Коэффициент мощности как найти: Коэффициент мощности

Что такое коэффициент мощности. Power Factor (PF)

Коэффициент мощности. Power Factor (PF). Смещённый коэффициент мощности. Displacement Power Factor (DPF).

Power Factor (PF) – коэффициент мощности – англ.
Displacement Power Factor (DPF) – смещенный коэффициент мощности – англ.

 

Коэффициент мощности – это комплексный показатель, характеризующий линейные и нелинейные искажения формы тока и напряжения в электросети, обусловленные влиянием нагрузки (например, ИБП).

Вычисляется как отношение поглощаемой нагрузкой активной мощности к полной.

 

Типовые значения коэффициента мощности:

• 1 – идеальное значение.
• 0.9 – хороший показатель.
• 0.8 – типовая промышленная нагрузка.
• 0.7 – компьютерная нагрузка.
• 0.65 – двухполупериодный выпрямитель.

 

В случае линейной нагрузки коэффициент мощности равен косинусу угла сдвига между током и напряжением и в зависимости от характера нагрузки может носить емкостной или индуктивный характер.

В случае активной нелинейной нагрузки коэффициент мощности определяется отношением активной мощности первой гармоники тока к полной мощности, потребляемой нагрузкой (это определение справедливо только в частном случае, когда напряжение имеет чистую синусоидальную форму).

Необходимо заметить, что реальная промышленная нагрузка является нелинейной и носит преимущественно индуктивный характер (PF=0.8).

 

 

Терминология, используемая в измерительных приборах (например, анализаторе HIOKI3197)

Если коэффициент мощности характеризует процессы в цепи с несинусоидальными сигналами, то могут применяться два различных термина обозначающих коэффициента мощности:

Power Factor (PF) – коэффициент мощности. Вычисляется с использованием среднеквадратичных значений (СКЗ) всех гармоник сигнала.

Displacement Power Factor (DPF) – смещённый коэффициент мощности. Вычисляется с использованием среднеквадратичных значений (СКЗ) только основной (первой / фундаментальной) гармоники сигнала. То есть он равен косинусу (cos) фазового сдвига между током и напряжением основной гармоники.

PF=DPF при гармонических (синусоидальных) сигналах.

 

Коэффициент мощности несинусоидальных токов и напряжений

Коэффициент мощности токов и напряжений, в которых присутствуют гармонические (нелинейные) искажения, вычисляется так же как и в случае синусоидальных сигналов (см. «Г.И. Атабеков Основы Теории Цепей» с.176, 434 с):

Коэффициенты, характеризующие периодические несинусоидальные функции. По аналогии с гармоническими функциями отношение активной мощности при несинусоидальных токах к полной мощности называется коэффициентом мощности и обозначается χ:

 

Планируется размещение дополнительных статей с рабочими названиями:

«Коэффициент мощности».

«Коэффициент мощности. Дополнения».

 

PF, DPF
Если коэффициент мощности характеризует процессы в цепи с несинусоидальными сигналами, то могут использоваться два различных термина обозначающих коэфф. мощности:
PF – Power Factor или Коэфф. Мощности вычисляется с использованием СКЗ значений всех гармоник сигнала.
DPF – Displacement Power Factor или Смещённый Коэфф. Мощности вычисляется с использованием СКЗ значения только основной (т.е. первой или фундаментальной) гармоники. Тоесть он равен косинусу разницы фаз между током и напряжением основной гармоники.
Для случая синусоидальных сигналов PF=DPF.
Эта терминология используется например в анализаторе HIOKI3197.

