Расчет cos фи: Коэффициент мощности

Увеличение косинуса фи

Причины низкого «косинуса фи»

Недозагрузка электродвигателей переменного тока

При недозагрузке электродвигателя потребляемая им активная мощность уменьшается пропорционально нагрузке. В то же время реактивная мощность изменяется меньше. Поэтому чем меньше нагрузка двигателя, тем с меньшим коэффициентом мощности он работает.

Так, например, асинхронный двигатель в 400 кВт при 1000 оборотах в минуту имеет «косинус фи», равный при полной нагрузке 0,83. При ¾ нагрузки тот же двигатель имеет cos φ = 0,8. При ½ нагрузке cos φ = 0,7 и при ¼ нагрузки cos φ = 0,5.

Двигатели, работающие вхолостую, имеют «косинус фи», равный от 0,1 до 0,3 в зависимости от типа, мощности и скорости вращения.

Неправильный выбор типа электродвигателя

Двигатели быстроходные и большой мощности имеют более высокий «косинус фи», чем тихоходные и маломощные двигатели. Двигатели закрытого типа имеют cos φ ниже, чем двигатели открытого типа. Двигатели, неправильно выбранные по типу, мощности и скорости, понижают cos φ.

Повышение напряжения в сети

В часы малых нагрузок, обеденных перерывов и тому подобного напряжение сети на предприятии увеличивается на несколько вольт. Это ведет к увеличению намагничивающего тока индивидуальных потребителей (реактивной составляющей их полного тока), что в свою очередь вызывает уменьшение cos φ предприятия.

Неправильный ремонт двигателя

При перемотке электродвигателей обмотчики вследствие неправильного подбора проводов иногда не заполняют пазы машины тем количеством проводников, которое было в фабричной обмотке. При работе такого двигателя, вышедшего из ремонта, увеличивается магнитный поток рассеяния, что приводит к уменьшению cos φ двигателя.

При сильном износе подшипников ротор двигателя может задевать при вращении за статор. Вместо того чтобы сменить подшипники, обслуживающий персонал иногда идет по неправильному и вредному пути и подвергает ротор обточке.

Увеличение воздушного зазора между ротором и статором вызывает увеличение намагничивающего тока и уменьшение cos φ двигателя.

Способы увеличения «косинуса фи»

Вышеперечисленные последствия низкого cos φ с достаточной убедительностью говорят о том, что необходимо вести борьбу за высокий cos φ. К мерам увеличения cos φ относятся:

1. Правильный выбор типа, мощности и скорости вновь устанавливаемых двигателей;
2. Увеличение загрузки двигателей;
3. Недопущение работы двигателей вхолостую продолжительное время;
4. Правильный и высококачественный ремонт двигателей;
5. Применение статических (то есть неподвижных, невращающихся) конденсаторов.

Малый вес конденсаторов, отсутствие вращающихся частей, незначительные потери энергии в них, легкость обслуживания, безопасность и надежность в работе дают возможность широкого применения статических конденсаторов для повышения cos φ двигателей.

Подбирая величину емкости при параллельном соединении и емкости, можно добиться уменьшения угла сдвига фаз между напряжением и общим током при неизменной активной и реактивной мощности, потребляемой ветвью с индуктивностью. Этот угол можно сделать равным нулю. Тогда ток, текущий на общем участке цепи, будет иметь наименьшую величину и совпадать по фазе с напряжением сети.

Это явление называется компенсацией сдвига фаз и широко используется на практике.
По экономическим соображениям невыгодно доводить угол φ до нуля, практически целесообразно иметь cos φ = 0,9 – 0,95.

Рассмотрим расчет емкости конденсаторов, которые нужно включить параллельно индуктивной нагрузке, чтобы повысить cos φ до заданной величины.

На рисунке 1, а изображена схема включения индуктивной нагрузки в сеть переменного тока. Для увеличения коэффициента мощности параллельно потребителю включена батарея конденсаторов. Векторная диаграмма начинается с построения вектора напряжения U. Ток I₁ вследствие индуктивного характера нагрузки отстает по фазе от напряжения сети на угол φ₁. Необходимо уменьшить угол сдвига фаз между напряжением U и общим током до величины φ. Иначе говоря, увеличить коэффициент мощности от значения cos φ₁ до значения cos φ.

Рисунок 1. Увеличение cos φ при помощи статических конденсаторов:
а – схема включения; б – векторная диаграмма

Отрезок ос, представляющий активную слагающую тока I₁, равен:

ос = I₁ × cos φ₁ = оа × cos φ₁ .

