Ce este factorul de putere (cosinus Phi)

Factorul de putere al unei persoane fizice (cosinus phi) este următorul. După cum știți, într-un circuit de curent alternativ, există în general trei tipuri de sarcină sau trei tipuri de putere (trei tipuri de curent, trei tipuri de rezistență). Puterile active P, Q reactive și C totale sunt legate de rezistența activă r, x reactiv și, respectiv, total z.

Se știe din cursul ingineriei electrice că rezistența se numește activă, în care căldura este eliberată la trecerea curentului. Rezistența activă este asociată cu pierderile de putere activă dPnEgal cu pătratul curentului înmulțit cu rezistența dPn = Az2r W

Reactanţă când trece curentul prin el, nu provoacă pierderi. Această rezistență se datorează inductanței L, precum și capacității C.

Rezistența inductivă și capacitivă sunt două tipuri de reactanță și sunt exprimate prin următoarele formule:

• reactanța sau rezistența inductivă,

• rezistență capacitivă sau capacitate,

Atunci x = xL — НС° С… De exemplu, dacă în circuitul xL= 12 Ohm, xc = 7 Ohm, atunci reactanța circuitului x = xL — NSc= 12 — 7 = 5 Ohm.

Orez. 1. Ilustrații pentru a explica esența cosinusului «phi»: a — circuitul conexiunii în serie a lui r și L într-un circuit de curent alternativ, b — triunghi de rezistență, c — triunghi de putere, d — triunghi de putere la diferite valori ​de putere activă.

Impedanța z include rezistența și reactanța. Pentru o conexiune în serie a lui r și L (Fig. 1, a), este reprezentat grafic un triunghi de rezistență.

Dacă laturile acestui triunghi sunt înmulțite cu pătratul aceluiași curent, atunci raportul nu se va schimba, dar noul triunghi va fi un triunghi de capacitate (Fig. 1, c). Verificați mai multe detalii aici - Triunghiuri de rezistențe, tensiuni și puteri

După cum se vede din triunghi, într-un circuit de curent alternativ apar în general trei puteri: P activ, Q reactiv și S total

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

Puterea activă poate fi numită putere de lucru, adică „încălzește” (emisia de căldură), „luminează” (iluminat electric), „se mișcă” (acționează motorul electric), etc. Se măsoară în același mod ca și puterea constantă , în wați.

Dezvoltat putere activăb complet fără urmă este consumat în receptoare și fire de plumb la viteza luminii - aproape instantaneu. Aceasta este una dintre trăsăturile caracteristice ale puterii active: atât cât se generează, atât se consumă.

Puterea reactivă Q nu este consumată și reprezintă oscilația energiei electromagnetice într-un circuit electric.Fluxul de energie de la sursă la receptor și invers este legat de fluxul de curent prin fire și, deoarece firele au rezistență activă, există pierderi în ele.

Astfel, cu puterea reactivă nu se efectuează lucru, ci apar pierderi, care pentru aceeași putere activă, cu cât este mai mare, cu atât factorul de putere este mai mic (cosphi, cosinus «phi»).

Un exemplu. Determinați pierderea de putere într-o linie cu rezistența rl = 1 ohm dacă prin ea se transmite putere P = 10 kW la o tensiune de 400 V o dată la cosphi1 = 0,5 și a doua oară la cosphi2 = 0,9.

Răspuns. Curentul în primul caz I1 = P / (Ucosphi1) = 10/(0,4•0,5) = 50 A.

Pierdere de putere dP1 = Az12rl = 502•1 = 2500 W = 2,5 kW.

În al doilea caz, curentul Az1 = P / (Ucosphi2) = 10/(0,4•0,9) = 28 A.

Pierderea de putere dP2 = Az22rl = 282•1 = 784 W = 0,784 kW, i.e. în al doilea caz pierderea de putere este de 2,5 / 0,784 = de 3,2 ori mai mică doar pentru că valoarea cosfi este mai mare.

Calculul arată clar că cu cât valoarea cosinusului «phi» este mai mare, cu atât pierderile de energie sunt mai mici și cu atât este mai puțin necesară plasarea metalelor neferoase la instalarea noilor instalații.

Prin creșterea cosinusului «phi» avem trei obiective principale:

1) economisirea energiei electrice,

2) economisirea metalelor neferoase,

3) utilizarea maximă a puterii instalate a generatoarelor, transformatoarelor și, în general, a motoarelor de curent alternativ.

Ultima împrejurare este confirmată de faptul că, de exemplu, din același transformator se poate obține cu cât mai multă putere activă, cu atât valoarea utilizatorilor cosfi este mai mare.Deci, dintr-un transformator cu puterea nominală Sn= 1000 kVa la cosfi1 = 0,7 se poate obține puterea activă P1 = Снcosfie1 = 1000 • 0,7 = 700 kW, iar la cosfi2 = 0,95 R2 = Сncosfi2= 1000 = • 09095 = • 0 9095. kW.

În ambele cazuri, transformatorul va fi încărcat complet la 1000 kVA. Motoarele cu inducție și transformatoarele de subsarcină sunt cauza factorului de putere scăzut în fabrici. De exemplu, un motor cu inducție la turație în gol are cosfixx aproximativ egal cu 0,2, în timp ce când este încărcat la puterea nominală de sfin = 0,85.

Pentru o mai mare claritate, luați în considerare un triunghi de putere aproximativ pentru un motor cu inducție (Fig. 1, d). În timpul funcționării în gol, motorul cu inducție consumă putere reactivă aproximativ egală cu 30% din puterea nominală, în timp ce puterea activă consumată în acest caz este de aproximativ 15%. Prin urmare, factorul de putere este foarte scăzut. Pe măsură ce sarcina crește, puterea activă crește și puterea reactivă se modifică marginal și, prin urmare, cosfi crește. Citiți mai multe despre el aici: Factorul de putere de antrenare

Principala activitate care crește valoarea cosfi este operarea la capacitate maximă de producție. În acest caz, motoarele asincrone vor funcționa cu factori de putere apropiati de valorile nominale.

Activitățile de îmbunătățire a factorului de putere sunt împărțite în două grupuri principale:

1) nu necesită instalarea de dispozitive de compensare și potrivite în toate cazurile (metode naturale);

2) legate de utilizarea dispozitivelor de compensare (metode artificiale).

Unitate de condensare pentru creșterea factorului de putere

Activitățile primului grup, conform liniilor directoare actuale, includ raționalizarea procesului tehnologic, conducând la îmbunătățirea modului energetic al echipamentului și creșterea factorului de putere. Aceleasi masuri includ si folosirea motoarelor sincrone in locul unora asincrone (se recomanda instalarea motoarelor sincrone in locul celor asincrone acolo unde este necesar pentru cresterea randamentului).

Citește și pe acest subiect: Alimentare cu curent alternativ și pierderi de putere