Коэффициент мощности нагрузки: Коэффициент мощности

Коэффициент мощности | Электроснабжение, электрические сети | Архивы

Страница 23 из 52

ГЛАВА IX
КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ И СПОСОБЫ ЕГО ПОВЫШЕНИЯ

§ 9.1. Технико-экономическое значение коэффициента мощности

Как известно, в электрической цепи переменного тока, имеющей чисто активную нагрузку, ток совпадает по фазе с приложенным напряжением.
Если в цепь включены электроприемники, обладающие активным и индуктивным сопротивлениями (например, асинхронные электродвигатели, сварочные и силовые трансформаторы и т. п.), то ток будет отставать от напряжения на некоторый угол φ, называемый углом сдвига фаз. Косинус этого угла (cosφ) называется коэффициентом мощности. Величина коэффициента мощности характеризует степень использования активной мощности источника электроэнергии. Чем выше коэффициент мощности электроприемников, тем лучше используются генераторы электрических станций и их первичные двигатели (турбины и др.), трансформаторы подстанции и электрические сети.

Наоборот, чем ниже cosφ, тем хуже используется электрооборудование электростанций и всех других элементов электроснабжения. Низкие значения cosφ при тех же величинах активной мощности приводят к дополнительным затратам на сооружение более мощных станций, подстанций и сетей, а также к дополнительным эксплуатационным расходам.
Отсюда становится ясным большое народнохозяйственное значение повышения коэффициента мощности в электрических установках.

ПУЭ (1-2-47) установлена минимальная величина cosφ = 0,92—0,95, обязательная для предприятий.
Чтобы создать заинтересованность предприятий в увеличении коэффициента мощности, существует шкала скидок и надбавок к стоимости электроэнергии в зависимости от величины его среднего значения в электрохозяйстве предприятия.

§ 9.2. Определение коэффициента мощности

Действительная мощность электроприемников предприятия непрерывно изменяется с течением времени. Это объясняется тем, что работа отдельных участков или цехов предприятий не совпадает во времени. Кроме того, часть оборудования может работать с неполной загрузкой или даже находиться в состоянии холостого хода.

Изменение активной и реактивной мощностей электроприемников влечет за собой и соответствующие изменения cosφ. Различают следующие понятия коэффициента мощности.
Мгновенный коэффициент мощности — это величина cosφ в данный момент времени.

Значение мгновенного коэффициента мощности можно определить по фазометру или по одновременным указаниям измерительных приборов — амперметра, вольтметра и киловаттметра из выражения

На предприятиях принято средневзвешенный коэффициент мощности определять за месяц.

Энергоснабжающие организации при расчетах с абонентами различают два вида средневзвешенного коэффициента мощности: естественный и общий.
Естественный средневзвешенный коэффициент мощности характеризует электрическую установку без компенсирующих устройств.

Общий средневзвешенный коэффициент мощности определяется с учетом действия компенсирующих устройств.

§ 9.3. Причины, вызывающие снижение коэффициента мощности

Основными потребителями реактивной энергии являются асинхронные электродвигатели, трансформаторы и индуктивные печи, сварочные аппараты, газоразрядные лампы и т. д.
Асинхронный электродвигатель, работающий с нагрузкой, близкой к номинальной, имеет наибольшее значение cosφ. При снижении нагрузки электродвигателя коэффициент мощности уменьшается. Это объясняется тем, что активная мощность на зажимах электродвигателя изменяется пропорционально его загрузке, в то время как реактивная мощность вследствие незначительного изменения намагничивающего тока практически остается постоянной.

При холостом ходе cosφ имеет наименьшую величину, которая в зависимости от типа электродвигателя, мощности и скорости вращения находится в пределах 0,14-0,3.
Силовые трансформаторы, как и асинхронные электродвигатели, при загрузке меньше чем на 75% имеют пониженное значение коэффициента мощности.

