Kaj je faktor moči (kosinus Phi)

Faktor moči fizične osebe (kosinus phi) je naslednji. Kot veste, v izmeničnem tokokrogu na splošno obstajajo tri vrste obremenitev ali tri vrste moči (tri vrste toka, tri vrste upora). Aktivna moč P, reaktivna Q in skupna moč C so povezane z aktivnim r, reaktivnim x in skupnim z uporom.

Iz tečaja elektrotehnike je znano, da se upor imenuje aktiven, pri katerem se ob prehodu toka sprošča toplota. Aktivni upor je povezan z izgubami delovne moči dPnEnako kvadratu toka, pomnoženemu z uporom dPn = Az2r W

Reaktanca ko skozenj teče tok, ne povzroča izgub. Ta upor je posledica induktivnosti L in kapacitivnosti C.

Induktivni in kapacitivni upor sta dve vrsti reaktanse in sta izraženi z naslednjimi formulami:

• reaktanca ali induktivni upor,

• kapacitivni upor ali kapacitivnost,

Potem x = xL — НС° С… Na primer, če je v vezju xL= 12 Ohm, xc = 7 Ohm, potem je reaktanca vezja x = xL — NSc= 12 — 7 = 5 Ohm.

riž. 1. Ilustracije za razlago bistva kosinusa «phi»: a — vezje serijske povezave r in L v vezju izmeničnega toka, b — trikotnik upora, c — trikotnik moči, d — trikotnik moči pri različnih vrednostih aktivne moči.

Impedanca z vključuje upor in reaktanco. Za zaporedno povezavo r in L (slika 1, a) je grafično prikazan uporovni trikotnik.

Če stranice tega trikotnika pomnožimo s kvadratom istega toka, se razmerje ne bo spremenilo, vendar bo novi trikotnik trikotnik zmogljivosti (slika 1, c). Preverite več podrobnosti tukaj — Trikotniki uporov, napetosti in moči

Kot je razvidno iz trikotnika, se v izmeničnem tokokrogu običajno pojavijo tri moči: aktivna P, reaktivna Q in skupna S

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

Aktivno moč lahko imenujemo delovna moč, torej »greje« (oddajanje toplote), »sveti« (električna razsvetljava), »giba« (poganja elektromotor) itd. Merimo jo enako kot konstantno moč , v vatih.

Razvita aktivna močb popolnoma brez sledu se porabi v sprejemnikih in vodilnih žicah s svetlobno hitrostjo - skoraj v trenutku. To je ena od značilnih lastnosti delovne moči: kolikor se ustvari, toliko se porabi.

Jalova moč Q se ne porablja in predstavlja nihanje elektromagnetne energije v električnem krogu.Pretok energije od vira do sprejemnika in obratno je povezan s pretokom toka skozi žice in ker imajo žice aktiven upor, so v njih izgube.

Tako se pri reaktivni moči ne izvaja delo, ampak nastanejo izgube, ki so pri enaki delovni moči tem večje, čim manjši je faktor moči (cosphi, kosinus «phi»).

Primer. Določite izgubo moči v vodu z uporom rl = 1 ohm, če se po njem prenaša moč P = 10 kW pri napetosti 400 V enkrat pri cosphi1 = 0,5 in drugič pri cosphi2 = 0,9.

Odgovori. Tok v prvem primeru I1 = P / (Ucosphi1) = 10/(0,4•0,5) = 50 A.

Izguba moči dP1 = Az12rl = 502•1 = 2500 W = 2,5 kW.

V drugem primeru je tok Az1 = P / (Ucosphi2) = 10/(0,4•0,9) = 28 A.

Izguba moči dP2 = Az22rl = 282•1 = 784 W = 0,784 kW, tj. v drugem primeru je izguba moči 2,5 / 0,784 = 3,2-krat manjša samo zato, ker je vrednost cosfi višja.

Izračun jasno pokaže, da višja ko je vrednost kosinusa «phi», manjša je izguba energije in manjša je potreba po vgradnji barvnih kovin pri vgradnji novih inštalacij.

S povečanjem kosinusa «phi» imamo tri glavne cilje:

1) varčevanje z električno energijo,

2) varčevanje z barvnimi kovinami,

3) največji izkoristek instalirane moči generatorjev, transformatorjev in sploh motorjev na izmenični tok.

Zadnjo okoliščino potrjuje dejstvo, da je na primer iz istega transformatorja mogoče pridobiti čim več delovne moči, večja je vrednost porabnikov cosfi.Torej, iz transformatorja z nazivno močjo Sn = 1000 kVa pri cosfi1 = 0,7 lahko dobite aktivno moč P1 = Сncosfie1 = 1000 • 0,7 = 700 kW, pri cosfi2 = 0,95 pa R2 = Сncosfi2 = 1000 • 0,95 = 950 kW.

V obeh primerih bo transformator polno obremenjen na 1000 kVA. Indukcijski motorji in podobremenitveni transformatorji so vzrok za nizek faktor moči v tovarnah. Na primer, indukcijski motor v prostem teku ima cosfixx približno enak 0,2, medtem ko je obremenjen na nazivno moč sfin = 0,85.

Za večjo jasnost razmislite o približnem trikotniku moči za indukcijski motor (slika 1, d). Med delovanjem v prostem teku indukcijski motor porabi jalovo moč približno 30% nazivne moči, medtem ko je porabljena delovna moč v tem primeru približno 15%. Zato je faktor moči zelo nizek. Ko se obremenitev poveča, se delovna moč poveča, jalova moč pa se rahlo spremeni, zato se cosfi poveča. Več o tem preberite tukaj: Faktor moči pogona

Glavna dejavnost, ki povečuje vrednost cosfi, je obratovanje s polno proizvodno zmogljivostjo. V tem primeru bodo asinhroni motorji delovali s faktorji moči blizu nazivnih vrednosti.

Dejavnosti za izboljšanje faktorja moči so razdeljene v dve glavni skupini:

1) ne zahteva namestitve kompenzacijskih naprav in je primerna v vseh primerih (naravne metode);

2) v zvezi z uporabo kompenzacijskih naprav (umetne metode).

Kondenzacijska enota za povečanje faktorja moči

Aktivnosti prve skupine po veljavnih smernicah obsegajo racionalizacijo tehnološkega procesa, ki vodi k izboljšanju energetskega načina delovanja opreme in povečanju faktorja moči. Enaki ukrepi vključujejo uporabo sinhronih motorjev namesto nekaterih asinhronih (priporočljiva je vgradnja sinhronih motorjev namesto asinhronih, kjer je to potrebno za povečanje učinkovitosti).

Preberite tudi o tej temi: AC napajanje in izgube električne energije