+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Коэффициент мощности, что это такое?

Коэффициент мощности (cos φ — косинус фи) — это отношение активной мощности к полной. Чем ближе это значение к единицы, тем лучше, так как при значении cos φ = 1 — реактивная мощность равна нулю следовательно меньшая потребляемая мощность в целом.

cos φ = P/S

Активная мощность (P)

Измеряется в ваттах Вт

Активная (средняя) мощность — это среднее значение мощности за период.. Активная мощность используется только на активные сопротивления, то есть на выполнения полезной работы.

P = I*U*cos φ 

Активное сопротивление

Как известно сопротивление проводника при переменном токе больше чем при постоянном, в следствии явлений поверхностного эффекта, эффекта близости, возникновение вихревых токов и излучение электромагнитной 

энергии в пространство. Именно поэтому сопротивление  проводника в

постоянных цепях называют омическим, а в переменного тока называют активным сопротивлением.

Реактивная мощность (Q)

Измеряется в вар (вольт ампер реактивный)

Реактивная мощность является мерой потребления (или выработки реактивного тока). То есть это мощность которая сначала накапливается во внешней электрической цепи (в индуктивности и ёмкости), а потом отдаваемая обратно в сеть на протяжения 1/4 периода.

Реактивная мощность может быть как положительной так и отрицательной.

Появление реактивной мощности связанно с наличием в цепях индуктивной и ёмкостной нагрузки.

Q = I*U*sin φ 

Реактивная мощность в отличии от активной

не расходуется на прямые нужды (преобразование электрической энергии в другие виды энергии). Она как бы не несёт полезной нагрузки, но без неё невозможно осуществление полезной работы. В  настоящий момент прилагается много усилий на уменьшение затрачиваемой реактивной мощности, так как это приводит к уменьшению потребления активной мощности.

Полная мощность (S)

Измеряется в вольт-амперах (BA)

Полная мощность (S) — это произведение действующего напряжения и тока на зажимах цепи. То есть полная мощность это вся мощность затраченная в электрической цепи. Полная мощность складывается из геометрической суммы активной и реактивной мощности.

S = I*U

Коэффициент мощности | Электроснабжение, электрические сети | Архивы

Страница 23 из 52

ГЛАВА IX
КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ И СПОСОБЫ ЕГО ПОВЫШЕНИЯ

§ 9.1. Технико-экономическое значение коэффициента мощности

Как известно, в электрической цепи переменного тока, имеющей чисто активную нагрузку, ток совпадает по фазе с приложенным напряжением.
Если в цепь включены электроприемники, обладающие активным и индуктивным сопротивлениями (например, асинхронные электродвигатели, сварочные и силовые трансформаторы и т. п.), то ток будет отставать от напряжения на некоторый угол φ, называемый углом сдвига фаз. Косинус этого угла (cosφ) называется коэффициентом мощности. Величина коэффициента мощности характеризует степень использования активной мощности источника электроэнергии. Чем выше коэффициент мощности электроприемников, тем лучше используются генераторы электрических станций и их первичные двигатели (турбины и др.), трансформаторы подстанции и электрические сети.

Наоборот, чем ниже cosφ, тем хуже используется электрооборудование электростанций и всех других элементов электроснабжения. Низкие значения cosφ при тех же величинах активной мощности приводят к дополнительным затратам на сооружение более мощных станций, подстанций и сетей, а также к дополнительным эксплуатационным расходам.
Отсюда становится ясным большое народнохозяйственное значение повышения коэффициента мощности в электрических установках.
ПУЭ (1-2-47) установлена минимальная величина cosφ = 0,92—0,95, обязательная для предприятий.
Чтобы создать заинтересованность предприятий в увеличении коэффициента мощности, существует шкала скидок и надбавок к стоимости электроэнергии в зависимости от величины его среднего значения в электрохозяйстве предприятия.

§ 9.2. Определение коэффициента мощности

Действительная мощность электроприемников предприятия непрерывно изменяется с течением времени. Это объясняется тем, что работа отдельных участков или цехов предприятий не совпадает во времени. Кроме того, часть оборудования может работать с неполной загрузкой или даже находиться в состоянии холостого хода.

Изменение активной и реактивной мощностей электроприемников влечет за собой и соответствующие изменения cosφ. Различают следующие понятия коэффициента мощности.
Мгновенный коэффициент мощности — это величина cosφ в данный момент времени.

Значение мгновенного коэффициента мощности можно определить по фазометру или по одновременным указаниям измерительных приборов — амперметра, вольтметра и киловаттметра из выражения

На предприятиях принято средневзвешенный коэффициент мощности определять за месяц.
Энергоснабжающие организации при расчетах с абонентами различают два вида средневзвешенного коэффициента мощности: естественный и общий.
Естественный средневзвешенный коэффициент мощности характеризует электрическую установку без компенсирующих устройств.
Общий средневзвешенный коэффициент мощности определяется с учетом действия компенсирующих устройств.

§ 9.3. Причины, вызывающие снижение коэффициента мощности

Основными потребителями реактивной энергии являются асинхронные электродвигатели, трансформаторы и индуктивные печи, сварочные аппараты, газоразрядные лампы и т. д.

Асинхронный электродвигатель, работающий с нагрузкой, близкой к номинальной, имеет наибольшее значение cosφ. При снижении нагрузки электродвигателя коэффициент мощности уменьшается. Это объясняется тем, что активная мощность на зажимах электродвигателя изменяется пропорционально его загрузке, в то время как реактивная мощность вследствие незначительного изменения намагничивающего тока практически остается постоянной.
При холостом ходе cosφ имеет наименьшую величину, которая в зависимости от типа электродвигателя, мощности и скорости вращения находится в пределах 0,14-0,3.
Силовые трансформаторы, как и асинхронные электродвигатели, при загрузке меньше чем на 75% имеют пониженное значение коэффициента мощности.
Перегруженные асинхронные электродвигатели тоже имеют низкий cosφ, что объясняется увеличением по токов магнитного рассеяния.
Электродвигатели открытого типа, обладающие лучшими условиями охлаждения по сравнению с закрытыми электродвигателями, могут нести большую нагрузку (активную мощность) и будут иметь, следовательно, более высокий cosφ. Электродвигатели с короткозамкнутым ротором вследствие меньших значений индуктивного сопротивления рассеяния имеют cosφ выше, чем электродвигатели с фазным ротором. Значение cosφ у машин одного и того же типа возрастет с ростом номинальной мощности и скорости вращения ротора, так как при этом уменьшается относительная величина намагничивающего тока.
Увеличение напряжения на вторичной стороне силовых трансформаторов вследствие снижения нагрузки (например, во время ночных смен и в часы обеденных перерывов) ведет к повышению напряжения по сравнению с номинальным на зажимах работающих электродвигателей. Это в свою очередь приводит к увеличению намагничивающего тока и реактивной мощности электродвигателей, что влечет за собой уменьшив коэффициента мощности.
Обточка ротора, которую производят при износе подшипников, чтобы ротор не задевал статор, приводит к увеличению воздушного зазора между статором и ротором, что вызывает увеличение намагничивающего тока и понижение cosφ. Уменьшение числа проводников в пазу статора при перемотке вызывает увеличение намагничивающего тока и снижение cosφ асинхронного двигателя.

Применение газоразрядных ламп (ДРЛ и люминесцентных), имеющих в цепи индуктивное сопротивление (дроссель) при отсутствии компенсирующих устройств, также снижает коэффициент мощности электроустановок.

косинус фи для потребителей, единица измерения

При проектировании электрических сетей для расчета различных значимых показателей используют коэффициенты. В частности, электрику необходимо знать, что такое коэффициент мощности (косинус фи), с опорой на какие параметры определяют его значение, и в чем его физический смысл.

Фазометр – прибор для определения коэффициента

Что такое коэффициент мощности (косинус фи)

Что такое коэффициент мощности? В электротехнике косинус фи – это параметр, характеризующий потребителя электротока в роли реактивного компонента сетевой нагрузки. Этот показатель, равный косинусу от сдвига фазы относительно прикладываемого напряжения, используется только применительно к переменному току. В случае отставания его от напряжения значение сдвига считается положительным, в обратной ситуации – отрицательным.

Формула коэффициента мощности

Отношение, выражающее коэффициент, считается по следующей формуле:

cos φ f = P/UI,

где Р – усредненная мощность переменного тока, U и I – эффективные показатели, соответственно, напряжения и силы электротока.

Практическое значение

В электроэнергетике при проектировании сетей cos коэффициент фи стремятся повысить как можно больше. Соотношение cos угла fi подразумевает, что в случае его малого показателя для обеспечения нужной мощности цепи потребуется использовать электрический ток очень большой силы. Существует корреляция между применением высокого тока и потерями энергии в подводящих кабелях: если показания электросчетчика заметно выше ожидаемых, всегда проверяют правильность расчетов угла фи.

Показатель может быть выяснен с помощью специального прибора – фазометра. При недостаточности коэффициента в дело идут усилители и другие установки, призванные скомпенсировать энергетические потери. Если угол фи рассчитан неправильно, будут иметь место снижение эффективности работы электрооборудования и рост энергопотребления.