Добавить комментарий

3.5. Коэффициент мощности цепи синусоидального тока

Коэффициентом
мощности це­пи
синусоидального тока
называют от­но­­ше­ние
активной мощности P
к
пол­ной мощ­но­сти S,
потребляемой цепью,
т. е.

cos
=

Коэффициент
мощности
cos

важнейший энергетический пара­метр
системы переменного тока. При cos
= 1
(
= 0)
имеем наиболее бла­го­при­ятный
режим (по энергетическим соображениям)
работы системы (це­­пи, уст­ройства,
цеха и т.д.). В этом случае вся подводимая
полная мощ­ность
,
например, к цеху, преобразуется в тепловую
(меха­ни­ческую, све­товую и т. д.)
энергию, т.е. используется полезно. При
cos
= 0 (
= 90)
и
,
активная мощность P
= 0,
т.е. имеет место бес­полез­ная
цир­куляция реактивной мощности между
источником энергии и его пот­ре­бителями.

Допустимая
минимальная величина коэффициента
мощности нагрузки цеха, участка и т.п.
определена ГОСТом:

cos

0,8.

Д
ля
повышения значения коэффициента мощности
cos,
например, цеховой нагрузки, носящей,
как правило, активно-индуктивный
ха­рак­тер, подключают параллельно
нагрузке батарею конденсаторов, умень­шая
тем самым полную реактивную мощность
Q
нагрузки (см.
(рис.
3.18а)).

Упражнение
3.1.
Определим ём­кость C
и мощность Q_C

ба­та­реи
конден­саторов, под­клю­­чаемой
парал­лель­но RL—цепи
(рис.
3.18а)
для по­вы­шения коэф­­­фици­ента
мощ­но­сти cos
до 0,91 (рис.
3,18б).
К за­жимам цепи под­­ве­де­но
синусоидальное напря­же­­ние U
= 220
В (ча­стота
f
= 50 Гц).
Потреб­ля­е­мая цепью ак­тив­ная
мощн­ость
Р
= 1200 Вт при
токе I
= 11
А.

1.
До улучшения коэффициент мощности

cos



=
.

2.
После улучшения коэффициента мощности
(при P
=
const)
полная реактивная мощ­ность Q
цепи

3.
Тогда мощность батареи конденсаторов

4.
Так как реактивная ёмкостная мощность

то
ёмкость батареи конденсаторов

ВОПРОСЫ
ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1.
Перечислите методы
расчёта
цепей синусоидального тока в установив­шемся
режиме.

2.
Запишите выражения
для
индуктивного и ёмкостного сопротивле­ний.

3.
Запишите формулы
полного
сопротивления участка
цепи при последовательном соединении
элементов R,
L
и С.

4.
Поясните последовательность
построения векторной диаграммы тока
и напряже­ний при последовательном
соединении элементов R,
L
и С.

5.
Объясните, как найти угол
сдвига фаз между
напряжением и током учас­тка цепи,
зная сопротивления её элементов?

6.
Поясните методику
расчёта цепей
синусоидального тока при пос­ледова­тель­ном
соединении элементов

7.
Объясните, что понимают
под активной,
реактивной и полной мощ­нос­тями
цепи,
и покажите по каким формулам они
определяются.

8.
Поясните, как
повысить коэффициент мощности cos
= 0,6 цеха?

9.
Выразите
коэффициент
мощности cos
через
активную и реактивную мощности цепи
сину­со­и­даль­ного тока.

Литература
и информационные источники

1.
Сайт ИНФРА-М: ЭБС URL:new.znanium.com/
Марченко А.Л., Опадчий Ю.Ф. Электротехника
и электроника.
Учебник. В 2-х т. Том 1. Электротехника. –
М.: Инфра-М. 2015, 2020. 
574 с. (Первый
вход выполнить на территории МАИ.
Получите в библиотеке Логин и Пароль).

2.
Беневоленский С.Б., Марченко А.Л. Основы
электротехники.
Учебное пособие для втузов. – М.:
Физматлит, 2006, 2011. – 568 с. (Библиотека
(282
экз.)).

3.
Беневоленский С.Б., Марченко А.Л. Основы
электротехники.
Компакт-диск (600 МБ). ПУМК по электротехнике.
– М.: Дискарт, 2006. (Возьмите
CD
в
библиотеке
по студенческому билету).

