Как низкий косинус фи влияет на показания счетчика: Nothing found for Koefficient-moshhnosti-cos-%25cf%2586-ponyatie-fizicheskij-smysl-izmerenie

КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И ТРЕУГОЛЬНИК МОЩНОСТЕЙ, ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

Особенности индуктивных нагрузок

Большинство нагрузок в современных системах электроснабжения имеют индуктивный характер. К ним, например, относятся электродвигатели, трансформаторы, балласты люминесцентных ламп, индукционные печи. Для нормальной работы подобных нагрузок в них требуется создать магнитное поле.

Индуктивные нагрузки требуют наличия двух составляющих тока:

• Активной составляющей, за счет которой происходит нагрев, получение света, механическое движение, полезная работа и т.п.;
• Реактивной составляющей, необходимой для получения и поддержания магнитного поля.

Активная составляющая тока отвечает за потребление активной мощности, которая может быть измерена с помощью ваттметра. Она измеряется в ваттах (Вт) и киловаттах (кВт). Реактивная мощность не совершает никакой полезной работы, но циркулирует между генератором и нагрузкой. При этом она увеличивает нагрузку на источники питания и распредсистему. Реактивная мощность измеряется в вольт-амперах-реактивных (вар).

Вместе активная и реактивная мощность образуют полную или кажущуюся мощность. Она измеряется в киловольт-амперах (кВА).

Рис. 1. Активная мощность

Рис. 2.Реактивная мощность

Понятие коэффициента мощности (косинуса фи)

Под коэффициентом мощности понимают отношение активной мощности к полной. Этот коэффициент характеризует, насколько эффективно используется электроэнергия. Высокие значения коэффициента мощности соответствуют эффективному использованию электроэнергии, а низкие – напротив, неэффективному.

Для определение коэффициента мощности (PF) следует разделить активную мощность (в кВт) на полную (кВА). Для линейных систем с синусоидальными токами коэффициент мощности численно равен cos ?:

PF = кВт/кВА = cos ?

Например, для токарно-карусельного станка, работающего с полезной мощностью 100 кВт и полной мощностью 125 кВА, коэффициент мощности составит 100/125 = 0,8.

Рис. 3. Полная мощность

Рис. 4. Треугольник мощностей

Примечание: показанный на рис.4 треугольник мощностей используется для иллюстрации соотношений между активной, реактивной и полной мощностями.

Должен ли нас волновать низкий коэффициент мощности PF (косинус фи — cos ?)?

Низкий cos ? означает, что вы не полностью используете оплачиваемую вами электроэнергию.

Из показанных на рис.5 соотношений можно видеть, что полная мощность уменьшается с ростом коэффициента мощности. При коэффициенте мощности, равном 70%, для получения 100 кВт требуется 142 кВА. При коэффициенте мощности, равном 95%, для получения 100 кВт требуется только 105 кВА. Если посмотреть на все это с точки зрения величины тока, получается, что при коэффициенте мощности 70% требуется на 35% больший ток для совершения той же самой полезной работы.

Рис. 5. Типичные треугольники мощностей

Что можно сделать для повышения косинуса фи (коэффициента мощности)?

Коэффициент мощности можно повысить путем установки компенсирующих конденсаторов в распредсистеме предприятия

Если полная мощность (кВА) больше, чем полезная мощность (кВт), через энергосистему протекает сумма активного и реактивного токов. Силовые конденсаторы являются своего рода генератором реактивной мощности (см. рис. 6). Выдавая реактивный ток, они снижают общий ток, протекающий от энергосистемы к нагрузкам.

Наиболее выгодным является коэффициент мощности 95%

Теоретически конденсаторы могут выдать 100% требуемой реактивной мощности. Однако наиболее выгодным является поддержание коэффициента мощности на уровне 95%.

На рис.7 показано потребление полной мощности в системе до и после установки конденсаторов. Установка конденсаторов и увеличение коэффициента мощности до 95% обеспечивает снижение полной мощности со 142 кВА до 105 кВА, т.е. снижение составляет 35%.

Рис.6. Конденсаторы как генераторы реактивной мощности

Рис.7. Требуемая полная мощность до и после компенсации

Компенсация реактивной мощности: руководство для главного энергетика

Какова будет экономия при установке компенсирующих конденсаторов

Силовые конденсаторы дают множество преимуществ:

• снижение расходов на электроэнергию;
• снижение требований к мощности системы;
• улучшение стабильности напряжения;
• снижение потерь.

Снижение расходов на оплату электроэнергии

Ваша энергоснабжающая организация поставляет как активную (кВт), так и реактивную мощность (квар). Хотя реактивная мощность и не регистрируется счетчиками электроэнергии (считающими киловатт- часы), распределительная сеть должна быть достаточно мощной, чтобы обеспечить необходимую полную мощность. Поэтому у энергоснабжающих компаний есть масса способов заставить потребителей компенсировать их расходы на более мощные генераторы, трансформаторы, кабели, выключатели и т.п.

Как показано в случае ниже, конденсаторы могут сэкономить ваши деньги вне зависимости от того, как именно происходит начисление платы за электроэнергию.

Начисление за полную мощность (кВА)

Энергоснабжающая организация измеряет и тарифицирует каждый ампер потребляемого тока, включая реактивную составляющую.

Начисление за кВт с учетом коэффициента мощности

Энергоснабжающая организация начисляет плату в соответствии с потребляемой активной энергией и добавляет пени при низком коэффициенте мощности. Также может использоваться поправочный коэффициент, на который умножается величина активной энергии. Следующая формула иллюстрирует начисление, при котором «отправной точкой» является коэффициент мощности, равный 90%:

Потребление в кВт х 0,90

фактический коэффициент мощности

Если коэффициент мощности равен 0,84, поставщик электроэнергии увеличит плату на % в соответствии с формулой:

кВт х 0,90 / 0,84 = 107 (множитель)

Некоторые энергоснабжающие организации требуют дополнительную плату за низкий коэффициент мощности, но предоставляют вычеты или бонусы за потребление свыше определенного уровня.

Начисление за реактивную мощность

Энергоснабжающая организация напрямую взимает плату за реактивную мощность, которая обычно составляет определенную долю от активной мощности (кВт). Например, если эта плата составляет 1 рубль за каждый квар для всего, что находится сверх 50% активной мощности. Иными словами, если имеется нагрузка 400 кВт, энергоснабжающая организация предоставит 200 квар бесплатно.

Увеличение пропускной способности системы при компенсации реактивной мощности

Применение конденсаторов для компенсации реактивной мощности увеличивает пропускную способность системы по току. Повышение коэффициента мощности снижает количество квар на кВт полезной нагрузки. Таким образом, используя конденсаторы можно увеличить полезную нагрузку при сохранении величины полной мощности (кВА).