Сдвиг фаз между напряжением и током

Фазовый сдвиг – показатель, описывающий разность исходных фаз двух параметров, имеющих свойство меняться во времени с одинаковыми скоростями и периодами. Именно сдвиг между силой и напряжением определяет, сколько будет значение угла фи.

В радиотехнической промышленности используются цепочки для получения асинхронного хода. Одна RC-цепь создает 60-градусный сдвиг, для получения 180-градусного для трехфазной структуры организуют последовательное соединение трех цепочек.

При трансформации электродвижущей силы во вторичных обмотках прибора для всех вариаций тока ее значение идентично по фазе таковому для первичной обмотки. Если обмотки трансформатора включить в противофазе, значение напряжения получает обратный знак. Если напряжение идет по синусоиде, происходит сдвиг на 180 градусов.

В простом случае (к примеру, включение электрического чайника) фазы двух показателей совпадают, и они в одно и то же время достигают пиковых значений. Тогда при расчете потребительской мощности применять угол фи не требуется. Когда к переменному току подключен электродвигатель с составной нагрузкой, содержащей активный и индуктивный компоненты (двигатель стиральной машинки и т.д.), напряжение сразу подается на обмотки, а ток отстает вследствие действия индуктивности. Таким образом, между ними возникает сдвиг. Если индуктивный компонент (обмотки) подменен использованием достижений химии в виде емкостного аккумулятора, отстающей величиной, напротив, оказывается напряжение.

Косинус фи не следует путать с другим показателем, рассчитываемым для комплексных нагрузок, – коэффициентом демпфирования. Он широко используется в усилителях мощности и равен частному номинального сопротивлению прибора и выходному – усилка.

Угол фазового сдвига

Треугольник мощностей

Рассматриваемый коэффициент может быть измерен так же, как частное полезного активного значения мощности к общей (S=I*U). Для иллюстрации влияния фазового сдвига на косинус фи применяется прямоугольный треугольник мощностей. Катеты, образующие прямо угол, представляют реактивное и активное значение, гипотенуза – общее. Косинус выделенного угла равен частному активной и общей мощностей, то есть он является коэффициентом, демонстрирующим, какой процент от полной мощности требуется для нагрузки, имеющей место в данный момент. Чем меньший вес имеет реактивный компонент, тем больше полезная мощность.

Важно! Строго говоря, данный параметр полностью соответствует коэффициенту мощности только при идеально синусоидальном движении тока в электросети. Для получения максимально точной цифры требуется анализ искажений нелинейного характера, присущих переменным току и напряжению. В практических подсчетах эти искажения чаще всего игнорируют и полагают показатель cos fi примерно равным требуемому коэффициенту.

Треугольник мощностей

Усредненные значения коэффициента мощности

ГОСТы указывают на необходимость корректного указания данной цифры. Для разных типов электроприборов характерные значения находятся в определенных границах:

  • Нагревательные компоненты и лампы накаливания, несмотря на присутствие в составе катушек, рассматриваются как строго активная нагрузка, несущественную индуктивную составляющую в этом случае принято игнорировать. Косинус фи для них берут за единицу.
  • У ударных и обычных дрелей, перфораторов и подобных ручных инструментов, работающих от электричества, индуктивная нагрузка выражена слабо, индикатор примерно равен 0,95-0,97. Обычно эту цифру не указывают в инструкциях из-за очевидного пренебрежимо малого значения индукции.
  • Сварочные трансформаторы, высокомощные двигатели, люминесцентные лампочки несут существенную индуктивную нагрузку. Цифра может иметь значения в диапазоне 0,5-0,85. Ее надо правильно определить и учитывать при эксплуатации, к примеру, при выборе сечения кабелей питания (они не должны перегреваться).

Сварочный трансформатор – прибор, требующий повышенного внимания к показателю cos fi

Низкий коэффициент мощности, его последствия

Из-за низких значений угла фи возможны следующие неприятные явления:

  • возрастание трат на электроэнергию примерно на 20%;
  • необходимость использовать более толстые провода из-за энергопотерь, что ведет к еще большим потерям;
  • выделение тепла влечет за собой потребность в изоляционных материалах, более стойких к воздействию высоких температур.

Способы расчета

Данный параметр можно представить, как отношение мощностей: полезной нагрузочной и общей. В формульном виде это записывается так:

cos fi = P/S,

где:

  • S (полная мощность) = I*U=√P2¯+¯Q¯2¯;
  • Q (реактивная мощность) = I*U*sin fi.

У асинхронного электродвигателя с тремя фазами можно посчитать коэффициент так:

cos fi=P/(U*I*√3).

Помимо этого, для вычисления показателя можно применять мощностный треугольник.

Единицы измерения

Иногда встает вопрос, в чем измеряется данный коэффициент, если его описывают, как безразмерную величину. Его обычно указывают в процентах или в сотых долях, во втором случае значения находятся в диапазоне от 0 до 1.

Чтобы приборы, подсоединенные к электрической сети, эксплуатировались возможно более долгий срок, необходимо знать, что такое показатель cos f в электричестве, и как его правильно определять. Его значение нужно учитывать в процессе подключения устройств и их дальнейшей эксплуатации.

Видео

Коэффициент мощности, формула и примеры

Определение и формула коэффициента мощности

Средняя мощность переменного электрического тока , выражаемая через действующие значения силы тока (I) и напряжение (U) равна:

   

где — действующее (эффективное) значение силы тока, — амплитуда силы тока, — действующее (эффективное) значение напряжения, — амплитуда напряжения.

Коэффициент мощности используют для характеристики потребителя переменного тока как реактивную составляющую нагрузки. Величина этого коэффициента отражает сдвиг фазы () переменного тока, который течет через нагрузку, по отношению к приложенному к нагрузке напряжению. Из выражения (1) видно, что по величине коэффициент мощности равен косинусу от этого сдвига. Если сила тока отстает от напряжения, то сдвиг фаз считают большим нуля, если обгоняет, то

Практическое значение коэффициента мощности

На практике коэффициент мощности стараются сделать максимально большим. Так как при малом для выделения в цепи необходимой мощности надо пропускать ток большой силы, а это приводит к большим потерям в подводящих проводах (см. закон Джоуля — Ленца).

Коэффициент мощности учитывают при проектировании электрических сетей. Если коэффициент мощности является низким, это приводит к росту части потерь электрической энергии в общей сумме потерь. Для увеличения данного коэффициента применяют компенсирующие устройства.

Ошибки при расчетах коэффициента мощности ведут к повышенному потреблению электрической энергии и уменьшению коэффициента полезного действия оборудования.

Коэффициент мощности измеряют фазометром.

Способы расчета коэффициента мощности

Коэффициент мощности рассчитывают как отношение активной мощности (P) к полной мощности (S)

   

где — реактивная мощность.

Коэффициент мощности для трехфазного асинхронного двигателя вычисляют при помощи формулы:

   

Коэффициент мощности можно определить, используя, например треугольник сопротивлений (рис.1а) или треугольник мощностей (рис.1b).

Треугольники на рис. 1(a и b) подобны, так как из стороны пропорциональны.

Единицы измерения

Коэффициент мощности — безразмерная физическая величина.

Примеры решения задач

Коэффициент мощности

Коэффициент мощности (Power Factor) – комплексный показатель, характеризующий потери энергии в электросети, обусловленные фазовыми и нелинейными искажениями тока и напряжения в нагрузке, численно равный отношению активной мощности P нагрузки к её полной мощности S.


Реактивная составляющая

Наиболее значимую часть потерь в сети создают реактивные элементы по причине своей физической способности накапливать и возвращать неиспользованную энергию обратно в источник.
Реактивная составляющая тока нагрузок не осуществляет полезной работы, но остаётся в виде падения напряжения на активном сопротивлении всех участков сети энергосистемы, попросту разогревая провода ЛЭП, кабели и трансформаторы подстанций.

В этом случае, если не рассматривать другие потери, коэффициент мощности будет равен косинусу угла сдвига фаз между током и напряжением в нагрузке.

PF = P/S = cosφ

PF — Power Factor — Коэффициент Мощности (КМ).
P — Потребляемая (полезная, активная) мощность. P=UIcosφ.
S — Полная мощность. S = UI.
φ — Угол сдвига фаз между током и напряжением, созданный реактивными элементами нагрузок (обмотки электродвигателей, трансформаторов, электромагнитов . ..)
Подробнее об этом на страничке реактивная мощность.

В целях устранения реактивных потерь на производственных предприятиях используют специальные конденсаторные установки, компенсируя положительный сдвиг фаз, созданный индуктивными нагрузками.
На начальном этапе компенсация фазового сдвига, внесённого суммарно всеми потребителями сети, осуществляется на электростанциях путём контроля подмагничивания роторных обмоток генераторов.


