交流電路中功率因數間接測定的原理和方法

功率因數或餘弦 phi，對於正弦交流電的用戶，是有功功率消耗 P 與從網絡提供給該用戶的總功率 S 的比值。

總功率，在一般情況下，可以定義為所考慮電路中電流 I 和電壓 U 的有效（均方根）值與有功功率 P 的乘積——用戶為工作的運作。

無功功率Q，雖然它是總功率的一部分，但它並不消耗做功，而只是參與在用戶電路的某些元件中產生交變電場和磁場。

除了 直接功率因數測量 使用電動裝置—— 相位計, 有相當合乎邏輯的間接方法，可以讓你在數學上準確地理解這個非常重要的電量值，它在正弦交流電路中表徵用戶。

我們來看數據 間接方法 在細節上， 讓我們了解間接功率因數測量的原理。

電壓表、電流表和瓦特表法

電動瓦特表 其動圈電路中附加有功電阻表示交流電路中消耗的極有功功率P的值。

如果現在，使用電壓表和電流表，我們測量作用在所研究負載電路中的電流 I 和電壓 U 的平均值，然後將這兩個參數相乘，我們將只得到總功率 S .

然後可以使用以下公式輕鬆找到給定負載的功率因數（餘弦 phi）：

在這裡，如果你願意，你還可以找到無功功率 Q 的值，電路的總電阻 z 歐姆定律，以及有源和無功電阻，只需構造或表示一個電阻三角形，然後使用勾股定理：

計數器和電流表法

要使用這種方法，需要組裝一個電路，其中最簡單的是與負載 Z 和電流表串聯 電錶 哇。

對於一定的時間段 t，大約一分鐘，有必要計算磁盤 N 的轉數，這將顯示在給定時間內消耗的有功能量（即，考慮到功率因數）。

式中：圓盤轉數N，係數k為每轉能量，I、U分別為有效電流和電壓，t為轉數計時時間，餘弦phi為功率因數：

然後，代替所研究的用戶 Z，有源負載 R 通過同一計數器包含在電路中，但不是直接包含在電路中，而是通過變阻器 R1（實現與第一種情況相同的電流 I，用戶 Z）。圓盤的轉數 N1 在同一時間 t 內保持不變。但在這裡，由於負載是有源的，餘弦 phi（功率因數）肯定等於 1。因此：

然後在第一種和第二種情況下記錄同一時間段內磁盤計數器的轉數比。這將是餘弦 phi，即第一個負載的功率因數（相對於具有相同負載的純有源負載）當前的）：

三電流表法

要使用三個電流表確定正弦電流電路中的功率因數，必須首先組裝以下電路：

此處 Z 為待測功率因數負載，R 為純有源負載。

由於負載R是純有源的，任何時刻的電流I1都與加在該負載上的交流電壓U同相，此時電流I等於電流I1和I2的幾何和。現在我們將基於這個位置構建一個電流矢量圖：

在電流矢量圖上，電流I1與電流I2的銳角為phi，其餘弦值（其實就是功率因數的值）可以從專門的數值表中查到三角函數或由公式計算：

從這裡我們可以表達餘弦 phi，即所需的功率因數：

找到的功率因數符號（«+» 或 «-«）將指示負載的性質。如果功率因數（餘弦 phi）為負，則負載本質上是電容性的。如果功率因數是正值，那麼負載的性質是感性的。