Рис.8. Увеличение пропускной способности трансформатора при компенсации

Компенсация реактивной мощности позволяет увеличить нагрузочную способность трансформатора

Предприятие имеет трансформатор мощностью 500 кВА, работающий почти на номинальной мощности. Он потребляет 480 кВА или 578 А при 400 В. Существующий коэффициент мощности – 75%, соответственно доступная активная мощность составляет 360 кВт.

Желательно увеличить производительность на 25%, т.е. необходимо получить 450 кВт. Как этого добиться? Самый простой выход – установить новый трансформатор. Для получения 450 кВт потребуется трансформатор мощностью 600 кВА при работе с коэффициентом мощности 75%. При этом, скорее всего, понадобится следующий стандартный типоразмер трансформатора (750 кВА).

Возможно, лучшим решением будет повысить коэффициент мощности, чтобы трансформатор смог работать с дополнительной нагрузкой. Для повышения коэффициента мощности с 75 до 95% при нагрузке в 450 кВт потребуется конденсатор с мощностью 450 х 0,553 = 248,8 квар.

Аналогичный принцип используется при необходимости снизить ток, протекающий через перегруженное оборудование. Повышение коэффициента мощности с 75 до 95% при той же активной мощности приводит к снижению тока на 21%. Если посмотреть по другому, при работе с коэффициентом мощности 75% ток возрастает на 26,7%, а при 65% — на 46,2%.

Отрасли промышленности с низким коэффициентом мощности, в которых выгодно использовать конденсаторы

Низкий косинус фи является следствием того, что множество двигателей работают с нагрузкой ниже номинальной. Такое часто происходит в циклических технологических процессах, например, при использовании циркулярных пил, шаровых мельниц, конвейеров, компрессоров, шлифовальных станков, прессов и т.п. Для подобных механизмов двигатели обычно выбираются, исходя из максимально возможной нагрузки. Примерами механизмов, работающих с низким коэффициентом мощности (от 30 до 50%), можно считать токарный станок, работающий в режиме неглубокого реза, ненагруженный компрессор, циркулярную пилу в отсутствии заготовки.

С низким коэффициентом мощности обычно работают предприятия в следующих отраслях:

Отрасли с низким коэффициентом мощности

Отрасль	Нескомпенсированный коэффициент мощности
Лесопильни	45-65%
Производство пластмасс (особенно экструдеры)	55-70%
Металлообрабатывающие станки, прессы	60-70%
Гальванопокрытия, текстиль, химическая промышленность, пивоварни	65-75%
Больницы, склады, литейное производство	70-80%

Включайте конденсаторы КРМ в новые проекты и проекты расширения производства

Включение конденсаторов в новые проекты и проекты модернизации производства позволяет уменьшить типоразмеры трансформаторов, шин, выключателей и т. п., что ведет к прямой экономии.

На рис. 9 показано, как высвобождается полная мощность системы (кВА) при увеличении коэффициента мощности. Увеличение коэффициента мощности с 70 до 90% высвобождает 0,32 кВА на кВт. При нагрузке 400 кВт высвобождается 128 кВт.

Повышение стабильности напряжения

Пониженное из-за больших потребляемых токов напряжение приводит к затрудненному пуску двигателей и их перегреву. По мере снижения коэффициента мощности растет общий ток в линии, что приводит к увеличению падения напряжения. Установка конденсаторов и конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности и снижение просадок позволяют добиться более эффективной работы двигателей и продлить их срок службы.

Снижение потерь

Потери из-за низкого коэффициента мощности связаны с реактивным током, протекающим в системе. Эти потери связаны с выделением тепла и могут быть устранены за счет коррекции коэффициента мощности. Мощность потерь (в ваттах) в распредсистеме рассчитывается как произведение квадрата тока на активное сопротивление контура (I2R). Рассчитать снижение потерь можно по формуле:

Снижение потерь (%) = 100 – 100 х (начальный коэф. мощности/конечный коэф. мощности)²

Рис.9. Высвобождение полной мощности при коррекции коэффициента мощности

Как правильно выбрать конденсаторы для конкретного случая?

Если сделан вывод о целесообразности компенсации реактивной мощности на том или ином объекте, понадобится выбрать оптимальный типоразмер и количество конденсаторов.

Существует два основных способа установки конденсаторов: «индивидуальный» (когда отдельные конденсаторы устанавливаются непосредственно у нагрузок, обычно линейных) и «групповой» (когда батарея с фиксированной или регулируемой емкостью устанавливается на присоединении или на подстанции).

Сравнение индивидуальной и групповой компенсации

Преимущества установки индивидуальных конденсаторов рядом с нагрузками:

• Предсказуемость; конденсаторы не могут создать проблемы в сети при работе без нагрузки;
• Не требуются отдельные выключатели; двигатель всегда включается вместе с относящимся к нему конденсатором;
• Оптимизация режимов работы двигателей за счет более эффективного использования электроэнергии и снижения просадок напряжения;
• Двигатели можно переставлять вместе с относящимися к ним конденсаторами;
• Проще выбрать конденсатор для конкретной нагрузки;
• Снижение потерь в линии;
• Повышение пропускной способности системы.

Преимущества установки конденсаторных батарей на присоединении или на подстанции:

• Ниже цена за квар;
• Повышение коэффициента мощности всего предприятия, что снижает или исключает любые санкции за низкий коэффициент мощности;
• Автоматическое переключение конденсаторов обеспечивает получение строго необходимой реактивной мощности, что исключает перекомпенсацию и связанные с ней перенапряжения.

Преимущества и недостатки индивидуальной и групповой (с нерегулируемыми и автоматически регулируемыми батареями) компенсации

Метод	Преимущества	Недостатки
Индивидуальные конденсаторы	Наиболее эффективный метод, наибольшая гибкость	Большая стоимость установки и обслуживания
Нерегулируемая батарея	Наиболее экономичное решение, требуется меньше точек установки	Менее гибкое решение, требуются выключатели и/или контакторы
Автоматически регулируемая батарея	Наилучшее решение при меняющихся нагрузках, исключаются перенапряжения, низкая стоимость установки	Выше стоимость оборудования
Комбинированный	Наиболее подходящее решение при большом количестве двигателей	Менее гибкое решение

Изучение особенностей объекта

Для выбора оптимального решения необходимо взвесить достоинства и недостатки каждого из возможных способов компенсации. При этом следует учитывать «переменные объекта», такие как тип нагрузок, их мощность, постоянство нагрузки, нагрузочная способность сети, способы пуска двигателей и способ начисления платы за электроэнергию.

Тип нагрузок

Если на предприятии установлено много крупных двигателей с мощностью 35 кВт и более, обычно целесообразно устанавливать на каждый двигатель свой конденсатор и включать его одновременно с относящимся к нему конденсатором. Если на предприятии используется много мелких двигателей, от 0,5 до 18 кВт, можно сгруппировать эти двигатели и установить один конденсатор в центральной точке системы. Часто наилучшим решением для предприятий с множеством двигателей разных мощностей оказывается комбинирование обоих типов компенсации.

