Prinsip dan metode penentuan faktor daya tidak langsung dalam rangkaian arus bolak-balik

Faktor daya atau kosinus phi, sehubungan dengan pengguna arus bolak-balik sinusoidal, adalah rasio konsumsi daya aktif P terhadap total daya S yang disuplai ke pengguna ini dari jaringan.

Daya total S, dalam kasus umum, dapat didefinisikan sebagai produk dari nilai efektif (kuadrat rata-rata akar) dari arus I dan tegangan U dalam rangkaian yang dipertimbangkan, dan daya aktif P — sebagai konsumsi yang tidak dapat diubah oleh pengguna untuk pengoperasian pekerjaan.

Daya reaktif Q, meskipun itu adalah bagian dari daya total, namun tidak dikonsumsi untuk melakukan pekerjaan, tetapi hanya berpartisipasi dalam penciptaan medan listrik dan magnet bolak-balik di beberapa elemen sirkuit pengguna.

kecuali pengukuran faktor daya langsung penggunaan perangkat elektrodinamik - meter fase, ada metode tidak langsung yang cukup logis yang memungkinkan Anda untuk memahami secara matematis secara akurat nilai kuantitas listrik yang sangat penting ini yang menjadi ciri pengguna dalam rangkaian arus bolak-balik sinusoidal.

Mari kita lihat datanya metode tidak langsung secara detail, Mari kita pahami prinsip pengukuran faktor daya tidak langsung.

Metode voltmeter, ammeter dan wattmeter

Wattmeter elektrodinamik dengan resistansi aktif tambahan di sirkuit kumparan bergeraknya menunjukkan nilai daya yang sangat aktif yang dikonsumsi di sirkuit AC P.

Jika sekarang, dengan menggunakan voltmeter dan ammeter, kita mengukur nilai rata-rata arus I dan tegangan U yang bekerja di rangkaian beban yang diteliti, maka dengan mengalikan kedua parameter ini, kita hanya akan mendapatkan daya total S .

Maka faktor daya (cosinus phi) dari beban yang diberikan dapat dengan mudah ditemukan menggunakan rumus:

Di sini, jika mau, Anda juga dapat menemukan nilai daya reaktif Q, resistansi total rangkaian z Hukum Ohm, serta resistansi aktif dan reaktif, cukup dengan membuat atau merepresentasikan segitiga resistansi, lalu menggunakan teorema Pythagoras:

Metode counter dan ammeter

Untuk menggunakan metode ini, perlu untuk merakit sirkuit di mana yang paling sederhana dihubungkan secara seri dengan beban Z dan ammeter. meteran listrik Wh.

Untuk jangka waktu t tertentu, dalam urutan satu menit, perlu untuk menghitung jumlah putaran cakram N, yang akan menunjukkan jumlah energi aktif yang dihabiskan selama waktu tertentu (yaitu, dengan mempertimbangkan faktor kekuatan).

Di sini: jumlah putaran piringan N, koefisien k adalah jumlah energi per putaran, I dan U masing-masing adalah arus dan tegangan rms, t adalah waktu untuk menghitung putaran, cosinus phi adalah faktor daya:

Kemudian, alih-alih pengguna yang dipelajari Z, beban aktif R dimasukkan ke dalam rangkaian melalui penghitung yang sama, tetapi tidak secara langsung, tetapi melalui rheostat R1 (mencapai arus I yang sama seperti pada kasus pertama, dengan pengguna Z). Jumlah putaran disk N1 dipertahankan untuk waktu t yang sama. Tapi di sini, karena bebannya aktif, cosinus phi (faktor daya) pasti sama dengan 1. Oleh karena itu:

Kemudian rasio putaran penghitung disk dicatat untuk periode waktu yang sama dalam kasus pertama dan kedua Ini akan menjadi cosinus phi, yaitu faktor daya dari beban pertama (relatif terhadap beban aktif murni dengan beban yang sama saat ini):

Metode tiga amperemeter

Untuk menentukan faktor daya dalam rangkaian arus sinusoidal menggunakan tiga amperemeter, Anda harus terlebih dahulu merakit rangkaian berikut:

Di sini Z adalah beban yang faktor dayanya akan ditentukan dan R adalah beban aktif murni.

Karena beban R murni aktif, arus I1 setiap saat sefase dengan tegangan bolak-balik U yang diterapkan pada beban ini. Dalam hal ini, arus I sama dengan jumlah geometrik arus I1 dan I2. Sekarang kita akan membangun diagram vektor arus berdasarkan posisi ini:

Pada diagram vektor arus, sudut akut antara arus I1 dan arus I2 adalah sudut phi, yang kosinusnya (sebenarnya, nilai faktor daya) dapat ditemukan dari tabel nilai khusus ​​dari fungsi trigonometri atau dihitung dengan rumus:

Dari sini kita dapat menyatakan cosinus phi, yaitu faktor daya yang diinginkan:

Tanda faktor daya yang ditemukan («+» atau «-«) akan menunjukkan sifat beban. Jika faktor daya (cosine phi) negatif, beban bersifat kapasitif. Jika faktor daya bernilai positif, maka sifat bebannya adalah induktif.