Коэффициент мощности — Power Factor

Коэффициент мощности может быть представлен, как отношение величины активной мощности к величине полной мощности. При этом активная мощность — это мощность, которую потребляет подключенная нагрузка (может быть измерена ваттметром), а полная мощность определяется непосредственно произведением значений (действующих) входного напряжения и тока, а выражается в вольт-амперах (ВА).

 

Величина коэффициента мощности рассчитывается по следующей формуле:
PF = PO / S,
где PF — коэффициент мощности, PO — активная мощность, которую потребляет нагрузка, S — значение полной мощности, как произведение значений (действующих) входного напряжения и входного тока.

Рассмотрим более детально каждую из данных величин. В системе с исключительно активной нагрузкой входной ток и входное напряжение находятся в фазе между собой и с нагрузкой, и произведение входного напряжения и входного тока равно мощности, выделяемой в нагрузке. Иными словами, активная мощность эквивалентна полной мощности, соответственно величина коэффициента мощности равна 1. В системе с исключительно реактивной нагрузкой, не потребляющей никакой мощности рассчитанная величина коэффициента мощности равна нулю. Однако ни одна система не обладает только реактивным или только активным сопротивлением нагрузки, практически всегда присутствует реактивная и активная составляющие подключенного нагрузочного сопротивления, и вектор входного тока и вектор входного напряжения по фазе не совпадают с выходными. Другими словами, активная мощность всегда без исключений меньше полной мощности, а рассчитанное величина коэффициента мощности меньше 1.В электротехнике различают опережающий и отстающий коэффициенты мощности. Когда нагрузка в большей степени емкостная, вектор тока является опережающим по фазе по отношению к вектору напряжения и система имеет опережающий коэффициент мощности. При большей индуктивной составляющей нагрузки вектор тока отстает от вектора напряжения по фазе, и система имеет отстающий коэффициент мощности. В большинстве отраслей промышленности нагрузка индуктивная, потому что состоит из обмоток трансформаторов и электродвигателей.

В англоязычной терминологии коэффициент мощности соответствует термину «power factor» и выражается аббревиатурой PF. В русскоязычной литературе косинус сдвига фазы вектора тока относительно вектора напряжения обычно называют «косинус фи» (cos φ), однако это не совсем точно в виду того, что физический смысл этой величины лучше отражается словами «коэффициент нагрузки», поскольку он характеризует лишь непосредственно угол рассогласования векторов напряжения и тока.

Примеры работ
Услуги
Контакты

Время выполнения запроса: 0,00188589096069 секунд.

Коэффициент мощности, формула и примеры

Определение и формула коэффициента мощности

Средняя мощность переменного электрического тока , выражаемая через действующие значения силы тока (I) и напряжение (U) равна:

   

где — действующее (эффективное) значение силы тока, — амплитуда силы тока, — действующее (эффективное) значение напряжения, — амплитуда напряжения.

Коэффициент мощности используют для характеристики потребителя переменного тока как реактивную составляющую нагрузки. Величина этого коэффициента отражает сдвиг фазы () переменного тока, который течет через нагрузку, по отношению к приложенному к нагрузке напряжению. Из выражения (1) видно, что по величине коэффициент мощности равен косинусу от этого сдвига. Если сила тока отстает от напряжения, то сдвиг фаз считают большим нуля, если обгоняет, то

Практическое значение коэффициента мощности

На практике коэффициент мощности стараются сделать максимально большим. Так как при малом для выделения в цепи необходимой мощности надо пропускать ток большой силы, а это приводит к большим потерям в подводящих проводах (см. закон Джоуля — Ленца).

Коэффициент мощности учитывают при проектировании электрических сетей. Если коэффициент мощности является низким, это приводит к росту части потерь электрической энергии в общей сумме потерь. Для увеличения данного коэффициента применяют компенсирующие устройства.

Ошибки при расчетах коэффициента мощности ведут к повышенному потреблению электрической энергии и уменьшению коэффициента полезного действия оборудования.

Коэффициент мощности измеряют фазометром.

Способы расчета коэффициента мощности

Коэффициент мощности рассчитывают как отношение активной мощности (P) к полной мощности (S)

   

где — реактивная мощность.