Мощность нагрузки

Для предприятий с мощными нагрузками может оказаться выгодным комбинирование индивидуальной и групповой компенсации с нерегулируемыми или автоматическими конденсаторными батареями. С другой стороны, для небольшого объекта может оказаться достаточно одного единственного конденсатора в распределительном щите.

Иногда на предприятии обнаруживается изолированный «проблемный участок», в котором требуется коррекция. Такая ситуация может возникнуть, если на предприятии используются сварочные аппараты, индукционные нагреватели или приводы постоянного тока. В этом случае, если скомпенсировать реактивную мощность на конкретном фидере, питающем нагрузку с низким коэффициентом мощности, это повысит коэффициент мощности всего предприятия, и дополнительные конденсаторы будут не нужны.

Постоянство нагрузки

Если предприятие работает круглосуточно и потребляет постоянную мощность, использование нерегулируемых конденсаторов наиболее экономично. Если нагрузка «привязана» к восьмичасовому рабочему дню и потребляется пять дней в неделю, удобно использовать конденсаторные батареи, отключаемые в периоды с меньшей нагрузкой.

Нагрузочная способность

Если фидеры или трансформаторы перегружены, или требуется увеличить нагрузку и без того нагруженных линий, компенсацию реактивной мощности необходимо производить непосредственно на нагрузке. Если распредсистема имеет запас по току, конденсаторы можно устанавливать на главных фидерах. Если нагрузка сильно меняется, разумно использовать регулируемую батарею с автоматическим переключением ступеней.

Способ начисления платы за электроэнергию

Размеры тарифов и штрафы за низкий коэффициент мощности могут существенно влиять на экономический эффект от компенсации и срок окупаемости. Во многих отраслях оптимально подобранное оборудование для коррекции коэффициента мощности окупается менее чем за два года.

Сколько квар необходимо?

Единицей измерения мощности конденсаторов для компенсации реактивной мощности является квар, равный 1000 вар (вольт-ампер-реактивный). Количество квар характеризует, какую реактивную мощность выдаст конденсатор.

Выбор типоразмера конденсаторов для индивидуальной компенсации

Для выбора конденсаторов для индивидуальной компенсации моторных нагрузок следует обратиться к таблице 3. При этом необходимо использовать данные с заводской таблички двигателя — номинальную скорость и мощность. В таблице приведены мощности конденсаторов (квар), необходимые для доведения коэффициента мощности до 95%. В таблицах также приведено, насколько снизится ток после установки конденсаторов.

Выбор типоразмера конденсаторов для компенсации всего предприятия

Если известно, какую активную мощность (кВт) потребляет предприятие, его существующий коэффициент мощности и желаемый коэффициент мощности.

Коэффициент мощности, что это такое?

P = I*U*cos φ

Содержание

Коэффициент мощности, что это такое?

Коэффициент мощности (cos φ – косинус фи) – это отношение активной мощности к полной мощности. Чем ближе это значение к один, тем лучше, потому что при значении cos φ = 1 — реактивная мощность равна нулю и, следовательно, общее потребление энергии меньше.

cos φ = P/S

коэффициент мощности – это безразмерная физическая величина, которая описывает нагрузку переменного тока с точки зрения реактивной составляющей в нагрузке. Коэффициент мощности характеризует степень сдвига фаз переменного тока, протекающего через нагрузку, по отношению к приложенному к ней напряжению.

Оглавление

Коэффициент мощности должен учитываться при проектировании электрической сети. Низкий коэффициент мощности приводит к более высокой доле потерь электроэнергии в сети в процентах от общих потерь. Для увеличения коэффициента мощности используются компенсирующие устройства. Неправильно рассчитанный коэффициент мощности может привести к чрезмерному потреблению энергии и снижению эффективности работы электрооборудования, питающегося от этой сети.

Для расчетов в случае гармонических переменных U (напряжение) и I (ток) используются следующие математические формулы:

1. ” width=”” height=””>
4. .” width=”” height=””>

Здесь

P ” width=”” height=””> – активная мощность,

S ” width=”” height=””> – полная мощность,

Q ” width=”” height=””> – реактивная мощность.

Если коэффициент мощности увеличить до 90%, можно получить большую активную мощность при том же значении кажущейся мощности:

Каковы причины низкого коэффициента мощности?

Поскольку коэффициент мощности представляет собой отношение активной мощности к кажущейся мощности, легко понять, что низкий коэффициент мощности возникает, когда активная мощность мала по сравнению с кажущейся мощностью. Возвращаясь к нашей аналогии с пивной кружкой, можно сказать, что это происходит, когда уровень реактивной мощности (пена, руки рабочего) высок.

Что вызывает высокий уровень реактивной мощности?

К индуктивным нагрузкам, вызывающим реактивную мощность, относятся:

• трансформаторы,
• асинхронные двигатели,
• Асинхронные генераторы (ветряные турбины)
• осветительные системы из газоразрядных ламп высокой интенсивности.

Эти индуктивные нагрузки потребляют большую часть энергии на производственных предприятиях.

Реактивная мощность (квар), требуемая реактивными нагрузками, увеличивает величину кажущейся мощности (кВА) в системе распределения электроэнергии (Рисунок 4). Это увеличение реактивной и кажущейся мощности приводит к увеличению угла θ между активной и кажущейся мощностью. Напомним, что cosθ (или коэффициент мощности) уменьшается с увеличением θ.

Таким образом, индуктивные нагрузки с высокой реактивной мощностью являются причиной низкого коэффициента мощности.

Единицей измерения является вольт-ампер реактивности (VAR).

Коэффициент мощности (cos φ). Понятие, физический смысл, измерение.

Коэффициент мощности (cos φ) – это параметр, характеризующий искажение формы тока, потребляемого из сети переменного тока. Это важный показатель для потребителя энергии. В значительной степени это определяет требования, предъявляемые к сетям поставок. Он определяет потери в проводниках и внутреннее сопротивление сети.

В цепях постоянного тока мощность, как и все другие параметры, не меняет своего значения за определенное время. Поэтому в постоянном токе существует только мощность как произведение величин тока и напряжения.

В переменном токе значения тока и напряжения постоянно меняются с течением времени. Мощность также меняется. Поэтому вводится понятие мгновенной мощности.

Мгновенная мощность.

Мгновенная мощность – это произведение мгновенного напряжения в цепи и мгновенного тока. На практике мощность ассоциируется с выработкой тепла, механической работой и т.д. И эти явления инерционны по своей природе. Поэтому понятие мгновенной мощности не имеет практического значения, а используется для расчета и понимания происходящих процессов.

Эффективные значения тока и напряжения.

Эффективные значения тока и напряжения используются для оценки и расчета цепей переменного тока.

Среднеквадратичное значение переменного тока определяется как значение эквивалентного постоянного тока, который, протекая через то же сопротивление, что и переменный ток, производит такое же количество тепла за определенный период времени. Математически среднеквадратичное значение определяется как эффективное значение за определенный период времени.