Гармонические искажения

В настоящее время большая часть бытовой техники является для электросети нелинейной нагрузкой.
Телевизоры, компьютеры, мониторы, муз. центры, адаптеры, зарядные устройства, энергосберегающие лампочки и многие другие бытовые приборы имеют выпрямитель или импульсный блок питания, искажающий форму тока.
В результате, дополнительно к основной частоте 50 гц, в сети появляются высшие кратные гармоники — 100 гц, 150 гц, 200 гц, 250 гц и.т.д…
Высшие гармоники тока на активной нагрузке выделяют активную мощность, но энергетически не связаны с источником (генератором) и являются потерями для энергосистемы. Мощность высших гармоник, как и реактивная, будет рассеиваться на активном сопротивлении проводов, кабелей, трансформаторов и линий электропередач в виде тепла и других негативных явлений в силовых установках сети (паразитный резонанс, вихревые токи и.т.д…).
Коэффициент мощности для нелинейных нагрузок определится из коэффициента гармоник соотношением:

DPF (Distortion Power Factor) — это тот же PF, но только для гармонических искажений, без учёта сдвига фаз.
THD (Total Harmonic Distortion) — коэффициент гармоник, равный отношению суммы квадратов тока или напряжения высших гармоник к квадрату тока (напряжения) основной гармоники.

В этом случае коэффициент мощности можно выразить, как отношение действующего значения тока основной гармоники к действующему значению тока в нагрузке.

Многие бытовые потребители снабжены симисторным регулятором мощности, который не только вносит гармонические искажения тока, но и сдвигает фазу основной гармоники тока, что приводит к дополнительным (фазовым) потерям. То есть, в таких случаях, коэффициент мощности определится не только коэффициентом искажений, но и сдвигом фазы основной гармоники.

Здесь cosφ1 — косинус угла сдвига фазы тока основной (первой) гармоники относительно напряжения сети.

Современные пылесосы и стиральные машины с симисторными регуляторами оборотов вносят весь комплекс искажений тока по причине наличия электродвигателя, как реактивной составляющей в нагрузке.
Тогда угол сдвига фаз для основной гармоники в расчётах увеличится с учётом общего сдвига тока индуктивностями обмоток двигателя.

Более существенные гармонические искажения в электросети возникают при использовании мощных сварочных преобразователей — инверторов, которые могут искажать не только форму тока, но и напряжения в сети. А это внесёт дополнительные потери мощности для всех других потребителей этой сети.

В общем случае для любых нагрузок, независимо от степени искажений и угла сдвига фаз, коэффициент мощности PF можно определить, как соотношение P/S, вычислив активную P и полную S мощности интегрированием тока и напряжения во времени, которое способны произвести современные цифровые измерительные приборы на основе микроконтроллеров.

Потребляемая (активная) мощность P — это среднее значение мощности в нагрузке за период, т.е среднеарифметическое всех мгновенных значений UI.
Полная мощность — это произведение среднеквадратичных значений напряжения сети и тока нагрузки.
Тогда коэффициент мощности вычисляется следующим образом:

В целях компенсации гармонических искажений, в электрические потребители, содержащие нелинейные элементы в силовых цепях, устанавливают специальные Корректоры Коэффициента Мощности (ККМ) — Power Factor Correction (PFC), которые могут быть как пассивными (фильтры L или LC), так и активными.
Активные PFC — это преобразователи, способные приблизить форму тока в нагрузке к синусоидальной, тем самым устранив (по возможности) высшие гармоники из общего спектра колебаний тока.

В качестве ознакомления можно посмотреть пример использования вышеописанных расчётных формул для варианта с симисторным управлением активной нагрузкой по ссылке ограничение мощности симистором.

Другие полезные статьи:
Закон Ома.
Дизель-генератор.


Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

Коэффициент мощности и способы его повышения

Коэффициентом мощности называется отношение активной (средней за период) мощности Р к полной (кажущейся) мощности S.

коэффициент мощности =

Полная мощность, как это следует из треугольника мощности (рис. 29):

где Q – реактивная мощность. Кроме того, справедливы следующие соотношения: S = UI, P = UIcosφ, Q = UIsinφ, где U, I, φ – соответственно действующие значения напряжения и тока и угол сдвига по фазе между напряжением и током на входе потребителя переменного тока. В общем случае результирующая реактивная мощность определяется как разность индуктивной QL и емкостной QC мощностей

Нетрудно видеть (рис. 29), что коэффициент мощности может быть представлен как косинус угла сдвига φ между напряжением и током

Коэффициент мощности можно также получить как отношение активной составляющей к полной величине: сопротивления или проводимости, напряжения или тока эквивалентной последовательной и параллельной цепей, то есть

как это следует из соответствующих подобных треугольников.

Как известно [2], площадь поперечного сечения проводов линий электропередач и электрических сетей, обмоток электрических машин и трансформаторов выбирается из условий нагрева, то есть по величине тока I, который при заданном напряжении пропорционален полной мощности S = UI. Энергия, преобразуемая из электрической необратимо в другие виды (механическую, тепловую, химическую и др.), то есть используемая человеком для практических целей, пропорциональна активной энергии и соответствующей ей активной мощности Р, которая, как следует из выражения (58), может быть представлена в виде:

Поскольку U = const (стандартная величина напряжения, подаваемого на зажимы приемника), то одна и та же величина активной мощности Р может передаваться приемнику при большем токе и низком cosφ, или меньшем токе и более высоком значении коэффициента мощности cosφ.

Поэтому выгодно повышать cosφ на входе приемника, поскольку при этом снижается ток I в питающей линии, что позволяет увеличить ее пропускную способность, то есть передать дополнительную активную мощность, а также снизить потери напряжения на входе приемника и потери энергии на нагревание проводов линии электропередачи.

Большинство приемников электрической энергии переменного тока имеет индуктивный характер, то есть они потребляют индуктивную мощность QL (асинхронные двигатели, трансформаторы, электромагниты, выпрямители, магнитные пускатели и т.д.). Для уменьшения индуктивной мощности, передаваемой по линии, и повышения тем самым cosφ существует ряд мероприятий, в том числе искусственное повышение cosφ с помощью батареи конденсаторов, которое рассмотрим в этом разделе применительно к однофазному активно-индуктивному приемнику или одной фазе симметричного трехфазного приемника.

На рисунке 30а показана эквивалентная схема приемника, который представлен в виде двух параллельно включенных ветвей: активной r и катушки индуктивности L. Согласно первому закону Кирхгофа вектор действующее значение тока приемника равен геометрической сумме активного и индуктивного токов:

где величина тока .

Векторная диаграмма напряжения U питающей линии и токов эквивалентной схемы показана на рисунке 30б. Если стороны заштрихованного векторного треугольника токов умножить на напряжение U, то получится подобный исходному треугольник мощностей приемника со сторонами P, Q и S (рис. 30б)

На рисунке 31а показана схема, на которой параллельно приемнику с помощью ключа K можно включить компенсирующий конденсатор с емкостью С.

Если ключ K разомкнут, то по питающей линии течет ток I = Iпр, чему соответствует векторная диаграмма на рисунке 30б.

Чтобы уменьшить ток I линии, необходимо замкнуть ключ K (рис. 31а). При этом в цепи конденсатора потечет ток

, опережая напряжение U на угол π/2, причем – емкостное сопротивление конденсатора при частоте питающей сети f = 50 Гц (ω = 2πf – угловая частота).

Согласно первому закону Кирхгофа при замкнутом ключе K (рис. 31а)

где Ip = ILIC – реактивный ток, поступающий из сети. Соответствующая равенству (62) векторная диаграмма показана на рисунке 31б. Из диаграммы видно, что при включенном конденсаторе ток линии изменяется до величины I cosφ).

Оказывается, что экономически целесообразно повышать cosφ до величины cosφ¢ = 0,85¸0,9 при отстающем токе I, так как при достижении резонанса cosφ¢ = 1,0 или перекомпенсации, то есть опережающем токе (φ cosφ.

Можно показать, что величина емкости С при этом должна рассчитываться по формуле

Вывод этой зависимости приведен в [7].

Необходимо помнить, что при включении компенсирующего конденсатора (рис. 31а) сам приемник продолжает работать с тем же самым током Iпр и низким cosφ, а коэффициент мощности cosφ¢ повышается на входе всей установки, включающей сам приемник и компенсирующий конденсатор.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Увлечёшься девушкой-вырастут хвосты, займёшься учебой-вырастут рога 9836 —

| 7696 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Коэффицие́нт мо́щности — безразмерная физическая величина, характеризующая потребителя переменного электрического тока с точки зрения наличия в нагрузке реактивной составляющей. Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения.

Численно коэффициент мощности равен косинусу этого фазового сдвига.

Можно показать, что если к источнику синусоидального тока (например, розетка

220 В, 50 Гц) подключить нагрузку, в которой ток опережает или отстаёт по фазе на некоторый угол от напряжения, то на внутреннем активном сопротивлении источника выделяется повышенная мощность. На практике это означает, что при работе на нагрузку со сдвинутыми напряжением и током от электростанции требуется больше энергии; избыток передаваемой энергии выделяется в виде тепла в проводах и может быть довольно значительным.

