Princip a metody nepřímého stanovení účiníku v obvodu střídavého proudu

Účiník nebo kosinus phi, vzhledem k uživateli sinusového střídavého proudu, je poměr činného příkonu P k celkovému výkonu S, který je tomuto uživateli dodáván ze sítě.

Celkový výkon Slze v obecném případě definovat jako součin efektivních (odmocnina) hodnot proudu I a napětí U v uvažovaném obvodu a činného výkonu P — nevratně spotřebovaného uživatelem za provoz prac.

Jalový výkon Q, je sice součástí celkového výkonu, nespotřebovává se však k výkonu práce, ale podílí se pouze na vytváření střídavých elektrických a magnetických polí v některých prvcích obvodu uživatele.

až na přímé měření účiníku použití elektrodynamických zařízení — fázové měřiče, existují celkem logické nepřímé metody, které umožňují matematicky přesně pochopit hodnotu této velmi důležité elektrické veličiny, která charakterizuje uživatele v sinusovém obvodu střídavého proudu.

Podívejme se na data nepřímé metody v detailech, Pochopme princip nepřímého měření účiníku.

Metoda voltmetru, ampérmetru a wattmetru

Elektrodynamický wattmetr s přídavným aktivním odporem v obvodu jeho pohyblivé cívky udává hodnotu extrémně činného výkonu spotřebovaného ve střídavém obvodu P.

Pokud nyní pomocí voltmetru a ampérmetru změříme průměrné hodnoty proudu I a napětí U působícího v obvodu studované zátěže, pak vynásobením těchto dvou parametrů získáme pouze celkový výkon S .

Pak lze účiník (cosinus phi) dané zátěže snadno zjistit pomocí vzorce:

Zde, chcete-li, můžete také zjistit hodnotu jalového výkonu Q, celkového odporu obvodu z Ohmův zákon, stejně jako aktivní a reaktivní odpor, jednoduše sestrojením nebo znázorněním odporového trojúhelníku a poté pomocí Pythagorovy věty:

Metoda čítače a ampérmetru

Pro použití této metody je nutné sestavit obvod, ve kterém je nejjednodušší zapojen do série se zátěží Z a ampérmetrem elektroměr Wh.

Za určitý časový úsek t, řádově minutu, bude nutné vypočítat počet otáček disku N, který ukáže množství činné energie vynaložené za daný čas (tj. s přihlédnutím k faktor síly).

Zde: počet otáček disku N, koeficient k je množství energie na otáčku, I a U jsou efektivní proud a napětí, t je čas pro počítání otáček, cosinus phi je účiník:

Poté se místo studovaného uživatele Z do obvodu zařadí aktivní zátěž R přes stejný čítač, ale ne přímo, ale přes reostat R1 (s dosažením stejného proudu I jako v prvním případě s uživatelem Z). Počet otáček kotouče N1 je zachován po stejnou dobu t. Ale tady, protože zátěž je aktivní, kosinus fí (účiník) je jistě roven 1. Proto:

Poté se za stejnou dobu zaznamenává poměr otáček diskového čítače v prvním a druhém případě, což bude kosinus fí, tedy účiník první zátěže (vzhledem k čistě aktivní zátěži se stejnou zátěží). aktuální):

Metoda tří ampérmetrů

Chcete-li určit účiník v obvodu sinusového proudu pomocí tří ampérmetrů, musíte nejprve sestavit následující obvod:

Zde Z je zátěž, jejíž účiník má být určen, a R je čistě aktivní zátěž.

Vzhledem k tomu, že zátěž R je čistě aktivní, je proud I1 v každém okamžiku ve fázi se střídavým napětím U aplikovaným na tuto zátěž. V tomto případě je proud I roven geometrickému součtu proudů I1 a I2. Nyní na základě této pozice sestavíme vektorový diagram proudů:

Na vektorovém diagramu proudů je ostrý úhel mezi proudem I1 a proudem I2 úhel phi, jehož kosinus (ve skutečnosti hodnotu účiníku) lze nalézt ze speciální tabulky hodnot. goniometrických funkcí nebo vypočítaných podle vzorce:

Odtud můžeme vyjádřit kosinus fí, tedy požadovaný účiník:

Znaménko nalezeného účiníku («+» nebo «-«) bude indikovat povahu zátěže. Pokud je účiník (kosinus phi) záporný, je zátěž kapacitní povahy. Pokud je účiník kladná hodnota, pak je charakter zátěže induktivní.