Вольтметры и амперметры переменного тока точно показывают среднеквадратичные значения. Все тепловые расчеты выполняются так же, как и для постоянного тока, только используются среднеквадратичные значения. Но это не всегда верно.

Общая мощность.

Кажущаяся мощность рассчитывается как произведение среднеквадратичных значений тока и напряжения в цепи.

При синусоидальных токах и напряжениях и отсутствии сдвига фаз полная мощность распределяется на нагрузку. Расчеты для цепей переменного тока такие же, как и для цепей постоянного тока, только используются действующие значения тока и напряжения.

Суммарная мощность определяет потребность электрической сети. Он измеряется в В-А, а не в ваттах.

Реактивная мощность.

Как только в цепь переменного тока вводятся реактивные элементы (индуктивность и емкость), все меняется. Реактивные элементы обладают способностью накапливать энергию и отдавать ее обратно в цепь. Появляется реактивная мощность.

Реактивная мощность недоступна для нагрузки и не производит никакой полезной работы. Он накапливается в реактивных элементах нагрузки (конденсаторах, индукторах), а затем возвращается в сеть. Само собой разумеется, что это возвращается с потерями в проводниках, внутренним сопротивлением электросети и т.д. Поэтому в любой энергосистеме целью является снижение реактивной мощности до минимума.

Реактивная мощность может быть положительной (для индуктивных цепей) или отрицательной (для емкостных элементов).

Единицей измерения является вольт-ампер реактивности (VAR).

Активная мощность.

Активная мощность остается на нагрузке. Это то, что делает полезную работу. Активная мощность – это среднее значение мгновенной мощности за определенный период.

Основные взаимосвязи между параметрами.

Полная мощность в цепи переменного тока равна квадратному корню из суммы квадратов активной и реактивной мощности.

Активная мощность рассчитывается как:

I и U – среднеквадратичные значения тока и напряжения.

Это означает, что активная и кажущаяся мощность связаны коэффициентом – cos φ.

cos φ – косинус угла между напряжением сети и током, потребляемым нагрузкой. Это соотношение справедливо только для синусоидальных токов и напряжений. Когда cos φ = 1, активная мощность, подводимая к нагрузке, является полной. Вся энергия, содержащаяся в питающей сети, используется для полезной работы. Это справедливо только для чисто активной нагрузки без реактивной составляющей.

cos φ – коэффициент мощности (КМ) для переменных цепей с синусоидальными током и напряжением.

Однако многие потребители электроэнергии не только сдвигают фазу, но и искажают форму тока. Примером может служить источник питания с бестрансформаторным входом. Это эквивалентная схема для подключения к электросети.

В таких устройствах сетевое напряжение выпрямляется и сглаживается конденсатором большой емкости. Полученное постоянное напряжение с низкой пульсацией используется для дальнейшего преобразования.

Для сетевого питания эта схема представляет собой активно-емкостную нагрузку. Однако диоды выпрямительного моста имеют нелинейные характеристики. В начале и конце периода они закрываются, и нагрузка отключается. В середине периода диоды открываются и в дополнение к активной нагрузке подключают к сети значительную сглаживающую емкость фильтра. В результате ток имеет искаженную форму, показанную на рисунке.

Это один из самых неприятных видов нагрузки, но и самый распространенный. Все бытовые приборы (телевизоры, компьютеры … ) относятся к этому типу нагрузки.

Коэффициент мощности (КМ) в искаженных цепях переменного тока определяется как отношение активной мощности к кажущейся мощности.

Следующие диаграммы иллюстрируют, как КМ влияет на производительность электрических нагрузок.

На этом рисунке показаны осциллограммы для чисто активной нагрузки. Фазовый сдвиг отсутствует, cos φ = 1, вся энергия из сети преобразуется в активную мощность на нагрузке.

На втором рисунке показан крайне неблагоприятный сценарий.

Сдвиг фаз между током и напряжением составляет 90°, cos φ = 0. Видно, что график мгновенной мощности симметричен относительно 0. Средняя активная мощность равна 0. Конечно, устройства с cos φ = 0 на практике не встречаются, но существует множество промежуточных вариантов. Например, бестрансформаторный источник питания, приведенный в качестве примера выше, имеет КМ от 0,6 до 0,7.

Важность КМ можно продемонстрировать с помощью простого расчета.

Два потребителя электроэнергии с одинаковой активной (полезной) мощностью. У первого cos φ = 1, а у второго cos φ = 0,5. Это означает, что второй потребитель потребляет из сети в два раза больше тока, чем первый. Поскольку потери тока в проводниках квадратичны (P = I 2 * R), потери сопротивления во втором случае в 4 раза больше. Требуются проводники большего сечения.

Для тяжелых грузов, длинных линий электропередач особенно важна высокая мощность.

Измерение коэффициента мощности.

Для измерения cos φ используются специальные приборы, называемые фазометрами. Они используются в сетях, где потребляемый ток имеет синусоидальную форму без искажений.

Для измерения коэффициента мощности для искажающих нагрузок обычно используется следующая процедура.

Схема измерения коэффициента мощности.

Общая мощность должна быть рассчитана как произведение показаний вольтметра и амперметра.

Теперь активную мощность (показания ваттметра) нужно разделить на кажущуюся мощность.

Если у вас нет ваттметра, вы можете использовать счетчик электроэнергии.

Для этого измерьте время 10 калибровочных импульсов (миганий светодиода на корпусе измерителя). Вычислите время периода одного импульса (разделите на 10). Зная коэффициент счетчика (обычно 3200 импульсов на кВт), можно рассчитать активную мощность нагрузки. Учитывая, что счетчики электроэнергии имеют класс точности 1,0, измерение будет достаточно точным.

Коррекция коэффициента мощности.

Существуют специальные устройства – корректоры коэффициента мощности (ККМ) – которые увеличивают КМ. Они могут быть пассивными или активными.

При пассивной коррекции коэффициента мощности дроссель подключается последовательно с цепью питания. Это решение часто используется в станциях катодной защиты трансформаторов. Однако это отчаянное решение. Другого решения для трансформаторных подстанций не существует. Дроссель должен иметь огромные размеры, не меньше, чем трансформатор, питающий станцию. Размер, вес, цена подстанции увеличиваются почти вдвое, а коэффициент мощности можно поднять только до 0,85.

В инверторных станциях катодной защиты без корректора мощности (выпрямительно-конденсаторная нагрузка, пример выше) КМ составляет около 0,6 – 0,7. Для его повышения используются специальные электронные модули – активные корректоры коэффициента мощности. Их схема основана на принципе повышающего импульсного преобразователя. Специальные схемы управления отслеживают форму потребляемого тока и управляют ключом преобразователя так, чтобы он стал синусоидальным. На выходе активного КРМ создается постоянное напряжение 380 – 400 В. Поэтому их нельзя использовать с трансформаторами.

Активные ККМ увеличивают КМ до 0,95 – 0,99.