Перегруженные асинхронные электродвигатели тоже имеют низкий cosφ, что объясняется увеличением по токов магнитного рассеяния.
Электродвигатели открытого типа, обладающие лучшими условиями охлаждения по сравнению с закрытыми электродвигателями, могут нести большую нагрузку (активную мощность) и будут иметь, следовательно, более высокий cosφ. Электродвигатели с короткозамкнутым ротором вследствие меньших значений индуктивного сопротивления рассеяния имеют cosφ выше, чем электродвигатели с фазным ротором. Значение cosφ у машин одного и того же типа возрастет с ростом номинальной мощности и скорости вращения ротора, так как при этом уменьшается относительная величина намагничивающего тока.

Увеличение напряжения на вторичной стороне силовых трансформаторов вследствие снижения нагрузки (например, во время ночных смен и в часы обеденных перерывов) ведет к повышению напряжения по сравнению с номинальным на зажимах работающих электродвигателей. Это в свою очередь приводит к увеличению намагничивающего тока и реактивной мощности электродвигателей, что влечет за собой уменьшив коэффициента мощности.
Обточка ротора, которую производят при износе подшипников, чтобы ротор не задевал статор, приводит к увеличению воздушного зазора между статором и ротором, что вызывает увеличение намагничивающего тока и понижение cosφ. Уменьшение числа проводников в пазу статора при перемотке вызывает увеличение намагничивающего тока и снижение cosφ асинхронного двигателя.

Применение газоразрядных ламп (ДРЛ и люминесцентных), имеющих в цепи индуктивное сопротивление (дроссель) при отсутствии компенсирующих устройств, также снижает коэффициент мощности электроустановок.

• Назад
• Вперед

Как правильно подобрать мощность вашего ИБП. Разбираем на примере Eaton / Хабр

Надёжная защита компьютеров, работоспособность и долгий срок службы источников бесперебойного питания (ИБП) зависят от правильно подобранной мощности ИБП по отношению к нагрузке. В этом посте мы рассмотрим простые правила подбора ИБП по мощности — они помогут и сэкономить бюджет, и остаться уверенным, что эти устройства обеспечат защиту в случае внезапного сбоя или отключения электроснабжения.

Расчёт нагрузки при выборе мощности ИБП

При подборе ИБП оперируют тремя величинами:

1. мощность нагрузки,
2. номинальная мощность ИБП,
3. требуемое время автономной работы ИБП от батареи.

Это основные параметры, но есть ещё нюансы, и об этом мы тоже расскажем ниже.

С определением мощности нагрузки всё относительно просто — суммируется мощность всех устройств, которые планируется подсоединить к одному ИБП (обычно это группа устройств, расположенных рядом друг с другом). Затем полученные цифры суммируются по всем ИБП, обслуживающих такие группы устройств. Мощность, потребляемую мониторами, принтером, колонками, роутером, внешним дисководом и т.д., можно найти на этикетках устройств. Для ПК или сервера берётся мощность указанная на блоке питания.

Знатоки скажут, что это весьма приблизительный подсчёт нагрузки, поскольку в разных режимах потребляемая мощность каждого устройства может существенно отличаться от той, что указана на этикетках или в спецификациях на блоки питания. Это будет абсолютной правдой, но они же согласятся, что таким образом определяется мощность «по верхнему пределу потребления». Если реальная мощность нагрузки в результате окажется ниже рассчитанной, то ничего плохого не случится.

Дальше идёт первый нюанс — он связан с номинальной мощностью ИБП: обычно она указывается в вольт-амперах (В·А) и выносится в виде цифр в название модели ИБП. Например, модель ИБП Eaton 5P 850 имеет номинальную мощность 850 В·А. При этом мощность нагрузки подсчитывается в ваттах (Вт), так как именно в ваттах маркируются блоки питания компьютеров, мониторов и других ИТ-устройств. Удобные онлайн-калькуляторы пересчёта «В·А в Вт» есть в интернете. Если же вы хотите пересчитать самостоятельно, можно воспользоваться следующей формулой:

Активная мощность (ватты) = Полная мощность (вольт-амперы) × Коэффициент мощности (Cos φ)


Второй нюанс состоит в том, что неизвестной величиной в этой формуле будет коэффициент мощности (Cos φ). И, кстати, в онлайн-калькуляторе тоже потребуется указать значение этого параметра. Для измерения «косинуса фи» для конкретного устройства существуют специальные приборы, называемые фазометрами. Но в малом бизнесе столь точные расчеты Cos φ обычно никто не проводит. Как правило, пользуются оценочными значениями Cos φ, характерными для данного типа устройств.

