifat kapasitif. Jika faktor kuasa adalah nilai positif, maka sifat beban adalah induktif.