Пример активной ККМ мощностью 2000 Вт для инверторной станции катодной защиты серии TIELLA.

Коэффициент мощности – это безразмерная физическая величина.

Как рассчитать коэффициент мощности

Коэффициент мощности рассчитывается как отношение активной мощности (P) к кажущейся мощности (S)

Где – реактивная мощность.

Коэффициент мощности для трехфазного асинхронного двигателя рассчитывается по формуле:

Коэффициент мощности может быть определен, например, с помощью треугольника сопротивления (рис.1a) или треугольника мощности (рис.1b).

Треугольники на рисунке 1(a и b) подобны, потому что их стороны пропорциональны.

Посмотрите на треугольник власти. Вспомните тригонометрию (это что-то из математики) – она пригодится здесь.

Что такое косинус Фи (cos φ) – “коэффициент мощности”

Косинус фи (cos φ) косинус угла между фазой напряжения и фазой тока.
При активной нагрузке фаза напряжения совпадает с фазой тока, φ (между фазами) равен 0 (нулю). А как мы знаем, cos0=1. Другими словами, для активной нагрузки коэффициент мощности равно 1 или 100%.

Активная нагрузка

В емкостной или индуктивной нагрузке фаза тока не совпадает с фазой напряжения. Это приводит к “сдвигу фаз”.
Для индуктивных или активно-индуктивных нагрузок (с катушками: двигатели, дроссели, трансформаторы) фаза тока задерживается по отношению к фазе напряжения.
При емкостной нагрузке (конденсатор) фаза тока предшествует фазе напряжения
Так почему косинус фи (cos φ) то же самое, что коэффициент мощностиэто потому, что S=U*I.
Посмотрите на приведенные ниже графики. Здесь φ равен 90 косинусу phi (cosφ)=0 (ноль).

Емкостная нагрузка

Индуктивная нагрузка

Попробуем для простоты рассчитать мощность, приняв максимальное напряжение за 1 (100%), в этот момент ток равен 0 (нулю). И наоборот, когда ток максимален, напряжение равно нулю.
Оказывается, что эффективная мощность равна 0 (нулю).

Коэффициент мощности это отношение полезной активной мощности к кажущейся мощности, т.е. cosφ=P/S.

Треугольник власти

Взгляните на треугольник власти. Вспомните тригонометрию (это что-то из математики), она пригодится здесь.

Q =U x I x sin φ.

На практике. Если подключить асинхронный двигатель к сети без нагрузки, на холостом ходу. Напряжение вроде бы присутствует, ток тоже присутствует, если его измерить, но никакой полезной работы не происходит. Поэтому активная мощность минимальна.
Если нагрузка на двигатель увеличивается, сдвиг фаз начинает уменьшаться и, следовательно, косинус фи (cos φ) увеличивается, а вместе с ним и активная мощность.

К счастью, измерители активной мощности регистрируют только активную мощность соответственно. Поэтому вам не придется переплачивать за общую мощность.

Однако реактивная мощность имеет большой недостаток, поскольку она создает ненужную нагрузку на энергосистему, что в свою очередь приводит к потерям.

Читайте далее:

• Что такое реактивная мощность и как с ней бороться; Сайт для электриков – статьи, советы, примеры, диаграммы.
• Шаговые двигатели: свойства и практические схемы управления. Часть 2.
• Значение слова ЭЛЕКТРОТЕХНИКАЦИЯ. Что такое ЭЛЕКТРОТЕХНИКА?.
• Коэффициент мощности. Как его улучшить.
• Полное сопротивление цепи переменного тока – Основы электроники.
• Лекции по ТЭ – #27 Явление резонанса в электрических цепях.
• Реактивная мощность, расчет и измерение, формулы.

Понимание коэффициента мощности и его влияния на счета за электроэнергию | Эммануэль Одунладе

Помимо безопасности и надежности, при проектировании и реализации электрических систем необходимо преследовать несколько других целей, включая эффективность. Одним из показателей эффективности электрической системы является эффективность, с которой система преобразует получаемую энергию в полезную работу. На эту эффективность указывает компонент электрических систем, известный как коэффициент мощности. 9Коэффициент мощности 0003 показывает, сколько энергии фактически используется для выполнения полезной работы нагрузкой и сколько энергии она «тратит впустую». Как бы тривиально ни звучало его название, это один из основных факторов высоких счетов за электроэнергию, перебоев в подаче электроэнергии, а иногда и дисбаланса в электрических сетях.

Чтобы иметь возможность правильно описать коэффициент мощности и его практическое значение, важно освежить в памяти информацию о различных типах электрических нагрузок и существующих компонентов мощности.

Из основных классов электричества электрические нагрузки в основном бывают двух типов;

1. Резистивные нагрузки
2. Реактивные нагрузки

Резистивные нагрузки, как следует из названия, состоят из чисто резистивных элементов . Для такого рода нагрузок (при идеальных условиях) вся подводимая к ней мощность рассеивается на полезную работу из-за того, что ток обычно находится в фазе с напряжением . Хорошим примером резистивной нагрузки являются лампы накаливания и батареи.

Соотношение между током и напряжением для резистивной нагрузки

Для этого типа нагрузки связан компонент мощности, известный как активная/активная/рабочая мощность. Мы рассмотрим его поближе через некоторое время.

Реактивные нагрузки, с другой стороны, немного сложнее. Хотя они вызывают падение напряжения и потребляют ток от источника, как резистивные нагрузки, они не рассеивают полезной мощности (никакая работа не выполняется).

Реактивные нагрузки могут быть емкостными или индуктивными. В индуктивных нагрузках потребляемая мощность используется для создания магнитного потока без какой-либо прямой работы, в то время как для емкостных нагрузок мощность используется для зарядки конденсатора, а не непосредственно для выполнения работы. Таким образом, мощность, рассеиваемая в реактивных нагрузках, обозначается как Реактивная мощность . Реактивные нагрузки характеризуются опережением тока (емкостные нагрузки) или отставанием (индуктивные нагрузки) от напряжения , поэтому между током и напряжением обычно существует разность фаз.

Взаимосвязь между напряжением и током для индуктивной нагрузки

Вариации этих двух типов нагрузки привели к существованию трех силовых компонентов в электрических системах , а именно;

1. Фактическая мощность
2. Реактивная мощность
3. Полная мощность

Чтобы выбрать их один за другим;

Фактическая мощность

Это мощность, связанная с резистивными нагрузками. Это составляющая мощности, рассеиваемая на выполнение фактической работы в электрических системах. От отопления до освещения и т. д., выражается в Вт (Вт) (вместе с его множителями, кило, Мега и т. д.) и символически обозначается буквой Р.

Реактивная мощность

Это мощность, связанная с реактивными нагрузками. В результате задержки между напряжением и током в реактивных нагрузках (емкостных или индуктивных) рассеиваемая энергия не производит работы. Это называется реактивной мощностью, и ее единицей измерения является Вольт-Ампер Реактивный (ВАР) .

