Электродинамические и ферродинамические фазометры

Измеряя ток, напряжение и мощность цепи переменного тока, можно коэффициент мощности ее определить по формуле . Этот способ измерения не точен, имеет ряд недостатков и применяется редко. Коэффициент мощности обычно измеряется фазометрами. Применяются электродинамические, ферродинамические и электромагнитные фазометры.

Рис. 3.6.1. Схема электродинамического фазометра

Рис. 3.6.2. Векторная диаграмма электродинамического фазометра

Рис. 3.6.3. Параллельная цепь фазометра типа ЭЛФ

Электродинамический фазометр представляет собой логометр. Неподвижная катушка его является катушкой тока (рис. 3.6.1). Подвижные катушки вместе с добавочными резисторами образуют две параллельные ветви цепи напряжения. В одной из этих ветвей ток I₁ совпадает по фазе с напряжением, так как добавочный резистор имеет активное R_д сопротивление. В другой ветви ток I₂ отстает по фазе от напряжения на 90° (рис. 3.6.2), так как добавочный резистор (рис. 3.6.1) имеет реактивное сопротивление Х_Lд. Угол поворота подвижной части логометра

. При постоянных сопротивлениях параллельных ветвей неизменно отношение токов I₂ и I₁; при этом

,

т.е. угол поворота подвижной части фазометра зависит от угла j сдвига фаз между током и напряжением цепи. Шкала фазометра градуируется в единицах угла j или cos j.

Показания электродинамического фазометра зависят от частоты, так как при ее изменении сопротивление резистора (R_д) первой ветви остается неизменным, а второй ветви (Х_Lд = wL_д) изменяется. Влияние частоты уменьшают, например, в фазометре типа ЭЛФ следующим образом.

Вторая подвижная катушка фазометра (рис. 3.6.3) выполняется из двух одинаковых секций. Последовательно с первой секцией включается добавочная индуктивность wL_д, ток в ней отстает от напряжения примерно на ¼ периода. Последовательно со второй секцией включен добавочный конденсатор с сопротивлением 1/wС_д = wL_д, и ток в ней опережает напряжение на ¼ периода. Так как две секции включены встречно и одинаковые токи находятся в противофазе, то взаимодействие их с током неподвижной катушки вызывает два вращающих момента, равных по модулю и знаку. При изменении частоты, например при ее уменьшении, увеличение тока в первой секции (U/wL_д) компенсируется уменьшением тока во второй секции (UwС_д). Вследствие этого изменение частоты в известных границах не вызывает изменений показаний фазометра.

Электродинамические фазометры трехфазного тока имеют аналогичное устройство, но в двух параллельных ветвях их включены одинаковые активные добавочные резисторы R_д, так как эти ветви включаются на линейные напряжения, сдвинутые по фазе на 60°, например U_АВ и U_АС (рис. 3.6.4). По этому принципу устроены электродинамические фазометры типа Д510. Рассмотренные фазометры можно применять только при симметричной системе напряжений и токов. Показания их не зависят от частоты.

Рис. 3.6.4. Схема включения трехфазного электродинамического фазометра

Рис. 3.6.5. Схема ферродинамического фазометра типа Д342

Рис. 3.6.6. Устройство (а, б) и схема соединения (в) электромагнитного фазометра

Рис. 3.6.7 Фазоуказатель типа И 517

Схема ферродинамического щитового фазометра типа Д342 дана на рис. 3.6.5. Она отличается от предыдущей двумя добавочными резисторами R_В и R_С, что позволяет уменьшить угол сдвига между напряжениями на параллельных катушках и соответственно расширить пределы измерения угла сдвига.