Коэффициент мощности равен отношению потребляемой электроприёмником активной мощности к полной мощности. Активная мощность расходуется на совершение работы. Полная мощность — геометрическая сумма активной и реактивной мощностей (в случае синусоидальных тока и напряжения). В общем случае полную мощность можно определить как произведение действующих (среднеквадратических) значений тока и напряжения в цепи. Полная мощность равна корню квадратному из суммы квадратов активной и реактивной мощностей. В качестве единицы измерения полной мощности принято использовать вольт-ампер (В∙А) вместо ватта (Вт).

Согласно неравенству Коши—Буняковского, активная мощность, равная среднему значению произведения тока и напряжения, всегда не превышает произведение соответствующих среднеквадратических значений. Поэтому коэффициент мощности принимает значения от нуля до единицы (то есть от 0 до 100 %).

Коэффициент мощности математически можно интерпретировать как косинус угла между векторами тока и напряжения. Поэтому в случае синусоидальных напряжения и тока величина коэффициента мощности совпадает с косинусом угла, на который отстают соответствующие фазы.

В электроэнергетике для коэффициента мощности приняты обозначения cos φ (где φ — сдвиг фаз между силой тока и напряжением) либо λ. Когда для обозначения коэффициента мощности используется λ, его величину обычно выражают в процентах.

При наличии реактивной составляющей в нагрузке кроме значения коэффициента мощности иногда также указывают характер нагрузки: активно-ёмкостный или активно-индуктивный. В этом случае коэффициент мощности соответственно называют опережающим или отстающим.

В случае синусоидального напряжения, но несинусоидального тока, если нагрузка не имеет реактивной составляющей, коэффициент мощности равен доле мощности первой гармоники тока в полной мощности, потребляемой нагрузкой.

Важнейшим показателем, характеризующим использование электрической энергии, является коэффициент мощности cos Ф, который показывает, какую долю мощности, забираемой от источника, потребители преобразуют в полезную.

Потребители электрической энергии получают от источника полную мощность, превращают в полезную мощность активную , а реактивная мощность не используется.

Чем выше активная мощность на предприятии, тем эффективнее работает оборудование. Затраты на электроэнергию ведут к поправкам коэффициентов в ценообразовании и цены на продукцию, в итоге, сильно изменяться.

Чем меньше угол сдвига фаз Ф между током и напряжением, тем больше cos Ф, следовательно, тем больше активная мощность при тех же значениях напряжения сети и тока. При cos Ф= 1 вся полная мощность является активной.

Если активная мощность характеризует энергию, расходуемую на полезную работу и покрытие потерь в двигателях, трансформаторах и т. д., то реактивная мощность характеризует энергию, которая не принимает непосредственного участия в полезной работе, а затрачивается лишь на создание переменных электромагнитных полей. Величины активной и реактивной энергии определяются по показаниям счетчиков активной и реактивной энергии.

Коэффициент мощности, вычисленный таким образом за время работы (за один месяц), называется средневзвешенным. В практике эксплуатации электроустановок промышленных предприятий различают также значения мгновенного и среднего коэффициентов мощности. Под мгновенным коэффициентом мощности подразумевают его значение в данный момент времени.

Коэффициент мощности – это скалярная физическая величина, показывающая насколько рационально потребителями расходуется электрическая энергия. Другими словами, коэффициент мощности описывает электроприемники с точки зрения присутствия в потребляемом токе реактивной составляющей.

В этой статье мы рассмотрим физическую сущность и основные методы определения cos φ.

Математически cos φ

Математически cos φ определяется как отношение активной мощности к полной или равен отношению косинуса этих величин (отсюда и название параметра).

Величина коэффициента мощности может изменяться в интервале 0 — 1 (либо в диапазоне 0 — 100%). Чем ближе его величина к 1, тем лучше, поскольку при величине cos φ = 1 – потребителем реактивная мощность не потребляется (равняется 0), следовательно, меньше потребляемая полная мощность в общем.

Низкий cos φ указывает на то, что на внутреннем сопротивлении потребителя выделяется повышенная реактивная мощность.

Когда токи / напряжения являются идеальными сигналами синусоидальной формы, то коэффициент мощности составляет 1.

В энергетике для коэффициента мощности используются следующие обозначения cos φ либо λ. В случае если для определения коэффициента мощности используется λ, его значение выражают в %.

Геометрически коэффициент мощности можно изобразить, как косинус угла на векторной диаграмме между током, напряжением между током, напряжением. В связи с чем при синусоидальной форме токов и напряжений величина cos φ совпадает с косинусом угла, от которого отстают эти фазы.

Короткое видео о кратким объяснением, что такое коэффициент мощности:

Повышение коэффициента мощности

Значение коэффициента мощности рассчитывают при проектировании сетей. Поскольку низкое его значение является следствием увеличения величины общих потерь электроэнергии. Для его увеличения в сетях используют различные способы коррекции, повышая его значение до 1.

Повышение cos φ преследует 3 основные задачи:

  1. снижение потерь электроэнергии;
  2. рациональное использование цветных металлов на создание электропроводящей аппаратуры;
  3. оптимальное использование установленной мощности трансформаторов, генератор и прочих машин переменного тока.

Технически коррекция реализуется в виде введения различных дополнительных схем на вход устройств. Эта техника требуется для равномерного использования мощности фазы, устранения перегрузок нулевого провода 3-х-фазной сети, и является обязательной для импульсных источников питания, установленной мощностью 100 Вт и более.

Помимо этого, компенсация позволяет обеспечить отсутствие всплесков потребляемого тока на пике синусоиды, равномерную нагрузку на питающую линию.

Основные способы коррекции cos φ

1. Коррекция реактивной составляющей мощности производится путём включения реактивного элемента, имеющего противоположное действие. К примеру, для компенсации работы асинхронной машины, обладающей высокой индуктивной реактивной составляющей мощности, в параллель включается конденсатор.

2. Корректировка нелинейности электропотребления. При потреблении тока нагрузкой непропорционально основной гармонике напряжения, для повышения коэффициента мощности в схему вводят пассивный (активный) корректор коэффициента мощности. Наиболее простым примером пассивного корректора cos φ является дроссель с высокой индуктивностью, подключаемый последовательно с нагрузкой. Дроссель производит сглаживание импульсного потребления нагрузки и создание низшей, основной гармоники тока.

3. Корректировка естественным способом, не предусматривающая установку дополнительных устройств, предполагает упорядочение технологического процесса, рациональное распределение нагрузок, ведущее к улучшению режима потребления электроэнергии оборудованием, повышению коэффициента мощности.

Подробное видео с объяснением, что такое cosφ :

Коэффициент мощности – Финансовая энциклопедия

Что такое коэффициент мощности?

Коэффициент мощности показывает, какой доход получает вещательная медиа-компания по сравнению с тем, сколько она ожидала бы заработать с учетом ее доли на рынке. Он рассчитывается следующим образом:

Выручка компании / (Доля аудитории * Общий рыночный доход)

Понимание соотношения мощностей

Компании хотят иметь коэффициент мощности не менее 1,0, что указывает на ожидаемый уровень доходов. Более высокий коэффициент мощности указывает на больший доход, полученный от доли аудитории компании. Коэффициенты мощности показывают, насколько хорошо медиа-компании преобразуют свои рейтинги в доход от рекламы. Значения больше единицы указывают на то, что компания превосходит свою отрасль.

Соотношения мощностей помогают медиа-компаниям оценивать свои собственные результаты и, в случае возможного приобретения или слияния, оценивать эффективность целевой медиа-компании. Аналитики и инвесторы также уделяют пристальное внимание коэффициентам мощности, поскольку они позволяют понять, насколько эффективны компании в преобразовании рейтингов в доход. Коэффициенты мощности также можно использовать для сравнения показателей доходов одной категории СМИ (например, Интернета) с другой категорией (например, газет).

Хотя коэффициенты мощности измеряют эффективность генерирования дохода по отношению к аудитории, они не измеряют прибыльность вещательной компании. Другими словами, вещательная компания может иметь высокий коэффициент мощности, но при этом быть убыточной, например, из-за высоких затрат на программирование.

Какие факторы влияют на соотношение мощностей?

Проведенное в 2005 году академическое исследование соотношений мощностей вещательных радиостанций в США, опубликованное в Journal of Media Business Studies, показало, что по мере роста доли аудитории радиостанции ее рыночная доля в доходах растет непропорционально. И наоборот, доля аудитории сокращается, доля рынка компании сокращается непропорционально. При рассмотрении 100 крупнейших вещательных компаний США в том же исследовании, как и в других, также было обнаружено, что соотношение мощностей для конкретной вещательной компании может быть ниже, чем ожидалось, из-за относительного отсутствия спроса на ее аудиторию по сравнению с другими сегментами аудитории. Формат станции может положительно (новости / разговоры) или отрицательно (например, Easy Listening и ориентированные на этнические меньшинства) влиять на соотношение мощностей. Как правило, AM-станции генерируют более низкие коэффициенты мощности, чем FM-станции.