Полная мощность

Типичные электрические системы включают как активные, так и индуктивные нагрузки, лампочки и нагреватели можно использовать для резистивных нагрузок, а оборудование с двигателями, компрессорами и т. д. — как индуктивные нагрузки. Таким образом, в электрической системе Суммарная мощность представляет собой комбинацию компонентов фактической и реактивной мощности , эта общая мощность называется полной мощностью.
дается суммой фактической мощности и реактивной мощности. Его единица измерения составляет вольт-ампер (ВА) и математически представлена ​​уравнением;

  Полная мощность = Фактическая мощность + Реактивная мощность  

Эта комбинация, приводящая к полной мощности, дает коэффициент мощности .

В идеальных условиях фактическая мощность, рассеиваемая в электрической системе, обычно больше, чем реактивная мощность. На изображении ниже показаны 9Векторная диаграмма 0003 , нарисованная с использованием трех компонентов Силы.

Vector Diagram

Преобразовав векторную диаграмму, мы получим треугольник внизу; нет, как треугольник власти.

Треугольник силы

Получив косинус угла тета, мы можем расшифровать эффективность системы в использовании мощности, которую она получает для работы. Этот КПД, оцениваемый как отношение фактической мощности к кажущейся мощности, называется коэффициентом мощности со значениями от 0 до 1. Из треугольника мощности, согласно правилу косинуса (примыкающий по гипотенузе), коэффициент мощности может также оценивается как отношение фактической мощности к кажущейся мощности. математически;

  П.Ф. = фактическая мощность / полная мощность или коэффициент мощности. = Cosϴ  

Поставив это рядом с уравнением для определения полной мощности, легко увидеть, что увеличение реактивной мощности (при наличии большого количества реактивных нагрузок) приводит к увеличению полной мощности и большему значению для угла тета, что в конечном итоге приводит к низкому коэффициенту мощности при получении его косинуса (cos). С другой стороны, уменьшение реактивных нагрузок (реактивной мощности) приводит к увеличению коэффициента мощности, что указывает на высокий КПД в системах с меньшими реактивными нагрузками.

При очень низких значениях коэффициента мощности большое количество энергии из сети тратится впустую, так как часть ее не будет использоваться для значимой работы из-за наличия дополнительных реактивных нагрузок, на которые указывает низкий коэффициент мощности. Это создает нагрузку на систему электроснабжения, поскольку как реальная мощность, требуемая нагрузкой, так и реактивная мощность, используемая для удовлетворения реактивных нагрузок, будут потребляться из системы для удовлетворения требований нагрузки.

Это напряжение и «растраты» обычно приводят к огромным счетам за электроэнергию для потребителей (особенно промышленных потребителей), поскольку коммунальные предприятия рассчитывают потребление с точки зрения полной мощности, поэтому в конечном итоге они платят за электроэнергию, которая не использовалась для достижения какой-либо «значимой энергии». » Работа.

Даже в ситуациях, когда электроэнергия обеспечивается генераторами компании, деньги тратятся впустую на более крупные генераторы, кабели большего сечения и т. д., необходимые для обеспечения электроэнергией, в то время как значительное их количество просто пропадает.

Чтобы лучше понять это, рассмотрите иллюстрацию ниже ;

Завод, работающий с нагрузкой 70 кВт, может успешно питаться от генератора/трансформатора и кабелей, рассчитанных на 70 кВА (используя коэффициент мощности = активная мощность/полная мощность), если коэффициент мощности равен 1 (резистивная нагрузка с нулевым реактивным сопротивлением). Может быть, с еще немного KVA для устойчивости, но мы оставим это ради этой статьи. Однако, если нагрузка изменяется на нагрузку с той же номинальной мощностью 70 кВт, но с коэффициентом мощности, скажем, 0,6, потребуется генератор или трансформатор большей мощности, рассчитанный на 116,67 кВА (700,6), поскольку генератор/трансформатор должен будет обеспечивать дополнительную мощность. для реактивной нагрузки.

Помимо значительного роста требований к электропитанию, размер используемых кабелей/проводников также необходимо будет увеличить, что приведет к значительному увеличению стоимости оборудования и увеличению потерь мощности из-за сопротивления вдоль проводников.

Наказание за это выходит за рамки высоких счетов за электроэнергию в некоторых странах, так как компании с низким коэффициентом мощности обычно штрафуются на огромные суммы, чтобы поощрить устранение неполадок.

После всего сказанного вы согласитесь со мной, что с экономической точки зрения более целесообразно исправить плохой коэффициент мощности, чем продолжать платить огромные счета за электроэнергию, особенно для крупных предприятий. Корректировка общего коэффициента мощности может помочь промышленности и производственным предприятиям сэкономить более 40% на счетах за электроэнергию, топливе для генераторов и даже сократить выбросы.

Помимо снижения затрат для потребителей, эксплуатация эффективной системы способствует общей надежности и эффективности энергосистемы, поскольку коммунальные предприятия могут снизить потери в линиях и стоимость обслуживания, а также сократить количество трансформаторов и аналогичной вспомогательной инфраструктуры, необходимой для их работы. Как правило, эффективная система увеличивает потенциал систем производства, передачи и распределения электроэнергии, а ее отсутствие может быть одним из факторов, способствующих эпилептическому энергоснабжению/падению мощности в некоторых развивающихся странах.

Первым шагом к корректировке коэффициента мощности является определение коэффициента мощности для вашей нагрузки. Это можно сделать;

1. Расчет реактивной мощности с использованием сведений о реактивном сопротивлении нагрузки

2. Определение активной мощности, рассеиваемой нагрузкой, и объединение ее с полной мощностью для получения коэффициента мощности.

3. Использование измерителя коэффициента мощности.

Измеритель коэффициента мощности

Зная коэффициент мощности, вы можете приступить к его корректировке, максимально приблизив его к 1.

Рекомендуемый электроснабжающими компаниями коэффициент мощности обычно составляет от 0,8 до 1, и это может быть достигнуто только в том случае, если вы используете почти чисто резистивную нагрузку или индуктивное реактивное сопротивление (нагрузка) в системе равно емкостному реактивному сопротивлению, поскольку они оба отменят друг друга.

В связи с тем, что использование индуктивных нагрузок является более распространенной причиной низкого коэффициента мощности, особенно в промышленных условиях (из-за использования тяжелых двигателей и т. д.), одним из самых простых методов коррекции коэффициента мощности является отмена уменьшить индуктивное сопротивление за счет использования корректирующих конденсаторных батарей, которые вводят в систему емкостное сопротивление.

Конденсаторы для коррекции коэффициента мощности действуют как генератор реактивного тока, противодействуя/компенсируя мощность, «растрачиваемую» индуктивными нагрузками. Однако при вставке этих конденсаторов в установки необходимо тщательно продумать конструкцию, чтобы обеспечить бесперебойную работу с таким оборудованием, как приводы с регулируемой скоростью, и эффективный баланс с затратами.