Как найти отсутствующий коэффициент мощности

Что произойдет, если в пицце, которую только что доставили к вашей входной двери, не хватает куска? Ты бы так просто не позволил. Вы бы хотели знать, куда делся этот кусок. Водитель съел его по дороге? Может быть, чей-то локоть застрял в нем во время бокса? Кто знает?

Подумайте о мощности, поступающей на ваш объект. Вы платите за эту мощность, чтобы максимизировать производительность. Но что, если вы не получаете то, за что заплатили? В промышленных условиях ключевым параметром является «коэффициент мощности»: процентное отношение фактической мощности, измеренной в киловаттах (кВт), к полной мощности, измеренной в киловольт-амперах (кВА).

Полная мощность — это общее требование, предъявляемое предприятием к коммунальной сети для подачи напряжения и тока, независимо от того, выполняет ли она реальную работу. Коммунальные предприятия обычно взимают более высокую ставку, когда коэффициент мощности падает ниже определенного уровня, чаще всего 90% (см. рис. 1).

Рисунок 1: Обеспечение коэффициента мощности как можно ближе к 1,0 имеет финансовый смысл, поскольку большинство коммунальных предприятий взимают более высокую ставку, когда коэффициент мощности падает ниже определенного уровня, обычно 90%. Предоставлено: Fluke

Реальная мощность (кВт)/полная мощность (кВА) = коэффициент мощности

• Пример хорошего коэффициента мощности: 50 кВт/52 кВА – 0,96 (96%)
• Пример плохого коэффициента мощности: 50 кВт/63 кВА – 0,79 (79%).

Стоимость неэффективного использования энергии

Когда речь идет о коэффициенте мощности, мы действительно говорим об энергоэффективности. Насколько хорошо подаваемая мощность используется на объекте? Если бы цепь была эффективна на 100%, спрос был бы равен доступной мощности.

Когда потребность превышает доступную мощность, на коммунальную систему оказывается нагрузка. Многие коммунальные предприятия добавляют плату за спрос к счетам крупных клиентов, чтобы компенсировать разницу между спросом и предложением (когда предложение меньше спроса). Для большинства коммунальных услуг спрос рассчитывается на основе средней нагрузки, размещенной в течение 15–30 минут. Если спрос нерегулярный, коммунальное предприятие должно иметь больше резервной мощности, чем если бы нагрузка оставалась постоянной.

Если коэффициент мощности объекта меньше 97%, например, можно предпринять шаги, чтобы найти недостающую энергию. Двумя наиболее распространенными причинами плохого коэффициента мощности являются индуктивность двигателя и гармонические токи. Первым шагом является измерение, чтобы определить основную причину плохого коэффициента мощности.

Измеряя энергию и ее качество, можно получить представление о характеристиках объекта. Измерение поможет вам понять, куда уходит ваша энергия каждый месяц. Мониторинг, анализ и сравнение истории эксплуатации оборудования поможет определить причину и серьезность проблем с качеством, влияющих на коэффициент мощности.

Куда девается отсутствующий коэффициент мощности?

Отсутствующий коэффициент мощности означает потерю мощности. Чтобы улучшить коэффициент мощности, определите основную причину плохого коэффициента мощности. Куда уходит энергия и как она используется (или тратится впустую)? Потеря мощности распространена там, где отсутствует баланс напряжения или тока. Учитывайте вибрацию двигателя. Энергия, которая должна использоваться для работы двигателя, вместо этого используется для вибрации двигателя. Это потерянная энергия, которую невозможно восстановить. Это потрачено впустую. Тепло – еще одна форма потери энергии. Если система по какой-либо причине работает неэффективно, она может перегреться. Это тепло также является потраченной впустую энергией.

Асимметрия напряжения и тока

Дисбаланс напряжения — это мера разности напряжений между фазами трехфазной системы. Это снижает производительность и сокращает срок службы трехфазных двигателей. Дисбаланс напряжения на клеммах статора двигателя вызывает высокий дисбаланс тока, что приводит к отрицательному крутящему моменту и более высоким рабочим температурам, которые могут быть в 6-10 раз больше, чем дисбаланс напряжения. Неуравновешенные токи приводят к пульсациям крутящего момента, повышенной вибрации и механическим нагрузкам, повышенным потерям и перегреву двигателя. Вся эта потраченная впустую энергия представляет собой потерянный коэффициент мощности.