Так, для типового ПК эта величина составляет 0,7, и именно с этим коэффициентом указана мощность ИБП в ваттах в каталогах Eaton.

А какой Cos φ у современных серверов, систем хранения данных и сетевого оборудования (коммутаторов, маршрутизаторов и прочего)? В них используются блоки питания с коррекцией коэффициента мощности, поэтому его значение приближается к единице (1,0). Принято считать, что такое оборудование является нагрузкой с небольшой ёмкостной составляющей, и коэффициент мощности принимают равным 0,95.

Отдельным вопросом является использование таких блоков питания с ИБП – при их использовании требуется выбрать ИБП бОльшей мощности, особенно, если ИБП выдает не чистую синусоиду напряжения на выходе, а меандр.Также могут возникнуть дополнительные требования к ИБП, связанные с принципом работы таких источников. Тема требует отдельной статьи, и таких статей уже написано множество.

Следующий параметр, значение которого следует знать перед выбором мощности ИБП — это желаемое время работы ИБП в режиме «от батарей». В каталоге для каждой модели ИБП приводится оценочное время автономной работы при нагрузке 50% и 70% от номинальной мощности.

Узнать мощность нагрузки можно с помощью самого ИБП. Источник: Eaton

Обычно для корректного завершения работы операционной системы на компьютерах достаточно 5 минут, особенно если автоматизировать этот процесс посредством программного обеспечения мониторинга и управления ИБП — стороннего или от производителя ИБП (например, Eaton Intelligent Power Manager). Однако если требуется значительно большее время на поддержание работы компьютеров, то следует выбирать более мощные модели ИБП или даже докупать и устанавливать дополнительные внешние батареи. Такие внешние батареи доступны для моделей ИБП, работающих в корпоративном секторе.

Давайте выполним пример расчёта мощности ИБП для защиты электропитания двух современных серверов, позиционируемых как «серверы для малого бизнеса» с блоками питания по 200 Вт (то есть общая мощность двух серверов — 400 Вт). Низкая мощность блоков питания объясняется тем, что в таких серверах нет никаких движущихся частей, кроме вентиляторов охлаждения. Дисковая память реализована на SSD и нет CD-дисковода. Да, и ещё предполагается, что мощных видеокарт тоже нет.

При коэффициенте мощности 0,95 и ориентации на 70-процентную нагрузку от номинальной мощности получим, что требуется ИБП не менее, чем на 600 В·А: (400 ÷ 0,95) ÷ 0,7. Таким требованиям удовлетворит, скажем, ИБП Eaton 5P 650 в корпусе «башня» или «для стойки, 1U». Согласно каталогу, время автономной работы такого источника будет порядка 6 минут. Однако если вы не уверены, что точно знаете коэффициент мощности БП вашего сервера, то лучше ориентироваться на стандартное значение 0,7, а не на близкое к идеальному 0,95. Тогда наш расчёт (400 ÷ 0,7) ÷ 0,7 даст требуемую мощность ИБП 816 В·А. Следовательно, следует выбрать следующую по мощности модель ИБП Eaton 5P 850. Всегда лучше выбирать ИБП с запасом, т.к. время автономной работы в каталогах указано приблизительно и может варьироваться в зависимости от реальной нагрузки, возраста батареи и уровня её заряда, температуры окружающей среды.

Заметим тут же, что ИБП, как и любой компонент системы электропитания (к примеру, трансформатор), должен быть рассчитан на полную мощность нагрузки. Поэтому в нормальном режиме линейно-интерактивный ИБП работает через автотрансформатор и приведенная выше методика справедлива. Но при работе от батареи преобразуется только активная составляющая, поэтому необходимо учитывать номинальную активную мощность ИБП. Для ИБП Eaton 5-й серии это значение обычно подсчитывается как S·0,6 (0,7). Для класса онлайн-ИБП в любом режиме (кроме байпаса) необходимо учитывать и активную мощность, и полную, и разрешенный диапазон коэффициента мощности нагрузки.