Когда аналитики и управленческие команды оценивают соотношение сил, они также смотрят на соотношения для определенных периодов дня и демографических групп, например, для охваченного сегмента от 18 до 49 лет. Они также оценивают тенденцию по временным периодам. Оценка соотношения мощностей управленческими командами влияет на инвестиции в программирование, набор и компенсацию талантов, решения о покупке станций, а также решения о долгосрочном корпоративном планировании.

#К Объяснение коэффициента мощности

— Инженерное мышление

коэффициент мощности объяснил

Объяснение коэффициента мощности. В этом уроке мы рассмотрим коэффициент мощности. Мы узнаем, что такое коэффициент мощности, что такое хороший и плохой коэффициент мощности, как сравнивать коэффициент мощности, причины коэффициента мощности, почему и как исправить коэффициент мощности, а также несколько примеров расчетов, которые помогут вам изучить электротехнику.
Прокрутите вниз, чтобы посмотреть БЕСПЛАТНОЕ руководство по YouTube

Итак, что такое коэффициент мощности?

Что такое коэффициент мощности

Коэффициент мощности — это безразмерное число, используемое в цепях переменного тока, его можно использовать для обозначения отдельного элемента оборудования, такого как асинхронный двигатель, или для потребления электроэнергии всем зданием.В любом случае он представляет собой отношение истинной мощности к полной мощности. Формула PF = кВт / кВА. Итак, что это значит?

Моя любимая аналогия для объяснения этого — использование аналогии с пивом.

Мы платим за пиво по бокалам, но внутри бокала и пиво, и пена. Чем больше у нас пива, тем меньше пены, поэтому мы получаем хорошее соотношение цены и качества. Если много пены, значит, пива не так много, и мы не получаем хорошее соотношение цены и качества.

Аналогия с пивом Power Factor

Пиво представляет нашу истинную мощность или наши кВт, киловатты.Это то, что нам нужно и нужно, это то, что делает работу.

Пена представляет нашу реактивную мощность или нашу реактивную мощность в кВАр, киловольт-ампер. Это бесполезный материал, он всегда будет, и мы должны за него заплатить, но мы не можем его использовать, поэтому мы не хотим его слишком много. (у него действительно есть назначение и цель, но позже мы увидим почему)

Комбинация этих кВт и кВАр составляет нашу полную мощность или нашу кВА. киловольт-амперы

.

Формула коэффициента мощности

Коэффициент мощности, таким образом, представляет собой отношение полезной мощности или истинной мощности в кВт к тому, за что мы взимаем плату в кВА.Таким образом, это говорит нам о том, сколько денег мы получаем за потребляемую электроэнергию.

Треугольник мощности — коррекция коэффициента мощности

Если мы очень кратко коснемся терминов электротехники, мы увидим, что это выражено в виде треугольника власти. В данном случае я нарисую его как ведущий коэффициент мощности, так как это легче визуализировать. Пиво или истинная мощность — это соседняя линия, затем у нас есть пена, которая представляет собой реактивную мощность на противоположной стороне, затем для стороны гипотенузы, которая является самой длинной стороной, у нас есть кажущаяся мощность, она находится под углом к ​​истинной мощность, угол известен как тета.

Формулы коэффициента мощности

По мере увеличения реактивной мощности или пены увеличивается и полная мощность, или кВА. Затем мы могли бы использовать тригонометрию для вычисления этого треугольника, я не буду в этой статье, так как я просто охватываю основы, поэтому мы просто увидим нужные вам формулы, но мы сделаем некоторые вычисления и рабочие примеры позже в этой статье.

Если мы посмотрим на типичный счет за электроэнергию в жилых домах, мы обычно увидим плату за количество использованных кВтч, потому что коэффициент мощности и потребление электроэнергии будут очень низкими, поэтому электроэнергетические компании, как правило, не беспокоятся об этом.

Однако в коммерческих и промышленных счетах за электроэнергию, особенно в зданиях с интеллектуальными или интервальными счетчиками электроэнергии, мы, скорее всего, увидим плату и информацию о количестве использованных кВт, кВтч, кВА и кВАр. В частности, в больших зданиях часто будет взиматься плата за реактивную мощность, но это зависит от поставщика электроэнергии.

Заряды реактивной мощности

Причина, по которой они взимают штраф за это, заключается в том, что, когда у крупных потребителей плохие коэффициенты мощности, они увеличивают ток, протекающий через электрическую сеть, и вызывают падения напряжения, которые уменьшают распределительную способность поставщиков и имеют ударный эффект для других потребителей.Кабели рассчитаны на пропускание определенного количества тока, протекающего через них. Таким образом, если большое количество крупных потребителей подключается с плохим коэффициентом мощности, кабели могут перегрузиться, им будет сложно выполнить соглашения о спросе и мощности, и новые клиенты не смогут подключиться, пока они не заменят кабели или не установят дополнительные кабели.

Плата за реактивную мощность возникает, когда коэффициент мощности здания падает ниже определенного уровня, этот уровень определяется поставщиком электроэнергии, но обычно начинается примерно с 0.95 и ниже.

Идеальный коэффициент мощности должен составлять 1,0, однако в действительности этого практически невозможно достичь. Мы вернемся к этому позже в видео.

В больших коммерческих зданиях общий коэффициент мощности, вероятно, будет находиться в следующих категориях

Хороший коэффициент мощности обычно составляет от 1,0 до 0,95

Плохой коэффициент мощности от 0,95 до 0,85

Плохой коэффициент мощности ниже 0,85.

Коммерческие офисные здания обычно находятся где-то между 0.98 и 0,92, промышленные здания могут быть ниже 0,7. Вскоре мы рассмотрим причины этого.

Сравнение коэффициента мощности асинхронного двигателя

Если мы сравним два асинхронных двигателя, оба имеют мощность 10 кВт и подключены к трехфазному источнику питания 415 В, 50 Гц. Один имеет коэффициент мощности 0,87, а другой — 0,92

Оба двигателя будут обеспечивать 10 кВт работы, но первый двигатель имеет более низкий коэффициент мощности по сравнению со вторым, а это означает, что мы не получаем такое же соотношение цены и качества.

Первому двигателю необходимо будет потреблять 11,5 кВА из электросети, чтобы обеспечить мощность 10 кВт.

Второй двигатель должен будет потреблять всего 10,9 кВА из электросети, чтобы обеспечить 10 кВт мощности.

Это означает, что у первого двигателя мощность 5,7 кВАр, а у второго двигателя — всего 4,3 кВАр.

Помните, что наши киловатты — это пиво, которое является полезным ингредиентом. КВАр — это пена, это не такая уж полезная штука. КВА — это то, за что мы будем платить, и это кВт + кВАр.2

Мы также могли бы найти коэффициент мощности из кВт и кВА, разделив 10 кВт на 11,5 кВА

PF = кВт / кВА

Мы могли бы найти кВт из коэффициента мощности и кВА, разделив 0,87 на 11,5 кВА, чтобы получить 10

кВт = PF x кВА

Так что же вызывает низкий коэффициент мощности?

В большинстве случаев на коэффициент мощности влияют индуктивные нагрузки.

Чисто резистивная нагрузка

Если бы у нас была чисто резистивная нагрузка, такая как электрический резистивный нагреватель, то формы волн напряжения и тока были бы синхронизированы или очень близки.Они оба пройдут свою точку максимума и минимума и одновременно пройдут через нулевую ось. Коэффициент мощности в этом случае равен 1, что идеально.

Если бы мы нарисовали векторную диаграмму, то напряжение и ток были бы параллельны, поэтому вся энергия, потребляемая от источника электричества, идет на выполнение работы, в данном случае на создание тепла.

Чисто индуктивная нагрузка

Если мы возьмем индуктивную нагрузку, такую ​​как асинхронный двигатель, магнитное поле катушки сдерживает ток и приводит к фазовому сдвигу, при котором формы волн напряжения и тока не синхронизируются с током, и поэтому они проходят через нулевую точку после напряжение, это называется запаздывающим коэффициентом мощности.

Ранее в этой статье я сказал, что пена или кВАр бесполезны, это не совсем так, нам действительно нужна некоторая реактивная мощность для создания и поддержания магнитного поля, которое вращает двигатель. Реактивная мощность тратится впустую в том смысле, что мы не получаем от нее никакой работы, но все равно должны за нее платить, хотя нам она нужна, прежде всего, для того, чтобы иметь возможность выполнять эту работу. Ранее мы рассмотрели, как работают асинхронные двигатели, нажмите здесь, чтобы просмотреть это руководство.

Если мы построим векторную диаграмму для чисто индуктивной нагрузки, то ток будет под углом ниже линии напряжения, что означает, что не все потребляемое электричество выполняет работу.

Чисто емкостная нагрузка

Если взять чисто емкостную нагрузку, то с индуктивной нагрузкой произойдет обратное. Напряжение и ток не в фазе, за исключением того, что на этот раз напряжение сдерживается. Это приводит к опережающему коэффициенту мощности. Опять же, это будет означать, что не все электричество используется для работы, но мы все равно должны за это платить.