Дисбаланс напряжения и тока также может указывать на проблемы с техническим обслуживанием, такие как ослабление соединений или износ контактов. Их выявление и устранение может повысить эффективность оборудования и восстановить недостающий коэффициент мощности.

Выполните базовые измерения асимметрии межфазного напряжения с помощью высококачественного цифрового мультиметра и асимметрии междуфазного тока с помощью высококачественных токоизмерительных клещей. Для точных измерений дисбаланса в режиме реального времени требуется трехфазный анализатор качества электроэнергии, позволяющий устранять проблемы с дисбалансом. Разомкнутые цепи и однофазные замыкания на землю легче исправить, чем балансировку нагрузки, которая обычно требует внесения изменений в проект на уровне системы.

Конденсаторы для коррекции коэффициента мощности

При работе с индуктивным током добавление конденсаторов для коррекции коэффициента мощности — устройств накопления энергии — в систему распределения электроэнергии объекта является одним из распространенных решений. Лучше всего это сделать с помощью автоматического контроллера, который включает и выключает конденсаторы, а иногда и реакторы. В самых основных приложениях используется фиксированная батарея конденсаторов.

Конденсаторы для коррекции коэффициента мощности требуют регулярной проверки и рекомендуемого профилактического обслуживания, но при нормальных условиях они будут безотказно работать в течение многих лет. Такие условия, как гармонические токи, высокая температура окружающей среды и плохая вентиляция, могут вызвать преждевременный выход из строя конденсаторов коррекции мощности и связанных с ними цепей. Отказы могут привести к значительному увеличению затрат на энергию, а в крайних случаях создать потенциальную опасность пожара или взрыва.

Важно регулярно проверять конденсаторы коррекции коэффициента мощности, чтобы убедиться, что они работают правильно. Проверьте рекомендуемые графики профилактического обслуживания на веб-сайте производителя конденсатора.

Рис. 2. Используйте анализатор качества электроэнергии, такой как Fluke 438-II, для характеристики динамики электрической системы при запуске генератора, переключении ИБП и т. д. Предоставлено: Fluke

Идентификация и коррекция гармоник

Гармоники кратны основной частоте. Например, если основная частота равна 60 Гц, вторая гармоника — 120 Гц, третья — 180 Гц и так далее. Эти гармоники искажают форму волны напряжения, которая должна быть чистой синусоидой.

Устройства, проводящие ток меньше, чем полная синусоида напряжения, являются нелинейными нагрузками и, следовательно, генерируют гармоники. Существует два основных типа нелинейной нагрузки: однофазная и трехфазная. В офисах преобладают однофазные нелинейные нагрузки, а на промышленных предприятиях широко распространены трехфазные нагрузки. Симптомы обычно проявляются в оборудовании распределения питания, поддерживающем нелинейные нагрузки.

Нейтральные проводники: В трехфазной четырехпроводной системе на нейтральные проводники могут сильно влиять нелинейные нагрузки, подключенные к ответвленным цепям 120 В. В нормальных условиях для сбалансированной линейной нагрузки основная часть фазных токов частотой 60 Гц компенсируется в нейтральном проводнике.

В четырехпроводной системе с однофазными нелинейными нагрузками некоторые гармоники с нечетными номерами, называемые тройками, — нечетные кратные третьей гармоники: третья, девятая, пятнадцатая и т. д. — не отменяют, а суммируют в нейтральном проводнике.

Чрезмерный ток в нейтральном проводе также может вызвать превышение нормы падения напряжения между нейтральным проводом и землей в розетке 120 В.