Мониторинг и управление шатдауном нагрузок

После того, как расчёты сделаны, ИБП куплен и нагрузка подключена, в процессе эксплуатации желательно контролировать реальный уровень нагрузки. Это можно делать, используя служебный дисплей ИБП или с помощью ПО удалённого мониторинга. На основании этих наблюдений, сделанных при разных режимах работы нагрузок, можно окончательно определить, правильно ли подобрана мощность ИБП для защищаемых устройств.

Скриншот ПО управления ИБП. Источник: Eaton

Для удалённого мониторинга нагрузок Eaton предлагает компаниям фирменное ПО управления системой бесперебойного электроснабжения Intelligent Power Manager (IPM).

Базовая версия на десять ИБП доступна бесплатно, для контроля большего числа источников потребуется платная лицензия. IPM обеспечивает удалённый контроль корпоративной инфраструктуры гарантированного энергоснабжения с любого компьютера с использованием веб-интерфейса. Кроме физических серверов, IPM поддерживает управление питанием виртуальных машин — можно автоматически завершать работу гипервизоров VMware, HyperV, RedHat KVM и Xen.

Что означает коэффициент мощности для ИБП?

Коэффициент мощности (пФ) – это разница между фактически потребляемой энергией (Ватт) и полной мощностью (Вольты, умноженные на Амперы) в цепи переменного тока. Он рассчитывается как десятичная дробь или процент от 0–1 пФ до 0–100 %, т. е. 0,9 пФ = 90 %.

Чем ближе коэффициент мощности к единице (1 пф), тем ближе две формы сигнала находятся в фазе друг к другу, и устройство более эффективно использует мощность, поэтому коэффициент мощности связан с эффективностью ИБП.

 

 

Конвенция предусматривает, что индуктивные нагрузки определяются как положительная реактивная мощность, а емкостные нагрузки определяются как отрицательная реактивная мощность. Но коэффициент мощности никогда не описывается как положительный или отрицательный, он либо отстает, либо опережает.

 

Отстающий коэффициент мощности 

Это нагрузки, в которых форма тока отстает от напряжения на коэффициент, равный реактивному сопротивлению нагрузки, обычно от 0,5 до 0,95.

На изображении ниже нагрузка 2300 ВА с отставанием 0,766 пФ будет иметь фактическое значение мощности 1762 Вт (1,76 кВт).

 

 

Коэффициент мощности, равный единице

Коэффициент мощности, равный единице (1 пф) нагрузки имеют формы тока и напряжения в фазе друг с другом. В приведенном ниже примере нагрузка 2300 ВА с 1 пФ имеет фактическое значение мощности 2300 Вт (2,3 кВт).

 

 

Опережающий коэффициент мощности

Нагрузки с опережающим коэффициентом мощности имеют форму волны тока, которая опережает напряжение на коэффициент, равный реактивному сопротивлению нагрузки, обычно от 0,8 до 0,95.  

Используя ту же мощность 2300 ВА, что и в предыдущих примерах, ведущий коэффициент мощности 0,766 дает фактическое значение мощности 1762 Вт (1,76 кВт).

 

 

Как коэффициент мощности влияет на конструкцию системы ИБП?

Традиционно системы ИБП разрабатывались для поддержки нагрузок с единичным или отстающим коэффициентом мощности.

Однако современные источники бесперебойного питания теперь также могут работать с ведущими коэффициентами мощности. Тем не менее, это требует тщательного планирования во время установки, так как опережающие коэффициенты мощности могут привести к перегрузке ИБП, которую он может не распознать.

Блейд-серверы — лучший пример нагрузки с ведущим коэффициентом мощности. Они обладают большей вычислительной мощностью при меньшем пространстве стойки, чем традиционные файловые серверы, и получили широкое распространение в секторах телекоммуникаций и центров обработки данных благодаря таким преимуществам, как упрощенная прокладка кабелей и сниженное энергопотребление.

Существует несколько способов уменьшить влияние опережающих коэффициентов мощности, в том числе путем увеличения размера ИБП, но наиболее распространенным подходом является использование активных фильтров подавления гармоник с коррекцией коэффициента мощности на выходе.