Если бы мы нарисовали векторную диаграмму для чисто емкостной нагрузки, то линия тока была бы под углом над линией напряжения, поскольку она опережает.

Коррекция недостаточного коэффициента мощности

Волновая диаграмма коррекции коэффициента мощности

Что мы можем сделать, чтобы исправить низкий коэффициент мощности и заряд реактивной мощности? В большинстве случаев мы сталкиваемся с запаздывающим коэффициентом мощности, вызванным индуктивными нагрузками, но мы можем столкнуться с опережающим коэффициентом мощности.

Чтобы исправить низкий коэффициент мощности, мы можем добавить в схему конденсаторы или катушки индуктивности, которые вернут ток обратно в фазу и приблизят коэффициент мощности к 1. Если у нас есть запаздывающий коэффициент мощности, вызванный высокими индуктивными нагрузками в цепи, тогда мы добавить конденсаторы, это чаще всего.Если у нас есть опережающий коэффициент мощности, вызванный высокими емкостными нагрузками, мы добавляем в схему индуктивную нагрузку. Их необходимо рассчитать, и в конце статьи мы увидим несколько примеров расчетов.

Зачем устранять плохой коэффициент мощности?

Зачем исправлять плохой коэффициент мощности

Низкий коэффициент мощности означает, что вам необходимо потреблять больше энергии из электрических сетей для выполнения той же работы, а кабели должны быть большего размера, чтобы они стоили дороже. Если коэффициент мощности становится слишком низким, поставщик электроэнергии может взимать с вас штраф или плату за реактивную мощность.Низкий коэффициент мощности может вызвать потери в оборудовании, таком как трансформаторы, и привести к большому притоку тепла. Это может привести к падению напряжения и даже сократить срок службы оборудования в экстремальных ситуациях.

Расчет конденсатора для коррекции коэффициента мощности

Давайте рассмотрим упрощенный пример расчета размера конденсатора для улучшения коэффициента мощности нагрузки. В здании трехфазный источник питания, общая рабочая нагрузка 50 кВт и коэффициент мощности 0,78, но мы хотим, чтобы он был равен 0.2 в квадрате, что дает нам 14,6 кВАр.

Конденсатор, следовательно, должен компенсировать разницу между этими двумя, так что 40,1 кВАр минус 14,6 кВАр, что равняется конденсатору 25,5 кВАр. Это упрощенный пример, уточняйте у поставщика.

Понимание коэффициента мощности и его важности

Коэффициент мощности — это показатель того, насколько эффективно вы используете электроэнергию. Чтобы обеспечить нас электроэнергией, работают различные виды энергии. Вот что делает каждый.

Рабочая мощность — «истинная» или «реальная» мощность, используемая всеми электрическими приборами для выполнения работы по обогреву, освещению, движению и т. Д. Мы выражаем это как кВт или киловатт. Распространенными видами резистивных нагрузок являются электрическое отопление и освещение.

Индуктивная нагрузка, такая как двигатель, компрессор или балласт, также требует реактивной мощности для создания и поддержания магнитного поля для работы. Мы называем эту нерабочую мощность кВАр или киловольт-ампер-реактивной.

В каждом доме и на предприятии есть как резистивные, так и индуктивные нагрузки.Соотношение между этими двумя типами нагрузок становится важным по мере добавления индуктивного оборудования. Рабочая мощность и реактивная мощность составляют полную мощность, которая называется кВА, киловольт-ампер. Мы определяем полную мощность по формуле, кВА2 = кВ * А.

Идя еще дальше, коэффициент мощности (PF) — это отношение рабочей мощности к полной мощности или формула PF = кВт / кВА. Высокий коэффициент мощности приносит пользу как потребителю, так и коммунальному предприятию, в то время как низкий коэффициент мощности указывает на плохое использование электроэнергии.

Вот пример. Операция штамповки стали выполняется при 100 кВт (рабочая мощность), а счетчик кажущейся мощности регистрирует 125 кВА. Чтобы найти коэффициент мощности, разделите 100 кВт на 125 кВА, чтобы получить коэффициент мощности 80%. Это означает, что только 80% входящего тока выполняет полезную работу, а 20% теряется из-за нагрева проводов. Поскольку Edisto Electric должна обеспечивать потребности всех клиентов как в кВт, так и в кВА, чем выше коэффициент мощности, тем эффективнее становится наша распределительная система.

Улучшение PF может максимизировать допустимую нагрузку по току, повысить напряжение в оборудовании, снизить потери мощности и снизить счета за электроэнергию.Самый простой способ улучшить коэффициент мощности — добавить в электрическую систему конденсаторы коррекции коэффициента мощности. Конденсаторы коррекции коэффициента мощности действуют как генераторы реактивного тока. Они помогают компенсировать нерабочую мощность, используемую индуктивными нагрузками, тем самым улучшая коэффициент мощности. Взаимодействие между конденсаторами PF и специализированным оборудованием, таким как приводы с регулируемой скоростью, требует хорошо спроектированной системы.

Конденсаторы коррекции

PF могут включаться каждый день при запуске индуктивного оборудования. Включение конденсатора может вызвать очень кратковременное состояние «перенапряжения».Если у заказчика возникают проблемы с приводами с регулируемой скоростью, которые выключаются из-за «перенапряжения» примерно в одно и то же время каждый день, исследуйте последовательность управления переключением. Если клиент жалуется на перегорание предохранителей на некоторых, но не на всех, конденсаторах, проверьте наличие гармонических токов.

СЛЕДУЮЩИЙ

Что такое коэффициент мощности? — Fuseco

Коэффициент мощности

— это показатель того, насколько эффективно поступающая мощность используется в вашей электрической системе, и определяется как отношение реальной (рабочей) мощности к полной (полной) мощности.

Реальная мощность (кВт) — это мощность, которая фактически приводит в действие оборудование и выполняет полезную, производительную работу. Его также называют фактической мощностью, активной мощностью или рабочей мощностью.

Реактивная мощность (кВАр) — это мощность, необходимая некоторому оборудованию (например, трансформаторам, двигателям и реле) для создания магнитного поля для выполнения реальной работы. Необходимо управлять определенным оборудованием, но вы не видите никакого результата от его использования.

Полная мощность (кВА) — это векторная сумма реальной мощности (кВт) и реактивной мощности (кВАр), а также полная мощность, подаваемая через сеть электропитания, которая требуется для выработки соответствующего количества реальной мощности для нагрузки.Давайте рассмотрим простую аналогию, чтобы лучше понять эти термины.

Допустим, вы заказали бокал любимого пива. Часть вашего пива, утоляющая жажду, представлена ​​реальной мощностью (кВт). К сожалению, вместе с вашим элем появляется немного пены, которая не утоляет жажду, представленная реактивной мощностью (KVAR). Общее содержание вашего стакана (KVA) — это сумма KW (пиво) и KVAR (пена). Коэффициент мощности — это соотношение между реальной мощностью и полной мощностью.Он выражается значением от -1 до 1 и может быть индуктивным (запаздывающим) или емкостным (опережающим). Если коэффициент мощности равен 1, то вся подаваемая мощность используется для производительной работы, и это называется «единицей».

Следовательно, для данного источника питания (кВА):

  • Чем больше у вас пены (чем выше процент кВАр), тем ниже ваше отношение кВт (пиво) к кВА (пиво плюс пена). Таким образом, тем хуже ваш коэффициент мощности.
  • Чем меньше у вас пены (чем ниже процент KVAR), тем выше ваше отношение кВт (пиво) к KVA (пиво плюс пена) и тем лучше коэффициент мощности.Когда ваша пена (или KVAR) приближается к нулю, ваш коэффициент мощности приближается к 1,0 (единице).

Коэффициент мощности -0,7, например, означает, что только 70% электроэнергии, поставляемой вашему бизнесу, используется эффективно, а 30% расходуется впустую. Потраченная впустую мощность — это реактивная мощность (пена в предыдущем примере). Большинство нагрузок являются индуктивными по своей природе, что означает, что коэффициент мощности обычно меньше единицы. Чем дальше коэффициент мощности от единицы, тем больше потребляемая полная мощность и, следовательно, тем больше ток, потребляемый системой.

Повышенный ток может потребовать увеличения размеров трансформаторов и силовой проводки. Повышенный ток также приводит к повышенному нагреву, что влияет на долговечность и срок службы электрической системы. Это может значительно увеличить стоимость установки, а также ограничить расширение предприятия.

Что означает коэффициент мощности для ИБП?

Коэффициент мощности (pf) — это разница между фактической потребляемой энергией (Вт) и полной мощностью (вольты, умноженные на амперы) в цепи переменного тока.Он рассчитывается как десятичная дробь или в процентах от 0-1 пФ до 0-100%, то есть 0,9 пФ = 90%.

Чем ближе коэффициент мощности к единице (1 пФ), тем ближе две формы сигналов совпадают по фазе друг с другом и устройство использует мощность более эффективно, поэтому коэффициент мощности связан с эффективностью ИБП.