Автоматические выключатели: Обычные термомагнитные автоматические выключатели используют биметаллический расцепляющий механизм, реагирующий на нагревательный эффект тока цепи. Они спроектированы таким образом, чтобы реагировать на истинное среднеквадратичное значение текущей формы сигнала и срабатывают, когда механизм отключения становится слишком горячим. Этот тип выключателя имеет хорошие шансы защитить от гармонических токовых перегрузок.

Пиковый автоматический выключатель с электрическим отключением реагирует на пиковую форму волны тока. В результате он не всегда будет правильно реагировать на гармонические токи.

Поскольку пик гармонического тока обычно выше нормального, автоматический выключатель этого типа может преждевременно сработать при низком токе. Если пиковое значение ниже нормального, выключатель может не сработать, когда должен.

Шины и соединительные наконечники: Нейтральные шины и соединительные наконечники рассчитаны на полное значение соответствующего фазного тока. Они могут быть перегружены, когда нейтральные проводники перегружены дополнительной суммой тройных гармоник.

Электрические щиты: Щиты, рассчитанные на токи частотой 60 Гц, могут вступать в механический резонанс с магнитными полями, генерируемыми гармоническими токами более высокой частоты. Когда это происходит, панель вибрирует и издает гудящий звук на гармонических частотах.

Телекоммуникации: Эти системы часто дают вам первый ключ к проблеме гармоник, потому что кабель может быть проложен рядом с силовыми кабелями. Чтобы свести к минимуму индуктивные помехи от фазных токов, телекоммуникационные кабели прокладывают ближе к нейтральному проводу.

Триплексы в нейтральном проводе обычно вызывают индуктивные помехи, которые можно услышать на телефонной линии. Это часто является первым признаком проблемы с гармониками и дает вам преимущество в обнаружении проблемы до того, как она приведет к серьезному повреждению.

Поскольку гармонический ток, протекающий через импедансы системы, создает гармонические искажения напряжения, они также могут создавать перепады напряжения. В серьезных случаях это искажение напряжения может вызвать тепловое срабатывание реле и защитных устройств, а также логические ошибки в программируемых логических контроллерах (ПЛК) и частотно-регулируемых приводах (ЧРП). По мере увеличения искажения напряжения линейные нагрузки начинают потреблять гармонический ток. В двигателях некоторые из этих гармонических токов, в первую очередь пятая и одиннадцатая гармоники, вызывают противодействующий крутящий момент в двигателе, что приводит к увеличению тока, снижению эффективности двигателя, увеличению нагрева и сокращению срока службы двигателя.

Мониторинг, измерение, сравнение и корректировка

Измерение гармоник в точке общего соединения с помощью анализатора качества электроэнергии или анализатора гармоник. Для простых моментальных снимков используйте высококачественный цифровой мультиметр для гармонического напряжения или высококачественные клещи для гармонического тока. Цифровой мультиметр и токоизмерительные клещи должны быть истинно среднеквадратичными, что необходимо для точных измерений искаженных сигналов.

Истинное среднеквадратичное значение относится к среднеквадратичному или эквивалентному значению нагрева формы волны тока или напряжения. «Истинно» отличает измерение от измерений, выполненных измерителями со «средним откликом». Приборы со средней чувствительностью дают правильные показания только для чистых синусоидальных волн и, как правило, занижают показания на целых 50% при столкновении с искаженной формой волны тока. Измерители истинного среднеквадратичного значения дают правильные показания для любой формы волны в пределах пик-фактора и характеристик полосы пропускания прибора.

Начните с базового исследования гармоник, чтобы определить, есть ли у вас проблемы с гармониками и где они могут быть обнаружены:

• Загрузить инвентарь
• Тепловая проверка трансформатора
• Трансформатор вторичного тока
• Проверка тока нейтрали подпанели
• Проверка напряжения нейтрали относительно земли в розетке.

