Какво е фактор на мощността (Cosine Phi)

Физическо лице коефициент на мощност (косинус фи) е както следва. Както знаете, в верига с променлив ток в общия случай има три вида натоварване или три вида мощност (три вида ток, три вида съпротивления). Активен Р, реактивен Q и общ С мощностите са съответно свързани с активно r, реактивно x и общо z съпротивление.

От курса на електротехниката е известно, че съпротивлението се нарича активно, при което топлината се отделя при преминаване на ток. Активното съпротивление е свързано със загуби на активна мощност дPNSравен на квадрата на тока, умножен по съпротивлението dPn = Аз2r Вт

Реактантност когато токът преминава през него, той не причинява загуби. Това съпротивление се дължи на индуктивност L, както и на капацитет С.

Индуктивното и капацитивното съпротивление са два вида реактивност и се изразяват със следните формули:

• реактивно съпротивление или индуктивно съпротивление,

• капацитетно съпротивление или капацитет,

Тогава x = xL — НС° С… Например, ако във веригата xL= 12 Ома, xс = 7 Ohm, тогава реактивното съпротивление на веригата x = xL — NSс= 12 — 7 = 5 ома.

Ориз. 1. Илюстрации за обяснение на същността на косинуса «фи»: а — верига на последователно свързване r и L във верига на променлив ток, b — триъгълник на съпротивлението, c — триъгълник на мощността, d — триъгълник на мощността при различни стойности на активна мощност.

Импедансът z включва съпротивление и реактивно съпротивление. За последователна връзка r и L (фиг. 1, а) е изобразено графично триъгълник на съпротивлението. 

Ако страните на този триъгълник се умножат по квадрата на същия ток, тогава съотношението няма да се промени, но новият триъгълник ще бъде капацитет триъгълник (Фиг. 1, в). Вижте повече подробности тук — Триъгълници на съпротивления, напрежения и мощности

Както се вижда от триъгълника, в веригата на променлив ток, в общия случай възникват три мощности: активна P, реактивна Q и обща S

P = Аз2r = UIcosphy Вт,В = Аз2x = Аз2NSL — I2x° С = UIsin Var, S = Аз2z = потребителски интерфейсКакво. 

Активната мощност може да се нарече работна мощност, тоест „загрява“ (отделяне на топлина), „свети“ (електрическо осветление), „движи се“ (задвижващи механизми на електродвигатели) и пр. Измерва се по същия начин като постоянната мощност , във ватове.

Развита активна мощностб напълно без следа се консумира в приемници и оловни проводници със скоростта на светлината — почти мигновено. Това е една от характерните черти на активната мощност: колко се генерира, толкова се консумира.

Реактивна мощност Q не се консумира и представлява трептене на електромагнитна енергия в електрическа верига. Преливането на енергия от източника към приемника и обратно е свързано с протичането на ток през проводниците и тъй като проводниците имат активно съпротивление, в тях има загуби.

Така с реактивна мощност работата не се извършва, а възникват загуби, които при същата активна мощност, колкото по -голяма, толкова по -малка фактор на мощността (cosphi, косинус «фи»). 

Пример. Определете загубата на мощност в линия със съпротивление rл = 1 ом, ако през него се предава мощност P = 10 kW при напрежение 400 V веднъж при cosfi1 = 0,5, а вторият път при cosphi2=0,9. 

Решение. Ток в първия случай I1 = P / (Ucosphi1) = 10/(0,4•0,5) = 50 А.

Загуба на мощност dP1 = Аз12rл = 502• 1 = 2500 W = 2,5 kW.

Във втория случай, токът Аз1 = P / (Ucosphi2) = 10/(0,4•0,9) = 28 А.

Загуба на мощност dP2 = Аз22rл = 282• 1 = 784 W = 0,784 kW, т.е. във втория случай загубата на мощност е 2,5 / 0,784 = 3,2 пъти по -малка само защото стойността на cosfi е по -висока.

Изчислението ясно показва, че колкото по-висока е стойността на косинуса «phi», толкова по-малка е загубата на енергия и по-малко е необходимо да се поставят цветни метали при инсталиране на нови инсталации.

Чрез увеличаване на косинуса «phi» имаме три основни цели:

1) спестяване на електрическа енергия,

2) спестяване на цветни метали,

3) максимално използване на инсталираната мощност на генератори, трансформатори и като цяло AC двигатели.

Последното обстоятелство се потвърждава от факта, че например от същия трансформатор е възможно да се получи колкото по -активна мощност, толкова по -голяма е стойността на cosfi потребители. И така, от трансформатор с номинална мощност Sн= 1000 kVa при коsfi1 = 0,7 можете да получите активната мощност P1 = Снcosfie1 = 1000 • 0,7 = 700 kW, а при косфи2 = 0,95 R2 = Сncosfi2= 1000 • 0,95 = 950 kW.

И в двата случая трансформаторът ще бъде напълно зареден до 1000 kVA. Асинхронните двигатели и трансформаторите с недотоварване са причина за фактора на ниска мощност във фабриките. Например, асинхронен двигател на празен ход има cosfixx приблизително равен на 0,2, докато при натоварване до номинална мощност отsfiн = 0,85.

За по -голяма яснота помислете за приблизителен триъгълник на мощността за асинхронен двигател (фиг. 1, г). При работа на празен ход асинхронният двигател консумира реактивна мощност, приблизително равна на 30% от номиналната мощност, докато консумираната активна мощност в този случай е около 15%. Следователно коефициентът на мощност е много нисък. С увеличаване на натоварването активната мощност се увеличава, а реактивната мощност се променя незначително и следователно cosfi се увеличава. Прочетете повече за това тук: Коефициент на мощност на задвижването

Основната дейност, която увеличава стойността на cosfi, е работата при пълен производствен капацитет. В този случай асинхронните двигатели ще работят с коефициенти на мощност, близки до номиналните стойности.

Дейностите за подобряване на фактора на мощността са разделени на две основни групи:

1) не изисква инсталиране на компенсиращи устройства и подходящо във всички случаи (естествени методи);

2) свързани с използването на компенсиращи устройства (изкуствени методи).

Кондензационен блок за увеличаване на коефициента на мощност

Дейностите на първата група, съгласно настоящите насоки, включват рационализиране на технологичния процес, водещо до подобряване на енергийния режим на оборудването и увеличаване на коефициента на мощност. Същите мерки включват използването на синхронни двигатели вместо някои асинхронни (препоръчва се инсталирането на синхронни двигатели вместо асинхронни, където е необходимо за увеличаване на ефективността).

Прочетете също по тази тема: Захранване с променлив ток и загуби на енергия