交流电路中功率因数间接测定的原理和方法

功率因数或余弦 phi，对于正弦交流电的用户，是有功功率消耗 P 与从网络提供给该用户的总功率 S 的比值。

总功率，在一般情况下，可以定义为所考虑电路中电流 I 和电压 U 的有效（均方根）值与有功功率 P 的乘积——用户为工作的运作。

无功功率Q，虽然它是总功率的一部分，但它并不消耗做功，而只是参与在用户电路的某些元件中产生交变电场和磁场。

除了 直接功率因数测量 使用电动装置—— 相位计, 有相当合乎逻辑的间接方法，可以让你在数学上准确地理解这个非常重要的电量的值，它在正弦交流电路中表征用户。

我们来看数据 间接方法 在细节上， 让我们了解间接功率因数测量的原理。

电压表、电流表和瓦特表法

电动瓦特表 其动圈电路中附加有功电阻表示交流电路中消耗的极有功功率P的值。

如果现在，使用电压表和电流表，我们测量作用在所研究负载电路中的电流 I 和电压 U 的平均值，然后将这两个参数相乘，我们将只得到总功率 S .

然后可以使用以下公式轻松找到给定负载的功率因数（余弦 phi）：

在这里，如果你愿意，你还可以找到无功功率 Q 的值，电路的总电阻 z 欧姆定律，以及有源和无功电阻，只需构造或表示一个电阻三角形，然后使用勾股定理：

计数器和电流表法

要使用这种方法，需要组装一个电路，其中最简单的是与负载 Z 和电流表串联 电表 哇。

对于一定的时间段 t，大约一分钟，有必要计算磁盘 N 的转数，这将显示在给定时间内消耗的有功能量（即，考虑到功率因数）。

式中：圆盘转数N，系数k为每转能量，I、U分别为有效电流和电压，t为转数计时时间，余弦phi为功率因数：

然后，代替所研究的用户 Z，有源负载 R 通过相同的计数器包含在电路中，但不是直接包含在电路中，而是通过变阻器 R1（实现与第一种情况相同的电流 I，用户 Z）。圆盘的转数 N1 在同一时间 t 内保持不变。但在这里，由于负载是有源的，余弦 phi（功率因数）肯定等于 1。因此：

然后在第一种和第二种情况下记录同一时间段内磁盘计数器的转数比。这将是余弦 phi，即第一个负载的功率因数（相对于具有相同负载的纯有源负载）当前的）：

三电流表法

要使用三个电流表确定正弦电流电路中的功率因数，必须首先组装以下电路：

此处 Z 为待测功率因数负载，R 为纯有源负载。

由于负载R是纯有源的，任何时刻的电流I1都与加在该负载上的交流电压U同相，此时电流I等于电流I1和I2的几何和。现在我们将基于这个位置构建一个电流矢量图：

在电流矢量图上，电流I1和电流I2的锐角为phi，其余弦值（其实就是功率因数的值）可以从专门的数值表中查到三角函数或由公式计算：

从这里我们可以表达余弦 phi，即所需的功率因数：

找到的功率因数符号（«+» 或 «-«）将指示负载的性质。如果功率因数（余弦 phi）为负，则负载本质上是电容性的。如果功率因数是正值，那么负载的性质是感性的。