Конвенция

предусматривает, что индуктивные нагрузки определяются как положительная реактивная мощность, а емкостные нагрузки — как отрицательная реактивная мощность.Но коэффициент мощности никогда не бывает положительным или отрицательным, он либо отстающий, либо опережающий.

Коэффициент мощности с запаздыванием

Это нагрузки, в которых форма волны тока отстает от напряжения на коэффициент, равный реактивному сопротивлению нагрузки, обычно от 0,5 до 0,95.

На изображении ниже нагрузка 2300 ВА с запаздыванием 0,766 пФ будет иметь реальное значение мощности 1762 Вт (1,76 кВт).

Коэффициент мощности Unity

Нагрузки с коэффициентом мощности Unity (1 пФ) имеют формы сигналов тока и напряжения, совпадающие по фазе друг с другом.В приведенном ниже примере нагрузка 2300 ВА с 1 пФ имеет значение реальной мощности 2300 Вт (2,3 кВт).

Ведущий коэффициент мощности

Нагрузки с опережающим коэффициентом мощности имеют форму кривой тока, которая опережает напряжение с коэффициентом, равным реактивному сопротивлению нагрузки, обычно между 0,8 и 0,95.

Используя те же 2300 ВА, что и в предыдущих примерах, опережающий коэффициент мощности 0,766 дает значение реальной мощности 1762 Вт (1,76 кВт).

Как фактор мощности влияет на конструкцию системы ИБП?

Традиционно системы ИБП были разработаны для поддержки нагрузок с единичным или запаздывающим коэффициентом мощности.

Однако современные источники бесперебойного питания теперь также могут работать с ведущими факторами мощности. Однако это требует тщательного планирования во время установки, поскольку ведущие факторы мощности могут вызвать перегрузку ИБП, которую он может не распознать.

Блейд-серверы

— лучший пример нагрузки с ведущим коэффициентом мощности. Они обладают большей вычислительной мощностью при меньшем пространстве в стойке, чем традиционные файловые серверы, и получили широкое распространение в секторах телекоммуникаций и центров обработки данных благодаря таким преимуществам, как упрощенная прокладка кабелей и пониженное энергопотребление.

Есть несколько способов уменьшить влияние ведущих факторов мощности, включая увеличение размера ИБП, но наиболее распространенным подходом является использование активных фильтров гармоник с коррекцией коэффициента мощности на выходе.

Это обеспечивает более приемлемую нагрузку на ИБП, но снижает эффективность, занимает больше места и увеличивает капитальные затраты.

Дополнительная литература:

Коэффициент мощности | Duquesne Light Company

Что такое коэффициент мощности?

Мы хотим, чтобы ваша энергия работала усердно и разумно, поэтому мы отслеживаем коммерческих и промышленных клиентов, чтобы определить, насколько эффективно они используют электроэнергию.Это известно как коэффициент мощности и применяется к клиентам, которые имеют трехфазное питание и потребность в электроэнергии превышает 30 кВт.

Примечание: , если у вас только однофазное обслуживание, нет необходимости читать дальше. Штраф на коэффициент мощности не применяется к однофазной сети.

Коэффициент мощности — это, по сути, показатель эффективности. Это отношение реальной или полезной мощности (кВт) к общей мощности (кВА). Чем выше коэффициент мощности, тем эффективнее используется электроэнергия.Чем ниже коэффициент мощности, тем менее эффективно используется электроэнергия и тем выше общая мощность, потребляемая из распределительной сети Duquesne Light Company (DLC).

В идеале, все предприятия должны работать со 100-процентной эффективностью, в результате чего коэффициент мощности равен 1,00. (КПД 90% соответствует коэффициенту мощности 0,90; КПД 80% соответствует коэффициенту мощности 0,80 и т. Д.). Насколько эффективно предприятия потребляют электроэнергию, варьируется от компании к компании и от месяца к месяцу.

Когда бизнес не использует имеющуюся электроэнергию эффективно, происходит более сильное потребление трансформаторов, переключателей и проводов DLC. Это требует большей мощности трансформатора и генератора при более высоких затратах. Поскольку DLC стремится обеспечить достаточную электрическую мощность для удовлетворения всех потребностей наших клиентов, мы должны компенсировать нагрузку на нашу электрическую систему из-за низкого коэффициента мощности. Эта компенсация принимает форму более высокой стоимости, которая перекладывается на потребителя, вызывая более тяжелый сток за счет регулировки множителя коэффициента мощности.

Регулировка коэффициента мощности не уникальна для DLC; большинство коммунальных предприятий измеряют потребление энергии своими клиентами и вносят корректировки в счета для клиентов, которые эксплуатируют электрические нагрузки ниже заданного уровня эффективности. DLC требует корректировки коэффициента мощности, когда коэффициент мощности падает ниже уровня эффективности 95%. Наша компания рассматривает эти изменения в выставлении счетов как стимул для коммерческих и промышленных клиентов повысить эффективность использования поставляемой нами электроэнергии.

Причины низкого коэффициента мощности

Электрооборудование состоит из емкостных нагрузок, резистивных нагрузок и индуктивных нагрузок. К емкостным нагрузкам в основном относятся конденсаторы, которые устанавливаются для запуска двигателей или для управления коэффициентом мощности. Подробнее об этом мы поговорим позже.

Резистивные нагрузки генерируются лампами накаливания, электрическим нагревом сопротивлением, электрическими печами и плитами. Они работают с почти 100-процентным электрическим КПД и, следовательно, имеют коэффициент мощности, приближающийся к 1.00. Это потребление электроэнергии или резистивный ток регистрируется в киловаттах на нашем стандартном счетчике и называется реальной мощностью (кВт). Реальная мощность потребляется, поскольку этот ток преобразует энергию в полезную работу.

К индуктивным нагрузкам относятся двигатели, трансформаторы, зарядные устройства для аккумуляторов, люминесцентное освещение, кондиционирование воздуха и индукционные печи. Хотя это оборудование частично питается от резистивного тока, ток намагничивания также необходим для работы оборудования с индуктивной нагрузкой. Ток намагничивания не выполняет видимой работы, но все же потребляет энергию из нашей электрической системы.Это означает, что при той же киловаттной нагрузке DLC должен обеспечивать большую мощность. Это приводит к снижению коэффициента мощности потребителя, что снижает эффективность его использования энергии.

Поскольку стандартный счетчик киловатт-часов (кВтч) не может измерять индуктивную мощность, требующую тока намагничивания, DLC устанавливает дополнительный счетчик, известный как реактивный счетчик, для измерения индуктивной мощности, подаваемой как ток намагничивания. Вы заметите этот второй счетчик рядом со счетчиком потребления на вашем предприятии. Комбинация счетчика кВтч и счетчика реактивной мощности позволяет DLC определять множитель коэффициента мощности, который увеличивается при уменьшении коэффициента мощности.

Множитель коэффициента мощности

В вашем счете, вместо того, чтобы указывать коэффициент мощности, вы увидите число или уравнение для множителя коэффициента мощности DLC (PFM). Множитель коэффициента мощности — это поправочный коэффициент, используемый для определения доли клиента в финансовом бремени, которое он или она вызвал за месяц выставления счета. Если ваш множитель коэффициента мощности превышает 1,00, а ваша потребляемая мощность превышает 30 кВт, вам потребуется корректировка коэффициента мощности. Уравнение отражает 95-процентный уровень эффективности, который Duquesne Light поддерживает ваш бизнес.

Коррекция недостаточного коэффициента мощности

Коэффициент мощности можно скорректировать, установив конденсаторы. Это самый простой способ уменьшить или «скорректировать» множитель коэффициента мощности до 1,00. Конденсаторы обеспечивают реактивную мощность, снижая нагрузку на ток намагничивания в системе распределения и генерации электроэнергии DLC. Обычно они устанавливаются после наших счетчиков в вашем основном сервисе, но также могут быть установлены непосредственно на индуктивной нагрузке, вызывающей проблему, например, на больших двигателях.При правильном размере конденсаторы могут восстановить множитель коэффициента мощности вашей службы до 1,00, что снижает общую мощность, потребляемую от системы распределения DLC, и впоследствии увеличивает доступную емкость системы.

Общие сведения о коэффициенте мощности | Пряжки-Смит

Что такое коэффициент мощности и как он влияет на ваше предприятие?

Что такое коэффициент мощности? Коэффициент мощности

— это показатель эффективного использования мощности, отношение рабочей мощности к полной (или полной) мощности.Чтобы определить коэффициент мощности (PF), разделите рабочую мощность (кВт) на полную мощность (кВА).

Коэффициент мощности — это способ узнать, насколько эффективно вы используете электроэнергию. Высокий коэффициент мощности указывает на эффективное использование электроэнергии, тогда как низкий коэффициент мощности означает неэффективное использование электроэнергии.