В зависимости от объекта и распределения нагрузки конструкция может включать конденсаторы постоянной емкости, установленные в точках индуктивной нагрузки, или конденсаторные батареи с автоматической коррекцией, установленные на шинах распределительных щитов для централизованной коррекции, которая обычно более рентабельна в больших системы.

Использование конденсаторов для коррекции коэффициента мощности в установках имеет свои недостатки, особенно когда не используются правильные конденсаторы или система спроектирована неправильно. Использование конденсаторов может привести к непродолжительному периоду «перенапряжения» при включении, что может повлиять на правильное функционирование оборудования, такого как приводы с регулируемой скоростью, вызывая их прерывистое отключение или перегорание предохранителей на некоторых конденсаторах. . Однако эту проблему можно решить, попробовав внести коррективы в последовательность управления переключением в случае скоростных приводов или устранив гармонические токи в случае предохранителей.

Каким бы желательным ни было достижение оптимального коэффициента мощности 1 (единичный коэффициент мощности), его почти невозможно достичь из-за того, что ни одна система не является по-настоящему идеальной. Это верно в том смысле, что никакая нагрузка не является чисто резистивной, емкостной или индуктивной. Каждая нагрузка состоит из некоторых реактивных или резистивных элементов, какими бы малыми они ни были, поэтому типичный реализуемый диапазон коэффициента мощности обычно составляет до 0,9/0,95.

Коэффициент мощности является важным фактором, определяющим, насколько эффективно вы используете энергию и сколько вы платите по счетам за электроэнергию (особенно для промышленности). Кроме того, это является основным фактором операционных расходов и может быть тем фактором, который снижает размер прибыли, на который вы не обращали внимания. Улучшение коэффициента мощности вашей электрической системы может помочь сократить счета за электроэнергию и обеспечить максимальную мощность.

Спасибо за прочтение.
Копия этой статьи также опубликована в Circuit Digest вместе с несколькими другими моими статьями. Читайте здесь.

Что такое коэффициент мощности и как он влияет на ваши счета за электроэнергию

Помимо безопасности и надежности, при проектировании и реализации электрических систем необходимо преследовать ряд других целей, включая эффективность. Одним из показателей эффективности электрической системы является эффективность, с которой система преобразует получаемую энергию в полезную работу. На эту эффективность указывает компонент электрических систем, известный как коэффициент мощности. 9Коэффициент мощности 0003 показывает, сколько энергии фактически используется для выполнения полезной работы нагрузкой и сколько энергии она «тратит впустую». Как бы тривиально ни звучало его название, это один из основных факторов высоких счетов за электроэнергию и перебоев в подаче электроэнергии.

Чтобы иметь возможность правильно описать коэффициент мощности и его практическое значение, важно освежить в памяти информацию о различных типах электрических нагрузок и существующих компонентов мощности.

Из основных классов электроэнергии электрические нагрузки обычно бывают двух типов;

1. Резистивные нагрузки
2. Реактивные нагрузки

 

1. Резистивные нагрузки

Резистивные нагрузки, как следует из названия, состоят из чисто резистивных элементов . Для такого рода нагрузок (учитывая идеальные условия) вся подводимая к ней мощность рассеивается на работу из-за того, что ток находится в фазе с напряжением . Хорошим примером резистивной нагрузки являются лампы накаливания и батареи.

 

Компонент мощности, связанный с активными нагрузками, обозначается как Фактическая мощность. Эта фактическая мощность также иногда называется рабочей мощностью, истинной мощностью или реальной мощностью. Если вы новичок в работе с питанием от сети переменного тока и чувствуете, что смущены всеми этими формами сигналов, рекомендуется прочитать об основах переменного тока, чтобы понять, как работает сеть переменного тока.

 

2. Реактивные нагрузки

С другой стороны, реактивные нагрузки немного сложнее. Хотя они вызывают падение напряжения и потребляют ток от источника, они не рассеивают полезной мощности как таковой, потому что мощность, которую они потребляют от источника, составляет не работает . Это связано с характером реактивных нагрузок.

Реактивные нагрузки могут быть емкостными или индуктивными. В индуктивных нагрузках потребляемая мощность используется для создания магнитного потока без какой-либо прямой работы, в то время как для емкостных нагрузок мощность используется для зарядки конденсатора, а не для непосредственного выполнения работы. Таким образом, мощность, рассеиваемая в реактивных нагрузках, обозначается как Реактивная мощность . Реактивные нагрузки характеризуются опережением тока (емкостные нагрузки) или отставанием (индуктивные нагрузки) от напряжения , поэтому между током и напряжением обычно существует разность фаз.

 

 

Два приведенных выше графика представляют индуктивную и емкостную нагрузку , где коэффициент мощности отстает и опережает соответственно. Вариации этих двух типов нагрузки приводят к существованию трех силовых компонентов в электрических системах , а именно;

1. Фактическая мощность
2. Реактивная мощность
3. Полная мощность

 

1. Фактическая мощность

Это мощность, связанная с резистивными нагрузками. Это составляющая мощности, рассеиваемая на выполнение фактической работы в электрических системах. От нагрева до освещения и т.д., выражается в Ватт (Вт) (вместе с его множителями, кило, Мега и т.д.) и символически обозначается буквой П.

 

2. Реактивная мощность

Это мощность, связанная с реактивными нагрузками. В результате задержки между напряжением и током в реактивных нагрузках энергия, потребляемая в реактивном режиме (емкостном или индуктивном), не производит работы. Ее называют реактивной мощностью, и ее единица измерения равна 9.0003 Вольт-ампер реактивный (ВАР) .

 

3. Полная мощность

Типичные электрические системы включают в себя как резистивные, так и индуктивные нагрузки, подумайте о своих лампочках и нагревателях для резистивных нагрузок, а также для оборудования с двигателями, компрессорами и т. д. в качестве индуктивных нагрузок. Таким образом, в электрической системе полная мощность представляет собой комбинацию компонентов фактической и реактивной мощности , эта полная мощность также называется полной мощностью.
Полная мощность определяется как сумма фактической мощности и реактивной мощности. Его единица вольт-ампер (ВА) и математически представлено уравнением;

  Полная мощность = фактическая мощность + реактивная мощность  

 

В идеальных условиях фактическая мощность, рассеиваемая в электрической системе, обычно больше, чем реактивная мощность. На изображении ниже показана векторная диаграмма , нарисованная с использованием трех компонентов мощности

 

Эту векторную диаграмму можно преобразовать в треугольник мощности, как показано ниже.