Пользуясь выражением мощности переменного тока

P = U × I × cos φ ,

отрезок ос выразим так:

Ток на общем участке цепи I равен геометрической сумме тока нагрузки I₁ и тока конденсатора I_C.

Из треугольника оас и овс имеем:

ас = ос × tg φ₁ ;
bс = ос × tg φ .

Из диаграммы получаем:

ab = od – ac – bc = ос × tg φ₁ – ос × tg φ = oc × (tg φ₁ – tg φ) .

Так как

и ab = I_C , то

Вместе с этим, как было указано выше,

I_C = U × ω × C .

Следовательно,

Пример 1. Электрические двигатели шахты потребляют мощность 2000 кВт при напряжении 6 кВ и cos φ₁ = 0,6. Требуется найти емкость конденсаторов, которую нужно подключить на шины установки, чтобы увеличить cos φ до 0,9 при f = 50 Гц.

Решение.

cos φ₁ = 0,6;     φ₁ = 53°10’;     tg φ₁ = 1,335;

cos φ = 0,9;     φ = 25°50’;     tg φ = 0,484;

Источник: Кузнецов М. И., «Основы электротехники» — 9-е издание, исправленное — Москва: Высшая школа, 1964 — 560 с.

Как рассчитать сечение силового кабеля по нагрузке, длине, мощности, току и типу жил

от 20 января 2020 г.

Подбор сечения кабеля – обязательный этап при проектировании электросети для бытовых или промышленных условий. От точности подбора зависит работоспособность электроприборов и частота технического обслуживания. Занижение этого параметра может вызвать перегрев жил, что грозит выходом оборудования из строя, риском перегрузок, задымления или даже пожара. Тогда как завышение не грозит аварийными ситуациями, обойдется в разы дороже.

Способы расчета

Чтобы рассчитать сечение, используют один из четырех параметров:

1. Мощность сети.

2. Токовую нагрузку.

3. Тип жил.

4. Способ прокладки ЛЭП, мощность и длину линии.

Мощность сети

Этот метод применяют при расчете бытовой электросети, а также при выборе дифференциальных автоматов и автоматических выключателей. Чтобы получить общую мощность нагрузки групповой линии, складывают сумму мощностей всех электропотребителей с учетом коэффициента одновременности. Параметры электропотребителей представлены в технических паспортах.

Токовая нагрузка

Этот параметр позволит более точно рассчитать необходимое сечение. Для этого понадобится получить расчетный ток, который рассчитывается по формулам:

1. Для однофазных сетей – Iр=Pр/U cos φ.

2. Для трехфазных сетей – Iр=Pр/(U cos φ)*√3.

Ip – расчетная сила тока, Pp – расчетная мощность потребителя, U – напряжение сети (220 или 380 В), cos φ – коэффициент мощности.

По этим формулам можно рассчитать не только сечение кабеля, но и подобрать тип шнура для техники, требующей отдельной кабельной линии – бойлеров, электрических печей, котлов.

Тип прокладки

Когда ток проходит по линии, происходит выделение тепла. Поэтому при открытой прокладке, которой свойственно естественный отвод тепла, применяют кабели меньшего сечения. При закрытой прокладке применяют модели с большей площадью поперечного сечения, что позволит продлить срок службы изоляции.

Мощность и длина линии

При монтаже линий электропередач с большой длиной учитывают возможные потери в линии. Для этого пользуются таблицей по выбору сечения проводника в зависимости от мощности и длины линий.

Расчет по длине

Получив сечение по мощности и току, полученный результат проверяют по длине:

1. Суммируют мощность всех электроприборов и силу тока.

2. Рассчитывают сопротивление электропроводки, умножая удельное сопротивление проводника на длину линии в метрах. Полученный результат делят на поперечное сечение кабеля.

3. Получают потери напряжения, умножая силу тока на сопротивление электропроводки.

4. Рассчитывают величину потерь, деля потери напряжения на напряжение в сети и умножая полученное число на 100%.

5. Анализируют величину потерь. Если она меньше 5%, то оставляют выбранное сечение жилы. Если выше, то сечение увеличивают.

Грамотный расчет сечения силового кабеля позволит минимизировать техническое обслуживание и риск аварийных ситуаций.

