Wie ist der Teil des Leistungsfaktors beim Ablesen des Wattmeters beteiligt?

Diese Art von Wattmeter arbeitet nicht direkt mit dem Leistungsfaktor. Es mittelt die momentane Spannung mal Strom. Die Kraft auf die Nadel ist proportional zur Spannung mal dem Strom, der die Momentanleistung ist. Eine Feder bewirkt, dass die Nadel bei aufgebrachter Kraft linear ausgelenkt wird. Die Trägheit der Nadel mittelt das momentane Produkt aus Strom und Spannung, zeigt also die durchschnittliche Wirkleistung.

Wenn Spannung und Strom um 90° phasenverschoben sind (Leistungsfaktor = 0), dann wäre die Leistung für die halbe Periode positiv und für die halbe Periode negativ. Wenn das Messgerät für normale Netzfrequenzen ausgelegt ist, reagiert der mechanische Mechanismus nicht auf die einzelnen Halbwellen von 50 oder 60 Hz, sondern zeigt Ihnen die tiefpassgefilterte Leistung mit einer deutlich längeren Zeitkonstante als einzelne Leistungszyklen. Bei einem Leistungsfaktor von 0 ist dieser Durchschnitt 0 und das Messgerät zeigt 0 an.

Wenn Sie die RMS-Spannung und den Strom separat messen und dann multiplizieren, erhalten Sie den VA-Wert (Größe der Leistung einschließlich Real- und Imaginärteil). Sie können die vom Messgerät angezeigte Wirkleistung durch den VA-Wert dividieren, um den Leistungsfaktor zu erhalten.

Auch dieses Messgerät befasst sich nicht direkt mit dem Leistungsfaktor. Es misst die Wirkleistung, die auf die Grundprinzipien zurückgeht, und ob die Spannungs- und Stromsignale Sinussignale sind oder nicht.

Übrigens funktioniert der Stromzähler an Ihrem Haus nach dem gleichen Grundprinzip. Anstatt eine Nadel gegen eine Feder auszulenken, bewirkt die Kraft zwischen den Spannungs- und Stromspulen, dass sich ein kleiner Motor dreht. Die Gesamtzahl der Umdrehungen ist das Zeitintegral der Leistung oder der gelieferten Gesamtenergie. Eine Reihe von Zahnrädern dreht verschiedene beschriftete Zifferblätter, so dass dieses Integral akkumuliert und angezeigt werden kann, damit der Zähler jeden Monat die Summe ablesen kann. Neuere Zähler senden den kumulierten Messwert automatisch über verschiedene Kommunikationsmittel an das Energieversorgungsunternehmen.

Aber die wirkliche Leistung, die das Wattmeter misst, ist V×I×cos(ϕ)

Nicht wahr.

Wenn Sie Gleichstrom messen würden, könnten Sie eine sofortige Messung von Spannung und Strom durchführen und Strom erhalten. Sie können dies mehrmals hintereinander tun, um einen besseren Durchschnitt zu erhalten (sollte die Last und damit der Strom zyklisch sein).

Das Wattmeter führt eine "Multiplikation" (und Mittelwertbildung) in den Magnetfeldern und der Trägheit der Mechanik durch. Es misst keine RMS-Werte und berechnet keinen Leistungsfaktor - es multipliziert und mittelt nur (und natürlich funktioniert diese Art von Wattmeter mit Gleichstrom).

Wo ist hier der Leistungsfaktor beteiligt? Dies ist nicht der Fall, denn wenn die Gleichspannung stabil ist und der Strom eine sinusförmige Wellenform ist, die auf einem Gleichspannungspegel eingeprägt ist, besteht überhaupt keine Phasenbeziehung zwischen Volt und Ampere.

Wenn also Spannung und Strom sinusförmig sind, berücksichtigt das Wattmeter dann auf magische Weise den Leistungsfaktor? Nein, tut es nicht - es rechnet weiter und multipliziert Ampere mit Volt.

Der Leistungsfaktor ist eine praktische Methode zur Beschreibung des Phasenwinkels zwischen Spannung und Strom in einem Wechselstromkreis. Es ist eine OK-Methode, wenn Lasten einfach sind, aber wenn Lasten komplexer sind und die Stromwellenform nicht mehr sinusförmig ist, ist der Leistungsfaktor viel schwieriger zu bestimmen.

Und wie geht das alte analoge Wattmeter mit harmonischen Verzerrungen der Stromwellenform um? Es funktioniert gut, weil die Leistung Volt x Ampere gemittelt ist - die Harmonischen in der aktuellen Wellenform (die einen Unsinn machen$V.I. cos(\phi)$) werden einfach ignoriert, denn wenn Sin(A) mit Sin(B) multipliziert wird, ist der durchschnittliche Pegel null.

Aus diesem Grund mögen die Stromversorgungsunternehmen keine harmonischen Verzerrungen - es ist Strom, den sie liefern müssen, der nicht zum Stromverbrauch beiträgt, genau wie wenn Standardlasten einen kleinen Leistungsfaktor haben - Oberwellen haben einen "Null-Leistungsfaktor". ..