Τι είναι ο Συντελεστής Ισχύος (Cosine Phi)

Ο συντελεστής ισχύος ενός φυσικού προσώπου (συνημίτονο phi) είναι ο εξής. Όπως γνωρίζετε, σε ένα κύκλωμα AC, υπάρχουν γενικά τρεις τύποι φορτίου ή τρεις τύποι ισχύος (τρεις τύποι ρεύματος, τρεις τύποι αντίστασης). Οι ενεργές P, αντιδραστικές Q και ολικές δυνάμεις C σχετίζονται με την ενεργό αντίσταση r, αντιδραστική x και συνολική z, αντίστοιχα.

Είναι γνωστό από το μάθημα της ηλεκτρικής μηχανικής ότι η αντίσταση ονομάζεται ενεργή, στην οποία απελευθερώνεται θερμότητα όταν περνάει ρεύμα. Η ενεργή αντίσταση σχετίζεται με απώλειες ενεργού ισχύος dPnΊσο με το τετράγωνο του ρεύματος πολλαπλασιαζόμενο με την αντίσταση dPn = Az2r W

Επαγωγική ηλεκτρική αντίσταση όταν το ρεύμα ρέει μέσα από αυτό, δεν προκαλεί απώλειες. Αυτή η αντίσταση οφείλεται στην επαγωγή L καθώς και στην χωρητικότητα C.

Η επαγωγική και η χωρητική αντίσταση είναι δύο τύποι αντιδράσεων και εκφράζονται με τους ακόλουθους τύπους:

• αντίδραση ή επαγωγική αντίσταση,

• χωρητική αντίσταση ή χωρητικότητα,

Τότε x = xL — НС° С… Για παράδειγμα, αν στο κύκλωμα xL= 12 Ohm, xc = 7 Ohm, τότε η αντίδραση του κυκλώματος x = xL — NSc= 12 — 7 = 5 Ohm.

Ρύζι. 1. Εικονογραφήσεις για την εξήγηση της ουσίας του συνημιτόνου «phi»: α — κύκλωμα σειριακής σύνδεσης των r και L σε κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος, β — τρίγωνο αντίστασης, γ — τρίγωνο ισχύος, δ — τρίγωνο ισχύος σε διαφορετικές τιμές ​ενεργού ισχύος.

Η σύνθετη αντίσταση z περιλαμβάνει αντίσταση και αντίδραση. Για μια σειριακή σύνδεση των r και L (Εικ. 1, α), απεικονίζεται γραφικά ένα τρίγωνο αντίστασης.

Εάν οι πλευρές αυτού του τριγώνου πολλαπλασιαστούν με το τετράγωνο του ίδιου ρεύματος, τότε ο λόγος δεν θα αλλάξει, αλλά το νέο τρίγωνο θα είναι τρίγωνο χωρητικότητας (Εικ. 1, γ). Δείτε περισσότερες λεπτομέρειες εδώ — Τρίγωνα αντιστάσεων, τάσεων και δυνάμεων

Όπως φαίνεται από το τρίγωνο, σε ένα κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος, εμφανίζονται γενικά τρεις δυνάμεις: ενεργό P, αντιδραστικό Q και ολικό S

P = Az2r = UIcosphy W,B = Az2x = Az2NSL — I2x° C = UIsin Var, S = Az2z = UIWhat.

Η ενεργός ισχύς μπορεί να ονομαστεί ισχύς εργασίας, δηλαδή "θερμαίνει" (εκπομπή θερμότητας), "φώτα" (ηλεκτρικός φωτισμός), "κινείται" (κινητήρες ηλεκτροκινητήρες) κ.λπ. Μετράται με τον ίδιο τρόπο όπως η σταθερή ισχύς , σε watt.

Αναπτηγμένος ενεργό ισχύσι εντελώς χωρίς ίχνος καταναλώνεται σε δέκτες και καλώδια μολύβδου με την ταχύτητα του φωτός — σχεδόν ακαριαία. Αυτό είναι ένα από τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα της ενεργού ισχύος: όσο παράγεται, τόσο πολύ καταναλώνεται.

Η άεργος ισχύς Q δεν καταναλώνεται και αντιπροσωπεύει την ταλάντωση της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα.Η ροή της ενέργειας από την πηγή στον δέκτη και αντίστροφα σχετίζεται με τη ροή του ρεύματος μέσα από τα καλώδια, και δεδομένου ότι τα καλώδια έχουν ενεργή αντίσταση, υπάρχουν απώλειες σε αυτά.

Έτσι, με την άεργο ισχύ δεν εκτελούνται εργασίες, αλλά συμβαίνουν απώλειες, οι οποίες για την ίδια ενεργό ισχύ, όσο μεγαλύτερος, τόσο μικρότερος είναι ο συντελεστής ισχύος (cosphi, συνημίτονο «phi»).

Ενα παράδειγμα. Προσδιορίστε την απώλεια ισχύος σε μια γραμμή με αντίσταση rl = 1 ohm εάν η ισχύς P = 10 kW μεταδίδεται μέσω αυτής με τάση 400 V μία φορά στο cosphi1 = 0,5 και τη δεύτερη φορά στο cosphi2 = 0,9.