Это обеспечивает более приемлемую нагрузку на ИБП, но снижает эффективность, занимает больше места и увеличивает капитальные затраты.

 

Дальнейшее чтение: 

• В чем разница между линейными и нелинейными нагрузками?
• Что такое эффективность ИБП и как она рассчитывается?
• В чем разница между 1-фазными и 3-фазными системами ИБП?

Повышение коэффициента мощности, расчет коэффициента мощности Индуктивные и емкостные нагрузки

Содержание

Коэффициент мощности:

Коэффициент мощности представляет собой отношение фактической мощности к полной или полной мощности. Сначала мы поймем, что такое истинная мощность:

Истинная мощность:

Мы используем истинную мощность через подстанцию, используя распределительные линии, и мы используем эту мощность для питания наших приборов. Теперь эта истинная мощность является фактической мощностью, которая используется для выполнения какой-либо полезной работы устройством. В случае электрического вентилятора истинная мощность — это мощность, которая используется для работы этого вентилятора, или, говоря иначе, это мощность, необходимая для вращения крыльев этого вентилятора. Истинная мощность — это трение от общей мощности, подводимой к этому устройству. Таким образом, помимо истинной мощности, у нас есть еще и реактивная мощность.

Реактивная мощность:   

Таким образом, как следует из названия, реактивная мощность используется в качестве реактивного элемента нагрузки. В случае этого вентилятора эта реактивная мощность используется для создания магнитного поля внутри двигателя этого вентилятора. Таким образом, эта реактивная мощность не способствует созданию какой-либо полезной работы, но все же требуется для создания магнитного потока, чтобы двигатель вентилятора мог вращаться. Таким образом, у нас есть всего две составляющие: активная мощность и реактивная мощность. Векторная сумма этой истинной мощности и реактивной мощности называется полной мощностью.

Обычно действительная мощность обозначается символом P, а реактивная мощность обозначается символом Q, а кажущаяся мощность обозначается символом S. Итак, теперь давайте рассмотрим эти разные мощности и коэффициент мощности на примере одной схемы. .

Рассмотрим однофазный источник переменного тока 230 В, к которому подключена резисторная нагрузка только 60 Ом, чтобы найти ток, протекающий через эту систему.

Разделим напряжение на сопротивление:

В=IR

I=V/R

I=230/60

I=3,83 А

Поскольку это резистивная цепь, ток и напряжение будут синфазны друг с другом. В фазе означает, что ток и напряжение достигают своего нулевого значения и своего пикового значения в одно и то же время. Теперь, если мы нарисуем форму сигнала мощности этой схемы, она будет выглядеть как

. Мощность всегда будет положительной, что означает, что любая мощность, потребляемая системой, используется, и никакая мощность не тратится впустую.

P=VI

P=230×3,83

P=880,9 ватт

Мощность 880,9 ватт вырабатывается исходным генератором, который потребляет только механическую энергию, и мы можем сказать, что мощность, потребляемая этой схемой, является активной мощностью.

Случай 2:

Теперь мы заменим резистор 60 Ом катушкой Генри 160 миллиметров, чтобы рассчитать ток, протекающий через эту цепь.

Сначала нам нужно рассчитать реактивное сопротивление катушки индуктивности, и мы можем сделать это, используя формулу:
X _L =2πfL

X _L =2π×50×0,16

X _L =50,24 Ом

Теперь мы можем рассчитать ток в цепи: /R

I=230/50,24

I=4,57A

Поскольку ток чисто индуктивной цепи не совпадает по фазе с напряжением на 90 градусов, чтобы получить мощность этой цепи, мы будем умножать напряжение и ток в каждом случае и результирующая форма волны мощности в такой цепи будет чередовать положительное и отрицательное значение мощности. Это означает, что некоторое количество мощности потребляется схемой и такое же количество возвращается, и эта мощность называется реактивной мощностью.

P=VI

P=230×4,571

P=1051,1 ВАР

Случай 3:

Теперь, если мы добавим катушку индуктивности с резистором. Предположим, что сопротивление резистора равно 40 Ом, а значение реактивного сопротивления катушки индуктивности равно j40 Ом.

