22. Виды мощности. Коэффициент мощности

Различают 3 вида мощности: активную реактивную и полная

Реактивная мащность Q = U·  · Sin.

Активная мощность Р = U· · Cos

Полная мощность S=

Коэффициентом мощности, или «косинусом фи» (cos ), цепи называется отношение активной мощности к полной мощности.

Коэффициент мощности =

где Р- активная мощность S- полная мощность

В общем случае активная мощность меньше полной мощности, т. е. у этой дроби числитель меньше знаменателя, и поэтому коэффициент мощности меньше единицы.

Только в случае чисто активной нагрузки, когда вся мощность является активной мощностью, числитель и знаменатель этой дроби равны между собой, и поэтому коэффициент мощности равен единице.

Реактивная энергия потребляется нагрузкой и, если не принимать специальных мер, она будет загружать линию, идущую от генератора к нагрузке. Нельзя лишить реактивной энергии цепь, содержащую индуктивную нагрузку, но разгрузить генератор от реактивной мощности необходимо

Чем большую часть полной мощности составляет активная мощность, тем меньше числитель отличается от знаменателя дроби и тем ближе коэффициент мощности к единице. Задача состоит в том, чтобы заставить протекать по линии к потребителю только минимально необходимую величину реактивной энергии.

Рисунок 1 Определение коэффициента мощности из треугольников сопротив­лений, напряжений и мощностей

Из треугольника мощностей рисунок 1 получаем:

, или коэффициент мощности, измеряется особым прибором фазометром.

Из построения треугольников сопротивлений, напряжений и мощностей для определенной цепи видно, что эти треугольники подобны один другому, так как их стороны пропорциональны

Из каждого треугольника можно найти «косинус фи» цепи, как показано на рисунке 1.

Чем меньший cos имеет потребитель, тем меньшую активную мощность будет отдавать генератор, тем менее он будет загружен по активной мощности и тем меньше будет коэффициент полезного действия машины. Это заставило учитывать не только активную энергию, забираемую потребителем от электростанции, но также и реактивную энер­гию. Поэтому у потребителя, имеющего реактивную нагрузку, должны быть установлены электросчетчики активной и реактивной. При этом активная и реактивная энергии при по­стоянстве активной и реактивной мощностей могут быть опре­делены по формулам:

Низкий «косинус фи» потребителя приводит:

1. К необходимости увеличения полной мощности электрических станций и трансформато­ров.

2.К понижению коэффициента полезного дей­ствия генераторов и трансформаторов. Генера­тор или трансформатор, работающие на нагрузку с низким «косинусом фи», по току могут быть загружены, а по активной мощности— нет. У машины, работающей с недогрузкой, коэффициент полезного действия падает, что ведет к излишнему расходу энергии первичных двигателей (соответственно торфа или угля на тепловых электрических станциях, жидкого топлива в двига­телях внутреннего сгорания и т. д.).

3.К увеличению потерь мощности и напряжения в проводах и увеличению сечения проводов.

Причины низкого «косинуса фи»

1. Недогрузка электродвигателей переменного тока. При недо­грузке электродвигателя потребляемая им активная мощность уменьшается пропорционально нагрузке. В то же время реактив­ная мощность изменяется меньше. Поэтому чем меньше нагруз­ка двигателя, тем с меньшим коэффициентом мощности он работает.

2. Неправильный выбор типа электродвига­теля. Двигатели быстроходные и большой мощности имеют более высокий «косинус фи», чем тихоходные и маломощные двигатели. Двигатели закрытого типа имеют «косинус фи», ниже, чем двигатели открытого типа. Двигатели, неправильно выбранные по типу, мщности и скорости, понижают«косинус фи»,.

3. Повышение напряжения в сети. В часы малых нагрузок, обеденных перерывов и т. п. напряжение сети на пред­приятии увеличивается на несколько вольт. Это ведет к увели­чению намагничивающего тока индуктивных потребителей (реактивной составляющей их полного тока) что в свою очередь вызывает уменьшение cos предприятия.

4.Неправильный ремонт двигателя. При перемотке электродвигателей обмотчики вследствие неправильного подбора провода иногда не заполняют пазы машины тем количеством проводников, которое было в фабричной обмотке. При работе такого двигателя, вышедшего из ремонта, увеличивается магнитный поток рассеяния, что приводит к уменьшению cos двигателя.

4. Увеличение воздушного зазора между ротором и статором вызывает увеличение намагничивающего тока и уменьшение cos двигателя.

Способы увеличения «косинуса фи».

1 Правильный выбор типа, мощности и скорости вновь устанавливаемых двигателей.

2.Увеличение загрузки двигателей.

3.Недопущение работы двигателей вхолостую продолжительное время

4.Правильный и высококачественный ремонт двигателей.

5.Применение статических (т. е. неподвиж­ных, не вращающихся) конденсаторов.

Малый вес конденсаторов, отсутствие вращающихся частей, незначительные потери энергии в них, легкость обслуживания, безопасность и надежность в работе дают возможность широко­го применения статических конденсаторов для повышения cos двигателей.

Подбирая величину емкости при параллельном соединении индуктивности и емкости, можно добиться уменьшения угла сдвига фаз между напряжением и общим током при неизменной активной и реактивной мощности, потребляемой ветвью с индуктивностью. Этот угол можно сделать равным нулю. Тогда ток, текущий на общем участке цепи, будет иметь наименьшую величину и совпадать по фазе с напряжением сети.

Это явление называется компенсацией сдвига фаз и широко используется на практике.