Триъгълници от напрежения, съпротивления и мощности

Всеки, който има представа за векторни диаграми, лесно ще забележи, че правоъгълен триъгълник на напрежението може да бъде много ясно различен върху тях, всяка страна от които отразява: общото напрежение на веригата, напрежението на активното съпротивление и волтаж върху реактивното съпротивление.

В съответствие с теоремата на Питагор, връзката между тези напрежения (между общото напрежение на веригата и напрежението на нейните участъци) ще изглежда така:

Ако следващата стъпка е да разделите стойностите на тези напрежения на тока (токът протича през всички секции на последователната верига еднакво), тогава чрез Законът на Ом получаваме стойностите на съпротивлението, тоест сега ще може да се говори за правоъгълен триъгълник на съпротивленията:

По подобен начин (както в случая на напрежения), използвайки питагорейската теорема, е възможно да се установи връзка между импеданса на веригата и реактивите. Връзката ще бъде изразена със следната формула:

След това умножаваме стойностите на съпротивлението по тока, всъщност ще увеличим всяка страна на десния триъгълник с определен брой пъти. В резултат на това получаваме правоъгълен триъгълник с капацитети:

Активната мощност, освободена при активното съпротивление на веригата, свързана с необратимото преобразуване на електрическата енергия (в топлина, в изпълнение на работа в инсталацията), ще бъде ясно свързана с реактивната мощност, участваща в обратимото преобразуване на енергията (създаването на магнитни и електрически полета в бобини и кондензатори) и с пълна мощност, подавана към електрическата инсталация.

Активната мощност се измерва във ватове (W), реактивната мощност — във вари (VAR — волт -ампер реактивна), обща — във VA (волт -ампер).

Според питагорейската теорема имаме право да напишем:

Нека сега обърнем внимание на факта, че в триъгълника на мощността има ъгъл phi, косинусът на който е лесен за определяне преди всичко чрез активна мощност и привидна мощност. Косинусът на този ъгъл (cos phi) наречен фактор на мощността. Той показва каква част от общата мощност се отчита при извършване на полезна работа в електрическа инсталация и не се връща в мрежата.

Очевидно по -висок коефициент на мощност (максимум един) показва по -висока ефективност на преобразуване на енергията, доставена на инсталацията за работа. Ако коефициентът на мощност е 1, тогава цялата доставена енергия се използва за извършване на работата.

Получените съотношения позволяват изразяване на текущата консумация на инсталацията по отношение на коефициента на мощност, активната мощност и мрежовото напрежение:

Така че, колкото по -малък е косинус фи, толкова повече ток се изисква от мрежата за извършване на определена работа. На практика този фактор (максимален ток от мрежата) ограничава капацитета на предаване на преносната линия и следователно, колкото по -нисък е коефициентът на мощност, толкова по -голям е линейният товар и по -ниската полезна честотна лента (ниският косинус фи води до това ограничение ). Джауловите загуби в електропроводи с намаляващ косинус фи могат да се видят от следната формула:

На активното съпротивление R на преносната линия загубите се увеличават толкова повече, колкото по -висок е токът I, въпреки че е реактивен за товара. Следователно можем да кажем, че с нисък коефициент на мощност, цената на преноса на електроенергия просто се увеличава. Това означава, че увеличаването на косинус фи е важна национална икономическа задача.

Желателно е реактивният компонент на общата мощност да се доближи до нула.За да направите това, би било добре винаги да използвате електрически двигатели и трансформатори при пълно натоварване и да ги изключвате в края на употреба, за да не работят на празен ход. При без натоварване двигателите и трансформаторите имат много нисък коефициент на мощност. Един от начините за увеличаване на косинус фи при потребителите е използването кондензаторни банки и синхронни компенсатори.