Таким образом, ток «I», получаемый из источника, будет равен:

I= 240/(j40+40)

I= 4,2426<-45 напряжение и ток. Напряжение опережает ток на 45 градусов, и когда мы умножаем эти две формы волны; это покажет нам, что в течение большей части времени мощность поглощается из источника, но в течение небольшого промежутка времени мощность возвращается к источнику, и это из-за реактивного элемента в нашей цепи. Итак, сначала мы найдем истинную мощность, а также реактивную мощность. Значит истинная мощность будет равна:

P=I ² R

P=(4,2426) ² ×40

P=720 Вт

Теперь реактивную мощность можно найти по формуле:

3

Q=

P=(4,2426) ² ×40

P=720 ватт

Таким образом, мы можем получить как активную, так и реактивную мощность. Теперь мы найдем общую мощность или полную мощность, просто перемножив напряжение и ток:

S=4,2426×240

S=1018 ВА

Теперь мы представим эти мощности на векторной диаграмме, затем используем мощность 92 этот треугольник импеданса будет преобразован в треугольник мощности. Таким образом, соотношение истинной мощности и кажущейся мощности даст нам коэффициент мощности.
cos⁡Φ = (I ² R)/(I ² Z)

cos⁡Φ = P/S

Коэффициент мощности также может быть представлен как cos⁡Φ . Реактивный элемент чисто индуктивный, но если у нас есть емкостное реактивное сопротивление, то треугольник мощности будет выглядеть так:

Таким образом, в любом случае коэффициент мощности будет равен cos⁡Φ, независимо от того, является ли нагрузка индуктивной или емкостной, значение мощности коэффициент будет находиться в диапазоне от -1 до 1,

Индуктивная нагрузка:

Таким образом, всякий раз, когда у нас есть индуктивная нагрузка, значение коэффициента мощности будет между 0 и 1. При индуктивной нагрузке коэффициент мощности известен как отстающий коэффициент мощности, поскольку при индуктивной нагрузке ток отстает от напряжения.

Емкостная нагрузка:

При наличии емкостной нагрузки значение коэффициента мощности находится в диапазоне от -1 до 0. При емкостной нагрузке коэффициент мощности известен как опережающий коэффициент мощности

, поскольку при емкостной нагрузке ток опережает напряжение.

Коэффициент мощности цепи резистивной и индуктивной нагрузки можно рассчитать по формуле:

Как мы рассчитали выше, фактическая мощность равна 720 Вт, а полная мощность равна 1018 ВА.

Коэффициент мощности = P/S

Коэффициент мощности = 720/1018

Коэффициент мощности = 0,707

Значение коэффициента мощности должно быть близким к единице. Таким образом, когда у нас плохой коэффициент мощности, это означает, что мы потребляем дополнительную мощность для реактивного элемента через нагрузку, и эта дополнительная мощность означает, что мы потребляем дополнительную величину тока, который приведет к падению напряжения на кабелях, что означает, что мы получим меньшее количество напряжения в наших домах и офисах. Так что все это в основном является дополнительной нагрузкой на поставщика электроэнергии. Поэтому всякий раз, когда у нас плохой коэффициент мощности, эти поставщики электроэнергии взимают плату за плохой коэффициент мощности, что известно как штраф за коэффициент мощности. Поэтому, когда у нас плохой коэффициент мощности, счет за электроэнергию нашей системы также увеличится. Вот почему в промышленности наибольшее значение придается коэффициенту мощности.

Коэффициент мощности Улучшение:

Теперь давайте представим, что у нас есть индуктивная нагрузка, состоящая из резистора и катушки индуктивности, и мы считаем, что коэффициент мощности для этой системы равен cos⁡Φ ₁ . Таким образом, чтобы улучшить коэффициент мощности, мы уменьшим угол, и когда этот угол равен нулю, мы получим коэффициент мощности, равный единице. Поэтому уменьшить угол нам нужно, чтобы уменьшить значение реактивного сопротивления, поэтому, когда мы вводим конденсатор в цепь. Емкостное реактивное сопротивление будет вычтено из индуктивного реактивного сопротивления, поэтому эффективное реактивное сопротивление будет уменьшено, а коэффициент мощности будет улучшен. Будем считать, что при введении конденсатора наш множитель будет cos⁡Φ ₂ и новое реактивное сопротивление будет X. Где X равно:

