MASURAREA FACTORULUI DE PUTERE SI A DEFAZAJULUI

MASURAREA FACTORULUI DE PUTERE SI A DEFAZAJULUI

10.1. MASURAREA FACTORULUI DE PUTERE

Factorul de putere, definit ca raport intre puterea activa P si puterea aparenta S, este o marime urmarita sistematic in instalatiile energetice, oferind informatii asupra economicitatii transportului, distributiei si utilizarii energiei electrice.

Masurarea indirecta a factorului de putere

In regim sinusoidal monofazat factorul de putere se confunda cu cosinusul unghiului de defazaj dintre curent si tensiune:

Din aceasta definitie rezulta schema de masurare indirecta a factorului de putere, schema ce utilizeaza un ampermetru, un voltmetru si un wattmetru (Fig.10.1).

Exactitatea metodei este limitata de neglijarea consumurilor proprii ale aparatelor ca si de erorile limita de masurare ale acestora.

In circuite trifazate alimentate cu tensiuni simetrice si parcurse de curenti echilibrati, factorul de putere se determina cu relatia:

unde:

U - tensiunea de faza.

In cazul circuitelor trifazate fara conductor neutru, cu tensiuni simetrice si curenti echilibrati, factorul de putere poate fi determinat din indicatiile celor doua wattmetre, fara a masura curentii si tensiunile. Deoarece:

rezulta expresia pentru calculul factorului de putere:

Aceasta metoda este utilizata in special la incercarile masinilor electrice de curent alternativ.

Metoda industriala cea mai raspandita pentru masurarea factorului de putere in circuite trifazate se bazeaza pe indicatiile contoarelor de energie electrica.

Pe un interval scurt de timp se determina factorul de putere instantaneu, functie de numarul de rotatii efectuate de discurile celor doua contoare ( in intervalele de timp () corespunzatore. Deoarece:

iar energiile, in functie de numarul de rotatii si de constantele () celor doua contoare, se exprima prin:

Expresia de calcul pentru factorul de putere este:

Tot din indicatiile celor doua tipuri de contoare se poate determina si factorul de putere mediu, pe un interval lung de timp (saptamana, luna etc.). Indicatiile contoarelor fiind si , rezulta ca factorul de putere se obtine din relatia:

Masurarea directa a factorului de putere

Cosfimetrul electrodinamic monofazat este aparatul destinat masurarii factorului de putere in circuite monofazate de curent alternativ. El este realizat pe baza unui instrument electrodinamic de tip logometric ( Fig.10.3). Bobina fixa, parcursa de curentul din circuit, este formata din doua jumatati identice, montate in serie. Cele doua bobine mobile 1 si 2 sunt fixate rigid pe axul sistemului mobil si au intre ele un unghi de p/2. In serie cu bobina mobila 1 este conectata o rezistenta R neinductiva, de valoare mult mai mare in comparatie cu reactanta sa, incat curentul este in faza cu tensiunea de alimentare a circuitului. Inductanta L montata in serie cu bobina mobila 2 face ca acest circuit sa fie considerat pur inductiv, deci curentul este defazat cu p/2 in urma tensiunii aplicate. Daca tensiunea si curentul sunt definite prin relatiile:

pentru curentii prin bobinele mobile rezulta expresiile:

Fig.10.3. Cosfimetru electrodinamic monofazat.

Bobina mobila 1 va fi supusa unui cuplu activ mediu :

Similar, bobina mobila 2 va fi supusa unui cuplu activ mediu:

La echilibrul echipajului mobil se poate scrie relatia:

=   

rezultand o dependenta intre deviatia acului indicator si defazajul din circuit:

Relatia de mai sus arata ca deviatia aparatului este functie de defazajul existent in circuit, deci aparatul este un cosfimetru. Scara aparatului nu este liniara, dar prin alegerea convenabila a parametrilor din relatia lui k se poate realiza o neliniaritate dorita, de exemplu, o extensie in domeniul.Cadranul aparatului poate fi bilateral, inductiv si capacitiv; unele cosfimetre se construiesc cu 4 cadrane, pentru indicarea factorului de putere in anumite puncte ale retelelor de transport, unde energia poate circula in ambele sensuri.