 

Коэффициент мощности можно рассчитать, получив угол тета (ϴ), показанный выше. Здесь тета — это угол между реальной мощностью и кажущейся мощностью. Затем, следуя правилу косинуса (прилегающая по гипотенузе), коэффициент мощности можно оценить как отношение фактической мощности к кажущейся мощности. Формулы для расчета коэффициента мощности приведены ниже

  П.Ф. = фактическая мощность / полная мощность или коэффициент мощности. = Cosϴ  

 

Поставив это рядом с уравнением для определения полной мощности, легко увидеть, что увеличение реактивной мощности (наличие большого количества реактивных нагрузок) приводит к увеличению полной мощности и большему значению угла ϴ, что в конечном итоге приводит к низкому коэффициенту мощности при получении его косинуса (cos ϴ). С другой стороны, уменьшение реактивных нагрузок (реактивной мощности) приводит к увеличению коэффициента мощности, что указывает на высокий КПД в системах с меньшими реактивными нагрузками и наоборот. Значение Power Factor всегда будет между значением 0 и 1, чем ближе оно к единице, тем выше будет эффективность системы. В Индии идеальным значением коэффициента мощности считается 0,8. Значение коэффициента мощности не имеет единицы измерения.

 

Важность коэффициента мощности

Если значение коэффициента мощности низкое, это означает, что энергия из сети тратится впустую, поскольку большая ее часть не используется для значимой работы. Это связано с тем, что нагрузка здесь потребляет больше реактивной мощности по сравнению с активной мощностью. Это создаёт нагрузку на систему снабжения, вызывая перегрузку системы распределения , поскольку как активная мощность, требуемая нагрузкой, так и реактивная мощность, используемая для удовлетворения реактивных нагрузок, будут потребляться из системы.

 

Это напряжение и «расход» обычно приводят к огромным счетам за электроэнергию для потребителей (особенно промышленных потребителей), поскольку коммунальные предприятия рассчитывают потребление с точки зрения полной мощности, поэтому в конечном итоге они платят за энергию, которая не использовалась для достижения каких-либо целей. «содержательная» работа. Некоторые компании также штрафуют своих потребителей, если они потребляют больше реактивной мощности, поскольку это вызывает перегрузку системы. Этот штраф налагается для снижения низкого коэффициента мощности, вызывающего нагрузки, используемые в промышленности.

 

Даже в ситуациях, когда электроэнергия обеспечивается генераторами компании, деньги тратятся впустую на более крупные генераторы, кабели большего сечения и т. д., необходимые для обеспечения электроэнергией, в то время как значительное ее количество просто будет потрачено впустую. Чтобы лучше понять это, рассмотрим приведенный ниже пример  

Завод, работающий с нагрузкой 70 кВт, может успешно питаться от генератора/трансформатора и кабелей, рассчитанных на 70 кВА, если завод работает с коэффициентом мощности 1. Но, если коэффициент мощности падает до 0,6, то даже при той же нагрузке 70 кВт потребуется генератор или трансформатор большей мощности на 116,67 кВА (70/0,6), поскольку генератор/трансформатор должен будет обеспечивать дополнительную мощность для реактивной нагрузки. Помимо этого резкого роста требований к мощности, размер используемых кабелей также необходимо будет увеличить, что приведет к значительному увеличению стоимости оборудования и увеличению потерь мощности из-за сопротивления вдоль проводников. Наказание за это выходит за рамки высоких счетов за электроэнергию в некоторых странах, поскольку компании с низким коэффициентом мощности обычно штрафуются на огромные суммы, чтобы стимулировать устранение неполадок.

 

Улучшение коэффициента мощности

Учитывая все вышесказанное, вы согласитесь со мной, что с экономической точки зрения более целесообразно исправить низкий коэффициент мощности, чем продолжать платить огромные счета за электроэнергию, особенно для крупных предприятий. Также подсчитано, что более 40% счетов за электроэнергию можно сэкономить на крупных предприятиях и производственных предприятиях, если скорректировать коэффициент мощности и поддерживать его на низком уровне.

Помимо снижения затрат для потребителей, эксплуатация эффективной системы способствует общей надежности и эффективности энергосистемы, поскольку коммунальные предприятия могут снизить потери в линиях и затраты на техническое обслуживание, а также уменьшить количество трансформаторы и аналогичная вспомогательная инфраструктура, необходимая для их работы.

 

Расчет коэффициента мощности для вашей нагрузки

Первым шагом к корректировке коэффициента мощности является определение коэффициента мощности для вашей нагрузки. Это можно сделать;

1. Расчет реактивной мощности с использованием сведений о реактивном сопротивлении нагрузки

2. Определение активной мощности, рассеиваемой нагрузкой, и объединение ее с полной мощностью для получения коэффициента мощности.

3. Использование измерителя коэффициента мощности.

 

Измеритель коэффициента мощности в основном используется, поскольку он помогает легко получить коэффициент мощности в крупных системах, где определение реактивного сопротивления нагрузки и фактической рассеиваемой мощности может быть трудным путем.

 

Зная коэффициент мощности, вы можете приступить к его корректировке, установив его как можно ближе к 1. работа почти чисто резистивной нагрузки или индуктивного реактивного сопротивления (нагрузки) в системе равно емкостному реактивному сопротивлению, поскольку они оба компенсируют друг друга.

 

В связи с тем, что использование индуктивных нагрузок является более распространенной причиной низкого коэффициента мощности, особенно в промышленных условиях (из-за использования тяжелых двигателей и т. д.), одним из самых простых методов коррекции коэффициента мощности является компенсируя индуктивное сопротивление за счет использования корректирующих конденсаторов, которые вводят емкостное сопротивление в систему.

 

Конденсаторы для коррекции коэффициента мощности действуют как генератор реактивного тока, компенсируя/компенсируя мощность, «растрачиваемую» индуктивными нагрузками. Тем не менее, при вставке этих конденсаторов в установки необходимо тщательно продумать конструкцию, чтобы обеспечить бесперебойную работу с таким оборудованием, как приводы с регулируемой скоростью, и эффективный баланс с затратами. В зависимости от объекта и распределения нагрузки конструкция может включать конденсаторы фиксированной емкости, установленные в точках индуктивной нагрузки, или конденсаторные батареи с автоматической коррекцией, установленные на шинах распределительных щитов для централизованной коррекции, которая обычно более рентабельна в больших системах.

 

Использование конденсаторов для коррекции коэффициента мощности в установках имеет свои недостатки, особенно когда не используются правильные конденсаторы или система спроектирована неправильно. Использование конденсаторов может привести к непродолжительному периоду «перенапряжения» при включении, что может повлиять на правильное функционирование оборудования, такого как приводы с регулируемой скоростью, вызывая их прерывистое отключение или перегорание предохранителей на некоторых конденсаторах. Однако эту проблему можно решить, попробовав внести коррективы в последовательность управления переключением в случае скоростных приводов или устранив гармонические токи в случае предохранителей.

 

Единичный коэффициент мощности и почему это нецелесообразно

Когда значение вашего коэффициента мощности равно 1, говорят, что коэффициент мощности равен единичному коэффициенту мощности. Может показаться заманчивым получить оптимальный коэффициент мощности равный 1, но достичь его практически невозможно из-за того, что ни одна система не является по-настоящему идеальной.