หลักการและวิธีการกำหนดตัวประกอบกำลังทางอ้อมในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

พาวเวอร์แฟกเตอร์หรือโคไซน์พีในส่วนที่เกี่ยวกับผู้ใช้กระแสสลับไซน์คืออัตราส่วนของการใช้พลังงานที่ใช้งานอยู่ P ต่อพลังงาน S ทั้งหมดที่จ่ายให้กับผู้ใช้รายนี้จากเครือข่าย

รวมพลังสในกรณีทั่วไปสามารถกำหนดเป็นผลคูณของค่าที่มีประสิทธิภาพ (รูทค่าเฉลี่ยกำลังสอง) ของกระแส I และแรงดันไฟฟ้า U ในวงจรที่พิจารณาและพลังงานที่ใช้งาน P — ตามที่ผู้ใช้ใช้ไปอย่างถาวรสำหรับ การดำเนินงาน

พลังงานปฏิกิริยา Qแม้ว่าจะเป็นส่วนหนึ่งของพลังงานทั้งหมด แต่ก็ไม่ได้ใช้ในการทำงาน แต่มีส่วนร่วมในการสร้างสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กสลับในองค์ประกอบบางส่วนของวงจรของผู้ใช้

ยกเว้น การวัดตัวประกอบกำลังโดยตรง การใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าพลศาสตร์ — เฟสเมตรมีวิธีการทางอ้อมที่ค่อนข้างสมเหตุสมผลที่ช่วยให้คุณเข้าใจค่าของปริมาณทางไฟฟ้าที่สำคัญมากนี้ได้อย่างถูกต้องทางคณิตศาสตร์ซึ่งแสดงลักษณะของผู้ใช้ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับไซน์

ลองดูที่ข้อมูล วิธีการทางอ้อม ในรายละเอียด ให้เราเข้าใจหลักการวัดตัวประกอบกำลังทางอ้อม

วิธีโวลต์มิเตอร์ แอมมิเตอร์ และวัตต์มิเตอร์

วัตต์มิเตอร์แบบอิเล็กโทรไดนามิก ด้วยความต้านทานแบบแอคทีฟเพิ่มเติมในวงจรของขดลวดเคลื่อนที่ บ่งชี้ค่าของพลังงานที่ใช้งานมากที่ใช้ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ P

หากตอนนี้ใช้โวลต์มิเตอร์และแอมมิเตอร์วัดค่าเฉลี่ยของกระแส I และแรงดันไฟฟ้า U ที่ทำหน้าที่ในวงจรของโหลดที่ศึกษาจากนั้นคูณพารามิเตอร์ทั้งสองนี้เราจะได้เฉพาะกำลังรวม S .

จากนั้นหาตัวประกอบกำลัง (โคไซน์พี) ของโหลดที่กำหนดได้อย่างง่ายดายโดยใช้สูตร:

ที่นี่ ถ้าคุณต้องการ คุณยังสามารถหาค่าของพลังงานปฏิกิริยา Q ความต้านทานรวมของวงจร z กฎของโอห์มเช่นเดียวกับความต้านทานเชิงรุกและปฏิกิริยา โดยการสร้างหรือแสดงรูปสามเหลี่ยมแนวต้าน แล้วใช้ทฤษฎีบทพีทาโกรัส:

วิธีเคาน์เตอร์และแอมมิเตอร์

ในการใช้วิธีนี้จำเป็นต้องประกอบวงจรที่ง่ายที่สุดในอนุกรมกับโหลด Z และแอมมิเตอร์ มิเตอร์ไฟฟ้า ว.

ในช่วงระยะเวลาหนึ่ง t ตามลำดับของนาทีจำเป็นต้องคำนวณจำนวนรอบของดิสก์ N ซึ่งจะแสดงปริมาณพลังงานที่ใช้งานในช่วงเวลาที่กำหนด (เช่นโดยคำนึงถึง ตัวประกอบกำลัง)

ที่นี่: จำนวนรอบของดิสก์ N, ค่าสัมประสิทธิ์ k คือจำนวนพลังงานต่อการปฏิวัติ, I และ U คือกระแส rms และแรงดันตามลำดับ, t คือเวลาสำหรับการนับรอบ, โคไซน์พีคือตัวประกอบกำลัง:

จากนั้นแทนที่จะเป็นผู้ใช้ที่ศึกษา Z โหลดที่ใช้งานอยู่ R จะรวมอยู่ในวงจรผ่านตัวนับเดียวกัน แต่ไม่ใช่โดยตรง แต่ผ่านรีโอสแตท R1 (เพื่อให้ได้กระแส I เช่นเดียวกับในกรณีแรกกับผู้ใช้ Z) จำนวนรอบของดิสก์ N1 ยังคงอยู่ในเวลาเดียวกัน t แต่ที่นี่ เนื่องจากโหลดทำงานอยู่ โคไซน์พี (ตัวประกอบกำลัง) จึงเท่ากับ 1 อย่างแน่นอน ดังนั้น:

จากนั้นอัตราส่วนของการหมุนรอบของตัวนับดิสก์จะถูกบันทึกในช่วงเวลาเดียวกันในกรณีที่หนึ่งและสอง นี่จะเป็น cosine phi นั่นคือตัวประกอบกำลังของโหลดแรก ปัจจุบัน):

วิธีสามแอมป์มิเตอร์

ในการพิจารณาตัวประกอบกำลังในวงจรกระแสไซน์โดยใช้แอมมิเตอร์สามตัว ก่อนอื่นคุณต้องประกอบวงจรต่อไปนี้:

ที่นี่ Z คือโหลดที่ต้องกำหนดตัวประกอบกำลังและ R คือโหลดที่ใช้งานอยู่เท่านั้น

เนื่องจากโหลด R ทำงานอย่างเดียว I1 ในปัจจุบันจึงอยู่ในเฟสที่มีแรงดันไฟฟ้าสลับ U ใช้กับโหลดนี้ ในกรณีนี้ กระแส I จะเท่ากับผลรวมทางเรขาคณิตของกระแส I1 และ I2 ตอนนี้เราจะสร้างแผนภาพเวกเตอร์ของกระแสตามตำแหน่งนี้:

ในแผนภาพเวกเตอร์ของกระแสมุมเฉียบพลันระหว่าง I1 ปัจจุบันและ I2 ปัจจุบันคือมุม phi ซึ่งโคไซน์ซึ่ง (อันที่จริงคือค่าของตัวประกอบกำลัง) สามารถพบได้จากตารางค่าพิเศษ ​​ของฟังก์ชันตรีโกณมิติหรือคำนวณโดยสูตร:

จากที่นี่ เราสามารถแสดงโคไซน์พี นั่นคือ ตัวประกอบกำลังที่ต้องการ:

เครื่องหมายของตัวประกอบกำลังที่พบ («+» หรือ «-«) จะระบุลักษณะของโหลด หากตัวประกอบกำลัง (โคไซน์พี) เป็นลบ โหลดจะเป็นแบบคาปาซิตีฟโดยธรรมชาติ หากตัวประกอบกำลังเป็นค่าบวก ลักษณะของโหลดจะเป็นแบบอุปนัย