X= X _L -X _c

X _c = X _{X 903 L}

– X 6 9036 L

= X _L – X

X _c = R[tan⁡Φ ₁ -tan⁡Φ ₂ ]

Итак, если мы знаем значение начального коэффициента мощности и улучшенного коэффициента мощности, то мы можем рассчитать значение этого емкостного сопротивления из приведенной выше схемы, мы знаем, что значение коэффициента мощности составляет 0,707, и мы хотим улучшить этот коэффициент мощности до единица, то значение реактивного сопротивления должно быть равно нулю, то есть емкостное сопротивление должно быть равно этому индуктивному сопротивлению. Теперь мы знаем, что реактивная мощность будет равна:

Q = V ² /x _L = V ² /x _C

x _C = V ² /Q

x C 7 2 /Q

x _C 7 2 /Q

x C 7 2 /Q

. .

Таким образом, из этих вычислений мы получаем значение X _c

Теперь, чтобы найти емкость конденсатора, мы будем использовать формулу: C=80/(2π×50)

C=40 мкФ

Таким образом, просто установив конденсатор емкостью 40 мкФ, мы можем добиться единичного коэффициента мощности в нашей схеме. При введении этого конденсатора общая мощность также будет уменьшена. Итак, для этого нам нужно найти полное сопротивление цепи, которое равно:

Z=X _c || Z _L

Полное сопротивление конденсатора равно –j80

Z=(-j80×(40+j40))/(40-j40)

При вычислении значения мы получаем значение Z:

Z =80 Ом

Теперь, чтобы рассчитать количество тока, которое может быть получено от источника:

I=240/80

I=3A

Теперь мы можем видеть, что ранее схема потребляла ток 4,2426 ампер, а сейчас он может потреблять ток 3А. Коэффициент мощности цепи будет равен единице.
Эти расчеты относятся к линейным нагрузкам, включающим конденсатор, резистор и катушку индуктивности. Но в реальной системе, если мы видим, что у нас есть нелинейные нагрузки, как в случае частотно-регулируемого привода или сервоприводов, мы используем выпрямительный мост или схемы выпрямителя внутри этих приводов, поэтому из-за этих нелинейных элементов у нас есть гармоники Текущий. Это означает, что помимо основной частоты тока у нас также были гармоники, и из-за этих гармоник происходят искажения тока, и мы имеем ухудшение коэффициента мощности.

Коэффициент мощности смещения:

Всякий раз, когда у нас есть линейные нагрузки, коэффициент мощности известен как коэффициент мощности смещения, поскольку ухудшение коэффициента мощности будет происходить из-за реактивного элемента, присутствующего в цепи. Поскольку этот реактивный элемент вносит разность фаз между напряжением и током, этот тип коэффициента мощности известен как коэффициент мощности смещения.

Коэффициент мощности искажения:

Когда у нас есть нелинейная нагрузка, то в таком случае мы также использовали гармоники тока, которые являются искажением формы волны. Из-за этого любое ухудшение, которое мы использовали для получения коэффициента мощности, известно как коэффициент мощности искажения. В реальной системе у нас есть оба типа коэффициентов мощности.

Общий коэффициент мощности = смещение PF × искажение PF

Таким образом, в практической системе, когда у нас есть нелинейные нагрузки, в таком случае, просто применяя конденсатор, мы не можем улучшить коэффициент мощности, потому что это ухудшение коэффициента мощности происходит из-за гармонические искажения. Поэтому для этого мы в первую очередь удаляем эти гармоники тока, чего можно добиться, применяя пассивные или активные фильтры подавления гармоник. Таким образом, когда у нас есть нелинейная нагрузка, то, применяя пассивный или активный фильтр подавления гармоник, мы можем улучшить коэффициент мощности системы.

Зачем повышать коэффициент мощности?

Предположим, что мы строим сталелитейный завод, для которого мы привезли трансформатор мощностью 200 кВА, способный передавать мощность 170 кВт.