Многие 6-импульсные ЧРП генерируют пятую и седьмую гармоники. Однако 12- и 18-импульсные приводы помогают уменьшить гармоники, поскольку с увеличением числа импульсов их амплитуды уменьшаются. Другие решения для подавления гармоник, генерируемых приводом, включают пассивные входные дроссели/фильтры, фильтры-ловушки гармоник и активные фильтры, если ваша ситуация более сложная. Активная фильтрация компенсирует реактивные токи, гармонические токи и несимметричные токи.

Рис. 3. Используйте регистратор мощности, такой как Fluke 1738, для быстрого получения информации об общем состоянии электрической системы. Предоставлено: Fluke

Избегайте распространенной ошибки использования конденсаторов для подавления гармонических токов. Конденсатор будет действовать как короткое замыкание для высших гармоник. Из-за внутреннего сопротивления конденсатор нагревается, и его срок службы резко сокращается, поскольку внутренний электролит испаряется.

Измерение общего гармонического искажения (THD) может помочь определить необходимость фильтрации. Обратите внимание, что коммунальное предприятие может влиять только на качество напряжения и требовать подключения утвержденных нагрузок. Коммунальные службы не несут ответственности за ток, протекающий из-за установки клиентов.

Найдите недостающий коэффициент мощности, КПД привода, сэкономьте деньги

Если на вашем объекте низкий коэффициент мощности, сделайте первый шаг к его улучшению, выявив первопричину путем измерения. Ежемесячно узнавайте, где, когда и как используется электроэнергия, 5o принимайте стратегические решения, которые устранят потери и увеличат коэффициент мощности. Экономьте деньги, становясь более предсказуемым в отношении энергопотребления — по количеству и времени — чтобы помочь коммунальным предприятиям лучше подготовиться к вашим потребностям.

Есть ли у вас опыт и знания по темам, упомянутым в этом содержании? Вам следует подумать о том, чтобы внести свой вклад в нашу редакционную команду CFE Media и получить признание, которого вы и ваша компания заслуживаете. Нажмите здесь, чтобы начать этот процесс.

Объяснение коэффициента мощности — инженерное мышление

Объяснение коэффициента мощности

Объяснение коэффициента мощности. В этом уроке мы рассмотрим коэффициент мощности. Мы узнаем, что такое коэффициент мощности, что такое хороший и плохой коэффициент мощности, как сравнивать коэффициент мощности, причины коэффициента мощности, почему и как исправить коэффициент мощности, а также некоторые примеры расчетов, которые помогут вам изучить электротехнику.
Прокрутите вниз, чтобы посмотреть БЕСПЛАТНОЕ руководство на YouTube

Итак, что такое коэффициент мощности?

Что такое коэффициент мощности

Коэффициент мощности — безразмерное число, используемое в цепях переменного тока. Его можно использовать для обозначения отдельной единицы оборудования, например, асинхронного двигателя, или для обозначения потребления электроэнергии во всем здании. В любом случае он представляет собой соотношение между истинной мощностью и кажущейся мощностью. Формула PF = кВт / кВА. Итак, что это значит?

Моя любимая аналогия для объяснения этого — аналогия с пивом.

Мы платим за пиво по стаканам, а внутри стакана и пиво, и пена. Чем больше у нас пива, тем меньше пены, поэтому мы получаем хорошее соотношение цены и качества. Если много пены, то пива мало, и мы не получаем хорошего соотношения цены и качества.

Коэффициент мощности аналогия с пивом

Пиво представляет нашу истинную мощность или наши кВт, киловатты. Это полезные вещи, которые мы хотим и в которых нуждаемся, это то, что делает работу.

Пена представляет собой нашу реактивную мощность или наши реактивные кВАр, киловольт-ампер. Это бесполезные вещи, они всегда будут, и мы должны платить за них, но мы не можем их использовать, поэтому мы не хотим их слишком много. (на самом деле у него есть применение и назначение, но позже мы поймем почему)

Комбинация этих кВт и кВАр является нашей полной мощностью или нашей кВА. киловольт-ампер

.

Формула коэффициента мощности

Коэффициент мощности, таким образом, представляет собой отношение полезной мощности или фактической мощности в кВт, деленное на то, за что мы платим, в кВА. Таким образом, это говорит нам о том, какое соотношение цены и качества мы получаем за потребляемую мощность.