---

Силовой кабель по моделям

ВБбШв-ХЛ

ВБбШвнг(А)

ВБбШвнг(А)-FRLS

ВБбШвнг(А)-LS

ВВГнг(А)

ВВГнг(А)-LS

ВВГнг-FRLS

КВБбШв

КВБбШв-ХЛ

КВБбШвнг(А)

КВБбШвнг(А)-FRLS

КВБбШвнг(А)-LS

КВВГ-ХЛ

КВВГнг(А)

КВВГнг(А)-FRLS

КВВГнг(А)-LS

КВВГЭ-ХЛ

КВВГЭнг(А)

КВВГЭнг(А)-FRLS

КВВГЭнг(А)-LS

КПБбПнг-FRHF

КПБбПнг-HF

КППГнг-FRHF

КППГнг-HF

КППГЭнг-FRHF

КППГЭнг-HF

ПБбПГнг-FRHF

ПБПГнг-HF

ППГнг-FRHF

ППГнг-HF

ОСКСнаб

Компенсация реактивной мощности

с помощью HyTEPS

Поиск на этом веб-сайте

HomePower Quality Products Компенсация Cos Phi

Увеличить коэффициент мощности

Предотвратить тариф на реактивную мощность и снизить тепловыделение

Коэффициент мощности, или косинус фи, можно улучшить несколькими способами. Коэффициент мощности можно увеличить путем компенсации реактивной мощности, используемой в индуктивных нагрузках, таких как двигатели и индукционные печи. Компенсация реактивной мощности может быть достигнута с помощью конденсаторных батарей различных типов, но возможна и активная электронная компенсация. Каждый подход имеет свои преимущества и недостатки. HyTEPS специализируется на поиске наилучшего решения любых ваших проблем.

Преимущества коррекции коэффициента мощности

• Лучшее использование доступной мощности установки
• Возможность подключения больших нагрузок без увеличения размера подключения к сети
• Снижение перегрева и перегрузки установки и связанных с ней компонентов
• Увеличение ожидаемого срока службы установки и связанных с ней компонентов благодаря уменьшению нагрева
• Снижение потерь энергии и снижение счетов за электроэнергию
• Сокращение выбросов CO ₂ выбросы

 

 

Конденсаторные батареи или статические ВАр-генераторы

Статические ВАр-генераторы лучше защищены от экстремальных условий, таких как колебания температуры и слабые сети с большим количеством гармонических напряжений. SVG также больше подходят для быстро меняющихся нагрузок. Конденсаторная батарея не способна корректировать коэффициент мощности емкостных нагрузок, в то время как SVG может это сделать. Главный недостаток SVG — это, конечно же, более высокая стоимость.

Работа конденсаторной батареи Cos Phi

Установка конденсаторной батареи Cos Phi снижает потребляемую реактивную мощность. Конденсаторная батарея обеспечивает емкостную мощность для компенсации индуктивной мощности (реактивной мощности). В результате реактивная мощность не проходит через всю установку. Потери энергии в установке значительно снижаются, а энергоэффективность повышается.

Подходящий тип и емкость

Доступны различные типы конденсаторных батарей Cos Phi (регулируемые и фиксированные) с десятками различных мощностей. Каждая установка и ситуация требуют правильного анализа и расчета, чтобы выбрать наиболее подходящую конденсаторную батарею. HyTEPS обладает значительными знаниями и многолетним опытом, что позволяет нам консультировать вас. Мы поставляем широкий ассортимент высококачественных конденсаторных батарей Cos Phi от нескольких высококачественных поставщиков.

Расположение устройства коррекции коэффициента мощности

Расположение устройства коррекции имеет ключевое значение для достижения ваших целей. Реактивная мощность может компенсироваться децентрализованно. Основным преимуществом этого метода является тот факт, что по питающим линиям не протекает реактивный ток. Это предотвращает высокие потери в кабеле в больших распределенных установках. Реактивная мощность также может компенсироваться централизованно. Это можно сделать в сети среднего напряжения, что дает преимущество масштаба.

Децентрализованная компенсация

(у конечного пользователя)

• Подходит для постоянного потребления, например, двигателей
+ Отсутствие реактивной мощности в питающих линиях
+ Меньшие потери в кабелях в питающих линиях
+ Подходит для меньших мощностей

Централизованная компенсация

(на главном распределительном щите)

• Подходит для компенсации нескольких нагрузок
+ Эффект масштаба
+ Меньше компонентов в установке
+ Возможна большая мощность
+ Подходит для многократно изменяющихся во времени нагрузок
+ Возможна компенсация на уровне среднего напряжения

НИЗКИЙ COS PHI ПОВЫШАЕТ НЕОБХОДИМОСТЬ В КОМПЕНСАЦИИ COS PHI.

Традиционные батареи конденсаторов

Подробнее

HyTEPS предлагает больше, чем просто продукт

 

HyTEPS не только поставляет инновационную высококачественную продукцию, но также предлагает дополнительную ценность с точки зрения измерений, анализа, рекомендаций, обслуживания и обслуживания на основе обширных знаний и многолетнего опыта. В результате мы точно знаем, что тип батареи конденсаторов Cos Phi (или любой другой наш продукт), который мы рекомендуем, будет наилучшим решением для вашей конкретной ситуации и установки. После доставки и установки мы следим за установкой. Ввод в эксплуатацию осуществляется нашими высококвалифицированными инженерами. Мы также поддерживаем вас в области проверок, сервисного и технического обслуживания, чтобы гарантировать надлежащее функционирование предоставленного нами решения.

Измерение — Как измерить коэффициент мощности cos phi с помощью Arduino?

Задать вопрос

спросил
6 лет 11 месяцев назад

Изменено
6 лет, 11 месяцев назад

Просмотрено
8к раз

\$\начало группы\$

в соответствии с Как измерить коэффициент мощности? Я могу измерить коэффициент мощности (cos phi), сравнив пересечение нулевой точки напряжения и тока. Это ясно.

У меня проблема: что, если я не могу точно сказать, когда происходит пересечение нуля? Моя идея состоит в том, чтобы измерить cos phi с помощью Arduino, используя очень простую схему.

В основном я хочу использовать резисторы, чтобы снизить напряжение до +- 5, а затем использовать диод, чтобы иметь только положительные волны. При этом я могу сэмплировать напряжение, используя аналоговый вход Arduino, скажем, как минимум в 2 раза быстрее, чем 50 Гц. Например, Arduino Nano имеет тактовую частоту 16 МГц 🙂 (Нюквист).

Теперь с текущим планирую сделать то же самое. Возьмите дешевый линейный трансформатор тока и преобразуйте его в напряжение с помощью резистора, так что я получу максимум +5В.

Я рассчитаю резисторы и трансформаторы так, чтобы для максимальных значений V и A я получил нужный мне диапазон, а также я могу обезопасить свой Arduino с помощью защиты от перенапряжения.

Мне не нужно точно измерять U и A. Мне не нужны эти значения с точностью, поэтому может быть достаточно использования дешевых элементов и простого подхода.

Мне нужно рассчитать фазу. Пожалуйста, взгляните на картинку:

Предположим,
1. Я могу измерять ток и напряжение только как положительные волны от 0 до 5 В макс.
2. Я сэмплирую достаточно быстро
3. Я могу определить точку перехода от нуля к некоторому значению (здесь я тоже сделаю ошибку…)
4. Есть некоторая ошибка в измерении (величина)
5. Я могу рассчитать dt между V и A. С его помощью я могу рассчитать cos phi

Мой вопрос: возможно ли это? Является ли ошибка, которую я делаю в 3, достаточно большой, чтобы сделать это измерение cos phi непрактичным? Как рассчитать эту ошибку?

Большое спасибо

• arduino
• измерение
• ошибка
• коррекция коэффициента мощности

\$\конечная группа\$

6

\$\начало группы\$

Смотрите комментарии под постом после прочтения этого. Мое решение здесь было бы точным только для цепей R-L-C, а не в случае импульсных токов из-за выпрямителей и т. д.

Не беспокойтесь о Найквисте. Вместо:

• Обнаружение пересечения нуля сигнала напряжения. Отметьте, идет ли оно положительно или отрицательно.
• Запустите два таймера: один для измерения времени до следующего перехода напряжения через нуль (Vzc), а другой для определения времени измерения до текущего перехода через ноль (Izc).
• При возникновении Izc остановите таймер Izc.
• Выясните, будет ли это положительное или отрицательное движение.
• При следующем Vzc остановить таймер Vzc. (Это дает вам время полупериода.)

Из всей приведенной выше информации вы можете определить угол между пересечениями нуля и опережает фазовый угол или отстает.

Ваша главная проблема будет заключаться в точности измерений ZC, особенно на текущем сигнале (который может быть равен нулю, не забывайте). Я бы предположил, что это может быть лучше реализовано с помощью внешней дискретной схемы, запускающей цифровые входы.