Когда у вас низкий коэффициент мощности, вы не полностью используете электроэнергию, за которую платите. Низкий коэффициент мощности дорого обходится коммунальному предприятию и конечному пользователю — используется мощность энергосистемы, увеличиваются потери в киловаттах и ​​низкое напряжение на нагрузке.Коммунальные предприятия часто наказывают потребителей за низкий коэффициент мощности в качестве стимула для компенсации этой неэффективности.

Пример расчета коэффициента мощности:

Почему стоит беспокоиться о низком коэффициенте мощности? Полная мощность, кВА, уменьшается с увеличением коэффициента мощности.

Рисунок 1. Пример коэффициента мощности

Пример: При коэффициенте мощности 80% требуется 125 кВА для выработки 100 кВт. При коэффициенте мощности 97% для выработки 100 кВт требуется всего 103 кВА.С другой стороны, при коэффициенте мощности 80% для выполнения той же работы требуется на 21% больше тока. См. Рисунок 1.

Что такое VAR?

Активная мощность, также называемая активной мощностью, измеряется в ваттах или кВт и выполняет полезную работу. Электрооборудование, такое как двигатели и трансформаторы, требует реактивной мощности, создает магнитное поле и позволяет выполнять работы.

Пена на верхней части пива представляет собой VAR, то есть потерянную емкость фактического пива, полезную работу или произведенные ватты.

Эта реактивная мощность называется вольт-ампер-реактивной или VAR. Реактивная мощность измеряется в ВАр или кВАр. Рабочая мощность и реактивная мощность составляют полную мощность.

Например, возьмем кружку пива. Емкость кружки представляет собой полную мощность (кВА), сумму реактивной мощности и рабочей мощности. Когда у вас много пены (кВАр) в кружке, тем ниже ваша рабочая мощность (кВт), что соответствует более низкому коэффициенту мощности; не очень эффективно, если вы хотите окупить свои деньги!

Корректирующий коэффициент мощности

Корректировка низкого коэффициента мощности может значительно снизить нагрузку на трансформаторы и проводники, что позволит расширить оборудование.

Представьте лошадь, тащащую лодку по каналу. Лодка поворачивает руль, чтобы не врезаться в берег. Повернутый руль создает сопротивление, поэтому меньшая мощность лошади уходит на движение лодки вперед.

Buckles-Smith предлагает решения для коррекции коэффициента мощности, которые помогут максимально увеличить реальную мощность на вашем предприятии. Пожалуйста, свяжитесь с Buckles-Smith или вашим менеджером по работе с клиентами для получения более подробной информации.

Скачать версию для печати можно здесь: Общие сведения о коэффициенте мощности.

Что такое коэффициент мощности, его причины и как его улучшить?

Таким образом, для данной KVA:

  1. Чем больше у вас пены (чем выше процент KVAR), тем ниже ваше отношение KW (пиво) к KVA (пиво плюс пена).Таким образом, тем ниже ваш коэффициент мощности.
  2. Чем меньше у вас пены (чем ниже процент KVAR), тем выше ваше отношение KW (пиво) к KVA (пиво плюс пена). Фактически, когда ваша пена (или KVAR) приближается к нулю, ваш коэффициент мощности приближается к 1,0.

Треугольник мощности

«Треугольник мощности » иллюстрирует эту взаимосвязь между кВт, кВА, кВАр и коэффициентом мощности:

PF = кВт / кВАр = Cos Φ

KVAR / KVA = Power Sin Φ

Треугольник

Обратите внимание, что… в идеальном мире… глядя на аналогию с пивной кружкой:

  • KVAR будет очень маленьким (пена приближается к нулю)
  • KWA и KVA будут почти равными (больше пива; меньше пены) )

Итак, чтобы иметь «эффективную» систему, мы хотим, чтобы коэффициент мощности был как можно ближе к 1.0 насколько возможно.

Коэффициент мощности, равный единице, или единичный коэффициент мощности — цель любой электроэнергетической компании.

Это потому, что, если коэффициент мощности меньше единицы, они должны подавать больший ток пользователю для заданного количества потребляемой мощности. При этом они несут больше потерь в линии.

Что вызывает низкий коэффициент мощности?

Отлично, теперь мы разобрались, что такое коэффициент мощности.

Недавно я обнаружил, что коэффициент мощности на моем заводе очень низкий.Я думал, что плохого я сделал, чтобы вызвать это?

Поскольку коэффициент мощности определяется как отношение кВт к кВА, мы видим, что низкий коэффициент мощности возникает, когда кВт мало по сравнению с кВА.

Вспоминая нашу аналогию с пивной кружкой, это могло бы произойти, когда KVAR (пена) большой.

Что вызывает большой KVAR в системе? Ответ: индуктивных нагрузок .

Индуктивные нагрузки (которые являются источниками реактивной мощности) включают:

  • Трансформаторы
  • Асинхронные двигатели
  • Индукционные генераторы (ветряные генераторы)
  • Освещение высокой интенсивности

Эти индуктивные нагрузки составляют основную часть энергии, потребляемой в промышленных комплексах.

Реактивная мощность (кВАр), необходимая индуктивным нагрузкам, увеличивает полную мощность (кВА) в вашей распределительной системе.

Использование индуктивной нагрузки изменяет угол между кВт и кВА.

Это увеличение реактивной и полной мощности приводит к большему углу θ (измеренному между кВт и кВА). Напомним, что с увеличением θ косинус θ (или коэффициент мощности) уменьшается.

Таким образом, индуктивные нагрузки (с большим KVAR) приводят к низкому коэффициенту мощности.

Зачем мне повышать коэффициент мощности?

Хорошо.Итак, на моем предприятии есть индуктивные нагрузки, из-за которых мой коэффициент мощности оказывается низким. Зачем мне нужно его улучшать?

Вы хотите улучшить коэффициент мощности по нескольким причинам. Некоторые из преимуществ повышения коэффициента мощности включают:

1. Снижение платы за коммунальные услуги

Повышение коэффициента мощности может снизить счет за коммунальные услуги на

  1. Снижение пикового спроса на выставление счетов за кВт
  2. Устранение штрафа за коэффициент мощности

Обычно коммунальные службы взимать с клиентов дополнительную плату, если их коэффициент мощности меньше 0.95 (некоторые ниже 0,85). Вы можете избежать этой дополнительной платы, увеличив коэффициент мощности.

2. Повышенная пропускная способность системы и снижение потерь в системе

За счет добавления в систему конденсаторов (генераторов KVAR) повышается коэффициент мощности и увеличивается мощность системы в кВт.

Нескорректированный коэффициент мощности вызывает потери в энергосистеме вашей распределительной системы. Эти потери можно уменьшить, улучшив коэффициент мощности.

В связи с нынешним ростом стоимости энергии очень желательно повышение эффективности предприятия.А с меньшими потерями в системе вы также можете добавить дополнительную нагрузку на вашу систему.

3. Повышенный уровень напряжения и КПД

Повышенный коэффициент мощности может повысить уровень напряжения в вашей электрической системе и повысить эффективность двигателей.

Как упоминалось выше, нескорректированный коэффициент мощности вызывает потери в энергосистеме вашей распределительной системы.

Таким образом, повышая коэффициент мощности, вы минимизируете эти падения напряжения вместе с фидерными кабелями и избегаете связанных с этим проблем.Ваши двигатели будут работать холоднее и эффективнее, с небольшим увеличением мощности и пускового момента.

Как исправить (улучшить) коэффициент мощности?

Как мне улучшить (то есть увеличить) коэффициент мощности?

Мы видели, что источника реактивной мощности (индуктивные нагрузки) уменьшают коэффициент мощности :

  • Трансформаторы
  • Асинхронные двигатели
  • Индукционные генераторы (ветряные генераторы)
  • 90 -163 высокой интенсивности разрядное (HID) освещение

Аналогично потребителя реактивной мощности увеличивают коэффициент мощности :

  • Конденсаторы
  • Синхронные генераторы (коммунальные и аварийные)
  • 64
  • 64
  • 64 Неудивительно, что одним из способов увеличения коэффициента мощности является добавление конденсаторов в систему.Этот и другие способы увеличения коэффициента мощности перечислены ниже:

    1. Установка конденсаторов (генераторов KVAR)

    Установка конденсаторов снижает величину реактивной мощности (KVAR или пену), тем самым увеличивая коэффициент мощности.

    Вот как это работает:

    Реактивная мощность (KVAR), вызванная индуктивными нагрузками, всегда действует под углом 90 градусов к рабочей мощности (KW).

    Индуктивность и емкость реагируют на 180 градусов друг на друга. Конденсаторы накапливают кВАр и выделяют энергию, противоположную реактивной энергии, вызванной индуктором.

    Наличие конденсатора и катушки индуктивности в одной цепи приводит к непрерывной поочередной передаче энергии между ними.

    Таким образом, когда схема сбалансирована, вся энергия, выделяемая катушкой индуктивности, поглощается конденсатором.

    2. Сведение к минимуму работы двигателей на холостом ходу или с малой нагрузкой.

    Мы уже говорили о том, что низкий коэффициент мощности обусловлен наличием асинхронных двигателей.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *