Что такое коэффициент мощности (косинус фи)
Физическая сущность коэффициента мощности (косинуса «фи») заключается в следующем. Как известно, в цепи переменного тока в общем случае имеются три вида нагрузки или три вида мощности (три вида тока, три вида сопротивлений). Активная Р, реактивная Q и полная S мощности соответственно ассоциируются с активным r, реактивным х и полным z сопротивлениями.
Из курса электротехники известно, что активным называется сопротивление, в котором при прохождении тока выделяется тепло. С активным сопротивлением связаны потери активной мощности d P п , равные квадрату тока, умноженному на сопротивление d P п = I 2 r Вт.
Реактивное сопротивление при прохождении по нему тока потерь не вызывает. Обусловливается это сопротивление индуктивностью L, а также емкостью С.
Индуктивное и емкостное сопротивления являются двумя видами реактивного сопротивления и выражаются следующими формулами:
- реактивное сопротивление индуктивности, или индуктивное сопротивление,
- реактивное сопротивление емкости, или емкостное сопротивление,
Тогда х = хL — х c . Например, если в цепи хL= 12 Ом, хс = 7 Ом, то реактивное сопротивление цепи x=х L — хс= 12 — 7 = 5 Ом.
Рис. 1. Иллюстрации к объяснению сущности косинуса «фи»: а — схема последовательного включения r и L в цепи переменного тока, б — треугольник сопротивлений, в — треугольник мощностей, г — треугольник мощностей при различных значениях активной мощности.
Полное сопротивление z включает в себя активное и реактивное сопротивления. Для цепи последовательного соединения г и L (рис. 1 , а) графически изображается треугольником сопротивления .
Если стороны этого треугольника умножить на квадрат одного и того же тока, то соотношение сторон не изменится, но новый треугольник будет представлять собой треугольник мощностей (рис. 1,в). Подробнее смотрите здесь — Треугольники сопротивлений, напряжений и мощностей
Как видно из треугольника, в цепи переменного тока в общем случае возникают три мощности: активная Р, реактивная Q и полная S
P = I 2 r = UIcosфи Вт, Q = I 2 х = I 2 х L — I2xc = UIsinфи Вар, S = I 2 z = UI Ва.
Активная мощность может быть названа рабочей, т. е. она «греет» (выделение тепла), «светит» (электрическое освещение), «двигает» (электродвигатели приводят в движение механизмы) и т. д. Измеряется она так же, как и мощность на постоянном токе, в ваттах.
Выработанная активная мощност ь полностью без остатка расходуется в приемниках и подводящих проводах со скоростью света — практически мгновенно. Это является одной из характерных особенностей активной мощности: сколько вырабатывается, столько и расходуется.
Реактивная мощность Q не расходуется и представляет собой колебание электромагнитной энергии в электрической цепи. Переливание энергии из источника к приемнику и обратно связано с протеканием тока по проводам, а так как провода обладают активным сопротивлением, то в них имеются потери.
Таким образом, при реактивной мощности работа не совершается, но возникают потери, которые при одной и той же активной мощности тем больше, чем меньше коэффициент мощности (cosфи , косинус «фи») .
Пример. Определить потери мощности в линии с сопротивлением r л = 1 ом, если по ней передается мощность Р=10 кВт на напряжение 400 В один раз при cosфи 1 = 0,5, а второй раз при cosфи2=0,9.
Решение. Ток в первом случае I1 = P/(Ucosфи 1) = 10/(0 ,4 • 0,5) = 50 А.
Потери мощности dP1 = I1 2 r л = 50 2 •1 = 2500 Вт = 2,5 кВт.
Во втором случае ток I1 = P/(Ucosфи 2 ) = 10/(0 ,4 • 0,9) = 28 А
Потери мощности dP2 = I 2 2 r л = 28 2 •1 = 784 Вт = 0,784 кВт, т.е. во втором случае потери мощности в 2,5/0,784 = 3,2 раза меньше только потому, что выше значение cosфи.
Расчет наглядно показывает, что чем выше величина косинус «фи», тем меньше потери энергии и тем меньше нужно закладывать цветного металла при монтаже новых установок.
Повышая косинус «фи», преследуем три основные цели:
1) экономию электрической энергии,
2) экономию цветных металлов,
3) максимальное использование установленной мощности генераторов, трансформаторов и вообще электродвигателей переменного тока.
Последнее обстоятельство подтверждается тем, что, например, от одного и того же трансформатора можно получить тем больше активной мощности, чем больше величина со sфи потребителей. Так, от трансформатора с номинальной мощностью Sн=1000 кВа при со sфи 1 = 0,7 можно получить активной мощности Р 1 = S нcosфи 1 = 1000•0,7=700 кВт, а при cosфи2 = 0,95 Р2 = S нcosфи2= 1000•0,95 = 950 кВт.
В обоих случаях трансформатор будет нагружен полностью до 1000 кВа. Причиной низкого коэффициента мощности на предприятиях являются недогруженные асинхронные двигатели и трансформаторы. Например, асинхронный двигатель при холостом ходе имеет cos фихх примерно равный 0,2, тогда как при загрузке до номинальной мощности со sфи н = 0,85.
Для наглядности рассмотрим приближенный треугольник мощности для асинхронного двигателя (рис. 1,г). При холостом ходе асинхронный двигатель потребляет реактивную мощность, примерно равную 30% номинальной мощности, тогда как потребляемая активная мощность при этом составляет около 15%. Коэффициент мощности поэтому очень низок. С возрастанием нагрузки активная мощность увеличивается, а реактивная меняется незначительно и поэтому cosфи возрастает. Подробнее об этом читайте здесь: Коэффициент мощности электропривода
Основным мероприятием, повышающим значение cosфи, является работа на полную производственную мощность. В этом случае асинхронные двигатели будут работать с коэффициентами мощности, близкими к номинальным величинам.
Мероприятия по повышению коэффициента мощности делятся на две основные группы:
1) не требующие установки компенсирующих устройств и целесообразные во всех случаях (естественные способы);
2) связанные с применением компенсирующих устройств (искусственные способы).
Конденсаторная установка для повышения коэффициента мощности
К мероприятиям первой группы согласно действующим руководящим указаниям относится упорядочение технологического процесса, ведущее к улучшению энергетического режима оборудования и повышению коэффициента мощности. К этим же мероприятиям относится применение синхронных двигателей вместо некоторых асинхронных (установка синхронных двигателей рекомендуется вместо асинхронных всюду, где требуется повышать соsфи).
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Коэффициент мощности
Коэффициент мощности (cos φ) — безразмерная физическая величина, являющаяся энергетической характеристикой электрического тока. Коэффициент мощности характеризует приёмник электроэнергии переменного тока, а именно — степень линейности нагрузки. Равен отношению потребляемой электроприёмником активной мощности к полной мощности. Активная мощность расходуется на совершение работы. Полная мощность — геометрическая сумма активной и реактивной мощностей (в случае синусоидальных тока и напряжения). В общем случае полную мощность можно определить как произведение действующих (среднеквадратических) значений тока и напряжения в цепи. Полная мощность равна корню квадратному из суммы квадратов активной и неактивной мощностей. В качестве единицы измерения полной мощности принято использовать вольт-ампер (ВА) вместо ватта (Вт).
Материалы по теме:
- Четырехпроводная схема подключения источника питания и нагрузки
- Измерение сопротивления на переменном токе
- Измерение RLС. Эквивалентный режим
- Характеристическое сопротивление
- Тангенс угла потерь
- Как измерить сопротивление резистора мультиметром?
- Определение мощностных параметров в 1- и 3-хфазных электрических системах
- Измерение электрических параметров автомобильных цепей и узлов
- Поиск обрывов, коротких замыканий и путей пролегания проводки
- Обнаружение кабелей и трубопроводов под землей
- Коэффициент мощности — как правильно измерить?
- Двухимпедансные цифровые мультиметры. Для чего они нужны?
Рекомендуем
4 278,00 руб.
Есть на складе
28 794,00 руб.
Есть на складе
9 600,00 руб.
Есть на складе
9 504,00 руб.
Есть на складе
3 678,00 руб.
Есть на складе
21 906,00 руб.
Есть на складе
Распродажи, скидки, спецпредложения
Получите четыре опции декодирования сигналов последовательных шин и опцию увеличения глубины записи до 500 М точек бесплатно при покупке осциллографов высокого разрешения DHO4804 с нашего склада.
Напоминаем, что до 30 июня 2024 года при приобретении четырехканального осциллографа Rigol серий MSO5000, DS/MSO7000 и MSO8000 каждый покупатель получит БЕСПЛАТНО! комплект опций.
Осталось всего несколько дней, когда с нашего склада можно приобрести цифровые осциллографы высокого разрешения DHO1104 по специальным ценам с выгодой 25 тысяч рублей.
Мощность в переменном токе: основные понятия и расчеты
Мощность переменного тока является фундаментальной концепцией в мире электроники и электричества. Понимание того, как он рассчитывается и как оно влияет на схемы, важно для любого, кто работает в этой области. В этой статье мы изучим основы электропитания переменного тока и покажем, как выполнить необходимые расчеты. Приготовьтесь войти в увлекательный мир электроэнергии!
- Как рассчитывается мощность в переменном токе
- Мощность в переменном токе: основные понятия и расчеты
- Определение мощности в переменном токе
- Расчет мощности в переменном токе
- Коэффициент мощности
- Что такое электрическая мощность и как она рассчитывается?
Как рассчитывается мощность в переменном токе
Мощность в переменном токе: основные понятия и расчеты
Мощность переменного тока является фундаментальной концепцией в области электроники и электричества. В этой статье мы рассмотрим основы мощности переменного тока и способы ее расчета.
Определение мощности в переменном токе
Мощность переменного тока относится к количеству энергии, которая передается или потребляется в цепи переменного тока за определенный интервал времени. Он измеряется в ваттах (Вт) и рассчитывается путем умножения действующего значения напряжения (В) на среднеквадратичное значение тока (I), а затем умножения результата на коэффициент мощности (PF).
Расчет мощности в переменном токе
Расчет мощности переменного тока можно производить разными способами, в зависимости от имеющейся информации.
- Если известно действующее значение напряжения и тока: В этом случае расчет производится путем умножения обоих значений и последующего умножения результата на коэффициент мощности.
- Если известно пиковое значение напряжения и тока: В этом случае действующее значение напряжения и тока необходимо рассчитать по соответствующим формулам. Далее проводится тот же расчет, что и в предыдущем случае.
- Если известно среднее значение напряжения и тока: В этом случае действующее значение напряжения и тока необходимо рассчитать по соответствующим формулам. Далее проводится тот же расчет, что и в предыдущих случаях.
Коэффициент мощности
Коэффициент мощности – это величина, которая показывает, насколько эффективно используется энергия в цепи переменного тока. Это может быть значение от 0 до 1, где 0 указывает на нулевую эффективность, а 1 — на максимальную эффективность.
Что такое мощность переменного тока
Мощность в переменном токе: основные понятия и расчеты
Мощность переменного тока является фундаментальной концепцией в области электроники и электричества. В этой статье мы объясним, что такое мощность переменного тока, как она рассчитывается и ее значение в различных приложениях.
Что такое мощность переменного тока?
Мощность переменного тока – это количество электрической энергии, которая потребляется или подается в цепи переменного тока. В отличие от постоянного тока, при котором мощность представляет собой просто произведение напряжения и тока, при переменном токе мощность рассчитывается с учетом как величины, так и фазы тока и напряжения.
Расчет мощности в переменном токе
Для расчета мощности на переменном токе необходимо учитывать три основные составляющие: напряжение (В), ток (I) и коэффициент мощности (PF).
Коэффициент мощности — это мера эффективности использования электрической энергии в цепи. Он рассчитывается путем деления активной мощности (P) на произведение напряжения и полного тока (S). Результатом является значение от 0 до 1, где 1 указывает на максимальную эффективность, а 0 — на нулевую эффективность.
Вы заинтересованы в: Пошаговая инструкция по правильной зарядке аккумулятора
Активная мощность (P) рассчитывается путем умножения действующего значения тока, действующего значения напряжения и косинуса фазового угла между током и напряжением. Важно отметить, что фазовый угол может быть положительным или отрицательным, в зависимости от того, является ли нагрузка индуктивной или емкостной.
Важность мощности переменного тока
Мощность переменного тока является важной концепцией в таких приложениях, как производство, передача и распределение электрической энергии. Знание мощности, потребляемой или подаваемой в цепь, необходимо для выбора соответствующих компонентов, предотвращения перегрузок и обеспечения эффективной работы.
Кроме того, мощность переменного тока также актуальна при проектировании и эксплуатации электронных устройств и приборов. Знание мощности, необходимой этим устройствам, позволяет нам выбрать подходящие источники питания, избежать проблем с перегревом и оптимизировать энергопотребление.
Что такое электрическая мощность и как она рассчитывается?
Мощность в переменном токе: основные понятия и расчеты
Электрическая мощность — это мера количества энергии, потребляемой или передаваемой в единицу времени в электрической системе. В случае с переменным током особенно важно понимать, как рассчитывается мощность, поскольку она является основополагающим параметром при проектировании и эксплуатации многих электрических устройств и систем.
Электрическая мощность рассчитывается путем умножения напряжения (В) на ток (I) и коэффициент мощности (PF). Коэффициент мощности является мерой эффективности использования электрической энергии и варьируется от 0 до 1. Высокая электрическая мощность указывает на большее потребление или передачу энергии, а низкая мощность указывает на меньшее потребление или передачу.
Существуют различные типы мощности переменного тока, которые важно понимать. Полная мощность (S) представляет собой комбинацию активной мощности (P) и реактивной мощности (Q). Активная мощность относится к энергии, которая преобразуется в полезную работу, например свет или движение, а реактивная мощность относится к энергии, которая сохраняется и возвращается в систему, например, в индуктивных и емкостных устройствах.
Для расчета мощности на переменном токе необходимо знать напряжение, силу тока и коэффициент мощности. Общая формула такова:
Где P — активная мощность в ваттах (Вт), V — напряжение в вольтах (В), I — ток в амперах (А), а PF — коэффициент мощности.
Важно отметить, что мощность переменного тока может измеряться в разных единицах, например, в киловаттах (кВт) или мегаваттах (МВт), в зависимости от масштаба рассматриваемой электрической системы.
Вот и всё, друг! Теперь вы являетесь экспертом в области переменного тока. Теперь вы можете поразить своих друзей своими знаниями в области электрических расчетов. Просто помните, что сила есть не только в фильмах о супергероях, она есть и в ваших электрических цепях! Поддерживайте высокое напряжение и низкое сопротивление, и вы будете на правильном пути к электроэнергии!
Коэффициент мощности нагрузки
В цепях переменного тока различают активный, реактивный и полный виды нагрузки и, соответственно мощности — P, Q и S.
Активная мощность — это среднее значение мощности синусоидального тока за один период. Фаза напряжения и тока в синусоидах совпадают. Единицей ее измерения является Ватт (Вт).
Реактивная мощность в зависимости от характера нагрузки может быть индуктивной или емкостной. В синусоидах нагрузок с реактивной составляющей можно увидеть несовпадение — сдвиг фаз переменного тока и напряжения; при емкостной нагрузке наблюдается опережение тока во времени относительно напряжения, а при индуктивной — отставание.
Если мощность активной нагрузки вся расходуется на выполнения работы, то при наличии реактивной («паразитной») возникает процесс бесполезного протекания электроэнергии между между источником питания и нагрузкой; накопление в индуктивности (ёмкостной) колебательным контуром системы и перетекание ее обратно в сеть, вызывая нагрев и излучение и приводящая к ненужным потерям. Единица измерения S — Вольт-ампер реактивный (Вар).
Коэффициент мощности нагрузки и причины его низкого значения
В цепях синусоидального напряжения и тока полная мощность S — это геометрическая сумма активной и реактивной мощности. Как видно из треугольника мощностей, принятого для описания цепей переменного тока с увеличением реактивной мощности S увеличивается и угол φ. Чисто активная нагрузка даст угол 0°.
Косинус этого угла и является коэффициентом мощности — одной из основных технических характеристик нагрузки — электроприемников переменного тока, определяющая какая ее часть расходуется на выполнение полезной работы.
Математически коэффициент мощности cos φ может быть выражен отношением активной мощности к полной (P/S). Его величина лежит в диапазоне 0. 1, чем ближе этот показатель к единице тем меньшая реактивная мощность потребления.
Причины низкого cos φ. Часто это работа электродвигателей с недогрузом. Потребляемая активная мощность любого асинхронного двигателя пропорционально зависит от его нагруженности. Изменение (снижение) реактивной мощности выражено менее, таким образом, этот коэффициент будет меньшим.
Неправильный подбор параметров электродвигателей приводов. Сравнив данные шильдиков двигателей с разными техническими характеристиками можно заметить, что наиболее низкое значение cos φ имеют электрические машины с небольшой частотой вращения и малой мощностью. Причинами могут быть также неисправности двигателей, связанные со статорными обмотками, увеличенным воздушным зазором между статором и ротором.
- Главная
- Электроснабжение
- Коэффициент мощности нагрузки
Перейти на форум
Данный сайт создан исключительно в ознакомительных целях. Материалы ресурса носят справочный характер.
При цитировании материалов сайта активная гиперссылка на l220.ru обязательна.
ПУЭ-7
Документ, определяющий правила устройства, регламентирующий принципы построения и требования как к отдельным системам, так и к их элементам, узлам и коммуникациям ЭУ, условиям размещения и монтажа.
ПТЭЭП
Требования и обязанности потребителей, ответственность за выполнение, требования к персоналу, осуществляющему эксплуатацию ЭУ, управление, ремонт, модернизацию, ввод в эксплуатацию ЭУ, подготовке персонала.
ПОТЭУ
Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок — документ, созданный на основе недействующих в настоящее время Межотраслевых правил по охране труда (ПОТ Р М-016-2001, РД 153-34.0-03.150).