Треугольник мощности – коррекция коэффициента мощности

Если мы очень кратко коснемся терминов электротехники, мы можем увидеть, что это выражается в виде треугольника мощности. В этом случае я нарисую его как ведущий фактор мощности, так как его легче визуализировать. Пиво или истинная мощность — это соседняя линия, затем у нас есть пена, которая представляет собой реактивную мощность на противоположной стороне, затем для стороны гипотенузы, которая является самой длинной стороной, у нас есть кажущаяся мощность, это под углом от истинного мощность, угол известен как тета.

Формулы коэффициента мощности

По мере увеличения реактивной мощности или пенообразования увеличивается и полная мощность или кВА. Затем мы могли бы использовать тригонометрию для вычисления этого треугольника, я не буду в этой статье, поскольку я просто рассказываю об основах, поэтому мы просто увидим нужные вам формулы, но мы сделаем некоторые расчеты и рабочие примеры позже в этой статье.

Если мы посмотрим на типичный счет за электроэнергию для жилого дома, мы обычно увидим плату за количество использованных киловатт-часов, потому что коэффициент мощности и потребление электроэнергии будут очень низкими, поэтому электроэнергетические компании, как правило, не беспокоятся об этом.

Однако в коммерческих и промышленных счетах за электроэнергию, особенно в зданиях с интеллектуальными или интервальными счетчиками электроэнергии, мы, скорее всего, увидим платежи и информацию об использованном количестве кВт, кВтч, кВА и кВАрч. В частности, в больших зданиях часто также будет наблюдаться плата за реактивную мощность, но это зависит от поставщика электроэнергии.

Плата за реактивную мощность

Причина, по которой они взимают штраф за это, заключается в том, что, когда крупные потребители имеют плохие коэффициенты мощности, они увеличивают ток, протекающий через электрическую сеть, и вызывают перепады напряжения, что снижает мощность распределения поставщиков и имеет эффект детонации для другие клиенты. Кабели рассчитаны на то, чтобы выдерживать определенное количество тока, протекающего через них. Таким образом, если многие крупные потребители подключаются с плохими коэффициентами мощности, то кабели могут быть перегружены, им будет сложно удовлетворить спрос и соглашения о пропускной способности, и ни один новый потребитель не сможет подключиться, пока они либо не заменят кабели, либо не установят дополнительные кабели.

Плата за реактивную мощность возникает, когда коэффициент мощности здания падает ниже определенного уровня, этот уровень определяется поставщиком электроэнергии, но обычно он начинается от 0,95 и ниже.

Идеальный коэффициент мощности должен быть равен 1,0, однако на самом деле этого почти невозможно достичь. Мы вернемся к этому позже в видео.

В больших коммерческих зданиях общий коэффициент мощности, вероятно, относится к следующим категориям

Хороший коэффициент мощности обычно составляет от 1,0 до 0,95

Плохой коэффициент мощности — от 0,95 до 0,85

Плохой коэффициент мощности — любой ниже 0,85.

Коммерческие офисные здания обычно имеют значение между 0,98 и 0,92, промышленные здания могут иметь значение всего 0,7. Вскоре мы рассмотрим причины этого.

Сравнение коэффициента мощности асинхронного двигателя

Если мы сравним два асинхронных двигателя, оба имеют выходную мощность 10 кВт и подключены к трехфазной сети 415 В 50 Гц. У одного коэффициент мощности 0,87, у другого коэффициент мощности 0,9.2

Оба двигателя обеспечивают мощность 10 кВт, но первый двигатель имеет более низкий коэффициент мощности по сравнению со вторым, а это означает, что мы не получаем такого же соотношения цены и качества.

Первый двигатель должен потреблять 11,5 кВА из электросети, чтобы обеспечить мощность 10 кВт.

Второй двигатель должен потреблять всего 10,9 кВА из электросети, чтобы обеспечить мощность 10 кВт.

Это означает, что первый двигатель имеет мощность 5,7 кВАр, а второй двигатель имеет мощность всего 4,3 кВАр. 92

Мы могли бы также найти коэффициент мощности из кВт и кВА, используя 10 кВт, деленные на 11,5 кВА

PF = кВт / кВА

Мы могли бы найти кВт из коэффициента мощности и кВА, используя получить 10

кВт = PF x кВА

Так что же является причиной плохого коэффициента мощности?

В большинстве случаев на коэффициент мощности влияют индуктивные нагрузки.

Чисто резистивная нагрузка

Если бы у нас была чисто резистивная нагрузка, такая как электрический резистивный нагреватель, то формы волн напряжения и тока были бы синхронизированы или очень близки. Они оба прошли бы свои точки максимума и минимума и прошли бы нулевую ось одновременно. Коэффициент мощности в этом случае равен 1, что идеально.

Если бы мы нарисовали векторную диаграмму, то напряжение и ток были бы параллельны, поэтому вся энергия, получаемая от источника электричества, идет на выполнение работы, в данном случае на создание тепла.

Чисто индуктивная нагрузка

Если мы возьмем индуктивную нагрузку, такую ​​как асинхронный двигатель, магнитное поле катушек сдерживает ток и приводит к фазовому сдвигу, при котором формы волны напряжения и тока не синхронизируются с током, и поэтому он проходит через нулевая точка после напряжения, это называется отстающим коэффициентом мощности.

Ранее в статье я сказал, что пена или кВАр бесполезны, это не совсем так, нам действительно нужна реактивная мощность для создания и поддержания магнитного поля, которое вращает двигатель. Реактивная мощность тратится впустую в том смысле, что мы не получаем от нее работы, но все же должны за нее платить, хотя она нам нужна, прежде всего, для выполнения работы. Ранее мы рассмотрели, как работают асинхронные двигатели, щелкните здесь, чтобы просмотреть этот учебник.

Если мы нарисуем векторную диаграмму для чисто индуктивной нагрузки, то ток будет под углом ниже линии напряжения, а это означает, что не все потребляемое электричество совершает работу.

Чисто емкостная нагрузка

Если мы взяли чисто емкостную нагрузку, то с индуктивной нагрузкой происходит обратное. Напряжение и ток не совпадают по фазе, за исключением того, что на этот раз напряжение сдерживается. Это приводит к опережающему коэффициенту мощности. Опять же, это будет означать, что не вся электроэнергия используется для выполнения работы, но мы должны платить за нее в любом случае.

Если бы мы нарисовали векторную диаграмму для чисто емкостной нагрузки, то линия тока располагалась бы под углом над линией напряжения, поскольку она опережает.

Коррекция плохого коэффициента мощности

Коррекция волновой диаграммы коррекции коэффициента мощности

Что мы можем сделать, чтобы исправить низкий коэффициент мощности и плату за реактивную мощность? В большинстве случаев мы сталкиваемся с отстающим коэффициентом мощности, вызванным индуктивными нагрузками, но мы можем встретить и опережающий коэффициент мощности.

Чтобы скорректировать низкий коэффициент мощности, мы можем добавить в цепь конденсаторы или катушки индуктивности, которые вернут ток обратно в фазу и приблизит коэффициент мощности к 1. Если у нас есть запаздывающий коэффициент мощности, вызванный высокими индуктивными нагрузками в цепи, тогда мы добавляем конденсаторы, это наиболее распространено. Если у нас есть опережающий коэффициент мощности, вызванный высокими емкостными нагрузками, мы добавляем в цепь индуктивную нагрузку. Их необходимо рассчитать, и мы увидим несколько примеров расчетов в конце статьи.

Зачем исправлять низкий коэффициент мощности?

Зачем исправлять плохой коэффициент мощности

Низкий коэффициент мощности означает, что для выполнения той же работы вам нужно получать больше энергии от электрических сетей, а кабели должны быть больше, поэтому это будет стоить дороже.