مبدأ وطرق التحديد غير المباشر لعامل القدرة في دائرة التيار المتردد

عامل الطاقة أو جيب التمام فاي، فيما يتعلق بمستخدم التيار المتردد الجيبي ، هي نسبة استهلاك الطاقة النشط P إلى إجمالي الطاقة S التي يتم توفيرها لهذا المستخدم من الشبكة.

مجموع الطاقة S.، في الحالة العامة ، يمكن تعريفه على أنه ناتج القيم الفعالة (جذر متوسط ​​التربيع) للتيار I والجهد U في الدائرة المدروسة ، والطاقة النشطة P - كما يستهلكها المستخدم بشكل لا رجعة فيه من أجل تشغيل العمل.

قوة رد الفعل Qعلى الرغم من أنها جزء من الطاقة الإجمالية ، إلا أنها لا تستهلك لأداء العمل ، ولكنها تشارك فقط في إنشاء المجالات الكهربائية والمغناطيسية المتناوبة في بعض عناصر دائرة المستخدم.

يستثني قياس عامل القدرة المباشر استخدام الأجهزة الكهروديناميكية - متر المرحلة، هناك طرق منطقية غير مباشرة تسمح لك بالفهم الرياضي بدقة لقيمة هذه الكمية الكهربائية المهمة جدًا التي تميز المستخدم في دائرة التيار المتردد الجيبية.

لنلق نظرة على البيانات طرق غير مباشرة بالتفصيل، دعونا نفهم مبدأ قياس عامل القدرة غير المباشر.

طريقة الفولتميتر ، مقياس التيار الكهربائي والواط

الواطميتر الكهروديناميكي مع المقاومة النشطة الإضافية في دائرة ملفه المتحرك يشير إلى قيمة الطاقة النشطة للغاية المستهلكة في دائرة التيار المتردد P.

إذا قمنا الآن ، باستخدام مقياس الفولتميتر ومقياس التيار الكهربائي ، بقياس متوسط ​​قيم التيار I والجهد U الذي يعمل في دائرة الحمل قيد الدراسة ، ثم بضرب هاتين المعلمتين ، سنحصل فقط على إجمالي الطاقة S .

ثم يمكن العثور بسهولة على عامل القدرة (جيب التمام) لحمل معين باستخدام الصيغة:

هنا ، إذا كنت ترغب في ذلك ، يمكنك أيضًا العثور على قيمة القوة التفاعلية Q ، المقاومة الكلية للدائرة z قانون أوم، بالإضافة إلى المقاومة النشطة والمتفاعلة ، ببساطة عن طريق بناء أو تمثيل مثلث المقاومة ، ثم استخدام نظرية فيثاغورس:

طريقة العداد و مقياس التيار الكهربائي

لاستخدام هذه الطريقة ، من الضروري تجميع دائرة يتم فيها توصيل أبسطها في سلسلة مع الحمل Z ومقياس التيار الكهربائي عداد الكهرباء هل.

لفترة معينة من الوقت t ، بترتيب من الدقيقة ، سيكون من الضروري حساب عدد دورات القرص N ، والتي ستظهر مقدار الطاقة النشطة التي يتم إنفاقها خلال وقت معين (أي ، مع الأخذ في الاعتبار عامل القوى).

هنا: عدد دورات القرص N ، المعامل k هو مقدار الطاقة لكل ثورة ، I و U هما جذر متوسط ​​التربيع للتيار والجهد على التوالي ، t هو وقت حساب الثورات ، وجيب التمام هو عامل القدرة:

بعد ذلك ، بدلاً من المستخدم المدروس Z ، يتم تضمين الحمل النشط R في الدائرة من خلال نفس العداد ، ولكن ليس بشكل مباشر ، ولكن من خلال المتغيرة R1 (تحقيق نفس التيار I كما في الحالة الأولى ، مع المستخدم Z). يتم الحفاظ على عدد دورات القرص N1 في نفس الوقت t. ولكن هنا ، نظرًا لأن الحمل نشط ، فإن جيب التمام (عامل القدرة) يساوي بالتأكيد 1. ومن ثم:

ثم يتم تسجيل نسبة دورات عداد القرص لنفس الفترة الزمنية في الحالتين الأولى والثانية. سيكون هذا جيب التمام ، أي عامل القدرة للحمل الأول (بالنسبة للحمل النشط البحت مع نفس حاضِر):

ثلاثة طريقة مقياس التيار الكهربائي

لتحديد عامل القدرة في دائرة تيار جيبية باستخدام ثلاثة أمتار ، يجب عليك أولاً تجميع الدائرة التالية:

هنا Z عبارة عن حمولة يتم تحديد عامل طاقتها و R هي حمولة نشطة بحتة.

نظرًا لأن الحمل R نشط تمامًا ، فإن التيار I1 في أي لحظة زمنية يكون في طور مع الجهد المتناوب U المطبق على هذا الحمل.في هذه الحالة ، التيار I يساوي المجموع الهندسي للتيارات I1 و I2. الآن سنبني بناءً على هذا الموقف مخططًا متجهًا للتيارات:

في الرسم البياني المتجه للتيارات ، تكون الزاوية الحادة بين التيار I1 والتيار I2 هي الزاوية فاي ، ويمكن العثور على جيب التمام (في الواقع ، قيمة عامل القدرة) من جدول قيم خاص من الدوال المثلثية أو محسوبة بالصيغة:

من هنا يمكننا التعبير عن جيب التمام ، أي عامل القدرة المطلوب:

تشير علامة عامل الطاقة الموجود («+» أو «-«) إلى طبيعة الحمل. إذا كان عامل القدرة (cosine phi) سالبًا ، يكون الحمل بالسعة بطبيعته. إذا كان عامل القدرة قيمة موجبة ، فإن طبيعة الحمل استقرائية.