2.18. Повышение коэффициента мощности cosφ

Приемники переменного тока потребляют как активную мощность (лампы накаливания, электронагревательные приборы – утюги, чайники, плиты и т.д.), так и активно-индуктивую (электродвигатели, трансформаторы и т. д.). Полезную работу совершает только активная мощность, а остальная тратится на нагрев проводов, потери в приемниках и т.д. Так, например, если активная мощность Р передается при cosφ = 1, то ток в линии

,

где U – напряжение в линии.

Если активная мощность передается при cosφ = 0,5 , то

,

т.е. ток увеличился в два раза по сравнению с первым случаем. Увеличение тока в два раза требует увеличения сечения проводов, что приводит к соответствующему увеличению капитальных затрат, поэтому на промышленных предприятиях поддерживают cosφ = 0,90 – 0,92. Для этого параллельно нагрузке включают синхронные компенсаторы (синхронные двигатели облегченной механической конструкции, предназначенные для повышения cosφ) или батареи конденсаторов. Емкость батареи конденсаторов определяется по формуле:

[Ф],

где: φ₁ – значение угла, при котором работает энергетическая установка;

φ₂ – значение угла, при котором должна работать энергетическая установка.

2.19. Падение и потеря напряжения в линии передачи

переменного тока

Генератор соединен с приемником энергии линией передачи (рис. 2.27). Линия передачи обладает активным R_л и индуктивным Х_л сопротивлениями. Нагрузка имеет активно-индуктивный характер (вектор опережает вектор на угол φ_нагр).

Рис. 2.27. Линия передачи энергии переменного тока и ее векторная диаграмма

Под падением напряжения в линии передачи понимают модуль геометрической разности векторов напряжения в начале || и конце |_нагр| линии, оно равно .

Потеря напряжения равна разности модулей напряжения в начале и конце линии, т.е. равна |U| – |U_нагр|. Потеря напряжения в линии передачи показывает, насколько вольт напряжение в конце линии меньше напряжения в начале линии.

3. Электрические цепи трехфазного

_{ПЕРЕМЕННОГО ТОКА}

_{Трехфазная система применяется в России и во всех странах с конца XIX века. По сравнению с однофазной системой имеет следующие преимущества:}

1. _{Обеспечивает экономию проводов при передаче электроэнергии на расстоянии.}

2. _{Трехфазные электрические машины-двигатели и генераторы имеют более высокий к.п.д., чем однофазные.}

3.1. Получение трехфазной системы э.Д.С.

_{Трехфазную систему получают при помощи трехфазных синхронных генераторов, которые состоят их двух основных частей: ротора и статора. Ротор представляет собой вращающийся электромагнит, который приводится во вращение паровой или водяной турбиной. Статор – неподвижная часть генератора, имеет три обмотки, расположенных под углом 120°, которые называются фазами генератора (более подробно см. раздел «Синхронные машины»). Начала обмоток (рис. 3.1) обозначаются буквами А, В, С, а концы – X, Y, Z.}

_{Рис. 3.1. Соединение фаз генератора в звезду}

_{Для момента времени t = 0 мгновенные значения э.д.с. обмоток:}

_{eA = Emsinωt,}

_{eB = Emsin (ωt – 120º ),}

_{eC = Emsin (ωt – 240º ).}

_{Если представить каждую э.д.с. вектором, то получим систему трех векторов, расположенных друг относительно друга под углами 120° (рис. 3.2).}

_{Если сложить эти три вектора, то можно сделать вывод, что сумма мгновенных значений э.д.с. тоже будет равна нулю:}

_{eA + eВ + eС = 0.}

Рис.3.2. Трехфазная симметричная система э.д.с.

_{Это является особенностью трехфазной симметричной системы э.д.с. На рис. 3.1. концы фаз генератора X, Y, Z объединены в одну точку, которая называется нулевой, или нейтральной, точкой. Такое соединение называется соединение звездой.}

_{Рис. 3.3. Соединение фаз генератора треугольником}

_{Если соединить зажимы фаз генератора, как показано на рис. 3.3, т.е. начало одной фазы с концом другой, то получится соединение треугольником. При отклонении формы э.д.с. от синусоидальной, а также при разной величине э.д.с. фаз по обмоткам генератора могут протекать уравнительные токи, которые нагревают обмотки и снижают к.п.д. генератора. Поэтому обмотки генераторов всегда соединяют в звезду.}