Απάντηση. Ρεύμα στην πρώτη περίπτωση I1 = P / (Ucosphi1) = 10/(0,4•0,5) = 50 A.

Απώλεια ισχύος dP1 = Az12rl = 502•1 = 2500 W = 2,5 kW.

Στη δεύτερη περίπτωση, το ρεύμα Az1 = P / (Ucosphi2) = 10/(0,4•0,9) = 28 A.

Απώλεια ισχύος dP2 = Az22rl = 282•1 = 784 W = 0,784 kW, δηλ. στη δεύτερη περίπτωση η απώλεια ισχύος είναι 2,5 / 0,784 = 3,2 φορές μικρότερη μόνο επειδή η τιμή cosfi είναι μεγαλύτερη.

Ο υπολογισμός δείχνει ξεκάθαρα ότι όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του συνημιτονοειδούς «phi», τόσο μικρότερη είναι η απώλεια ενέργειας και τόσο μικρότερη είναι η ανάγκη τοποθέτησης μη σιδηρούχων μετάλλων κατά την εγκατάσταση νέων εγκαταστάσεων.

Αυξάνοντας το συνημίτονο «phi» έχουμε τρεις κύριους στόχους:

1) εξοικονόμηση ηλεκτρικής ενέργειας,

2) εξοικονόμηση μη σιδηρούχων μετάλλων,

3) μέγιστη χρήση της εγκατεστημένης ισχύος γεννητριών, μετασχηματιστών και γενικά κινητήρων AC.

Η τελευταία περίσταση επιβεβαιώνεται από το γεγονός ότι, για παράδειγμα, από τον ίδιο μετασχηματιστή είναι δυνατόν να ληφθεί όσο περισσότερη ενεργή ισχύς, τόσο μεγαλύτερη είναι η αξία των χρηστών cosfi.Έτσι, από έναν μετασχηματιστή με ονομαστική ισχύ Sn= 1000 kVa στο cosfi1 = 0,7 μπορείτε να πάρετε την ενεργή ισχύ P1 = Снcosfie1 = 1000 • 0,7 = 700 kW, και σε cosfi2 = 0,95 R2 = Сncosfi2= 1000 • 0. kW.

Και στις δύο περιπτώσεις ο μετασχηματιστής θα είναι πλήρως φορτισμένος στα 1000 kVA. Οι επαγωγικοί κινητήρες και οι μετασχηματιστές υποφόρτισης είναι η αιτία του χαμηλού συντελεστή ισχύος στα εργοστάσια. Για παράδειγμα, ένας επαγωγικός κινητήρας σε ταχύτητα ρελαντί έχει cosfixx περίπου ίσο με 0,2, ενώ όταν φορτώνεται στην ονομαστική ισχύ του sfin = 0,85.

Για μεγαλύτερη σαφήνεια, σκεφτείτε ένα κατά προσέγγιση τρίγωνο ισχύος για έναν επαγωγικό κινητήρα (Εικ. 1, d). Κατά τη λειτουργία του ρελαντί, ο επαγωγικός κινητήρας καταναλώνει άεργη ισχύ περίπου ίση με το 30% της ονομαστικής ισχύος, ενώ η ενεργή ισχύς που καταναλώνεται σε αυτήν την περίπτωση είναι περίπου 15%. Επομένως, ο συντελεστής ισχύος είναι πολύ χαμηλός. Καθώς το φορτίο αυξάνεται, η ενεργός ισχύς αυξάνεται και η άεργος ισχύς αλλάζει οριακά και ως εκ τούτου το cosfi αυξάνεται. Διαβάστε περισσότερα γι 'αυτό εδώ: Συντελεστής ισχύος κίνησης

Η κύρια δραστηριότητα που αυξάνει την αξία της cosfi είναι η λειτουργία με πλήρη παραγωγική ικανότητα. Σε αυτήν την περίπτωση, οι ασύγχρονοι κινητήρες θα λειτουργούν με συντελεστές ισχύος κοντά στις ονομαστικές τιμές.

Οι δραστηριότητες βελτίωσης του συντελεστή ισχύος χωρίζονται σε δύο κύριες ομάδες:

1) δεν απαιτεί εγκατάσταση αντισταθμιστικών συσκευών και κατάλληλων σε όλες τις περιπτώσεις (φυσικές μέθοδοι).

2) που σχετίζονται με τη χρήση αντισταθμιστικών συσκευών (τεχνητές μέθοδοι).

Μονάδα συμπύκνωσης για αύξηση του συντελεστή ισχύος

Οι δραστηριότητες της πρώτης ομάδας, σύμφωνα με τις τρέχουσες οδηγίες, περιλαμβάνουν τον εξορθολογισμό της τεχνολογικής διαδικασίας, που οδηγεί στη βελτίωση του ενεργειακού τρόπου λειτουργίας του εξοπλισμού και στην αύξηση του συντελεστή ισχύος. Τα ίδια μέτρα περιλαμβάνουν τη χρήση σύγχρονων κινητήρων αντί για ορισμένους ασύγχρονους (η εγκατάσταση σύγχρονων κινητήρων αντί ασύγχρονων συνιστάται όπου είναι απαραίτητο για αύξηση της απόδοσης).

Διαβάστε επίσης για αυτό το θέμα: Τροφοδοτικό AC και απώλειες ρεύματος