Коэффициент мощности для трехфазного асинхронного двигателя вычисляют при помощи формулы:

   

Коэффициент мощности можно определить, используя, например треугольник сопротивлений (рис.1а) или треугольник мощностей (рис.1b).

Треугольники на рис. 1(a и b) подобны, так как из стороны пропорциональны.

Единицы измерения

Коэффициент мощности — безразмерная физическая величина.

Примеры решения задач

Коэффициент мощности — Энциклопедия по машиностроению XXL

Для повышения коэффициента мощности сварочный трансформатор ТСК-500 имеет в первичной цепи конденсатор 4 большой мощности.  [c.61]

Коэффициент мощности — косинус угла между векторами тока и векторами напряжения ( os q>).  [c.112]

Приведенная характеристика представляет собой зависимость коэффициентов мощности и момента от передаточного отношения или к. п. д. (рис. 14.6, в). Обычно она строится путем пересчета по уравнениям (14.22), (14.23) и эталонным величинам (D = 1 м,  [c.236]

Основываясь на техническом задании, выбирают рабочую жидкость определенной плотности и вязкости, типовую конструк-нию гидромуфты и приведенную характеристику для выбранной серии. Далее по приведенной характеристике для заданного значения скольжения (х =2н-5%) находят коэффициент мощности или момента и по уравнениям (14.22) или (14.23) определяют активный диаметр гидромуфты   [c.248]

Из кривых рис. 3-5 видно, что наименьшее значение [c.44]

Требуется определить напряжение на индукторе ток в индукторе / , коэффициент мощности индуктора os [c. 94]

Коэффициент мощности индуктора  [c.96]

На печать выдаются исходные данные, токи, плотность токов и мощность элементов, полная мощность в загрузке и в индукторе, КПД и коэффициент мощности системы. Программа позволяет рассчитывать нагреватели сплошных и полых цилиндров с постоянной и переменной проводимостью, с секционированными одно- и многослойными обмотками, в том числе трехфазными.  [c.125]

Установки на частоту 50 Гц небольшой мощности проектируются обычно на стандартное напряжение 127, 220, 380 и 660 В и подключаются непосредственно к промышленной сети. Если коэффициент мощности ниже 0,8, то следует предварительно скомпенсировать реактивную мощность с помощью конденсаторов до значения соз вольтодобавочным трансформатором или тиристорным широтно-импульсным регулятором (ШИР). Если напряжение индуктора по условиям техники безопасности или изготовления меньше стандартного, используются понижающие трансформаторы — печные, сварочные и т.

и.  [c.167]

Преобразователи ВПЧ имеют мощности 12 20 30 50 и 100 кВт при частотах 2400 и 8000 Гц. Конструкция преобразователей в основном аналогична конструкции машин ОПЧ. Напряжение средней частоты, зависящее от соединения обмоток генератора, равно 800/400/200 В при мощностях 50 и 100 кВт и 400/200 В для остальных преобразователей. Номинальный КПД не ниже 70—75% (верхний предел относится к преобразователям мощностью 100 кВт). Коэффициент мощности нагрузки 0,9 с емкостным характером цепи. Пуск двигателя прямой от сети 220/380 В. Разработаны преобразователи типа ВЭП с кольцевым ротором, в полости которого расположен статор инверсного асинхронного двигателя [41]. Мощность 60 и 100 кВт, частота 2400 и 8000 Гц. Совмещенное исполнение двигателя и генератора приводит к уменьшению массы и габаритов и росту КПД.  

[c.168]

Индукторы для внешних цилиндрических поверхностей. Наружные индукторы для закалки цилиндрических тел имеют высокий КПД и коэффициент мощности даже без применения магнитопро-вода, так как нагреваемое изделие расположено в зоне сильного магнитного поля. Магнитопроводы иногда применяют для усиления нагрева в какой-либо части индуктора, например в зоне присоединения шин к индуктирующему проводу [35], или для экранирования соседних элементов от поля индуктора. При закалке шеек коленчатых валов и других деталей цилиндрические индукторы приходится делать разъемными (рис. 11-2). Съемная часть 4 присоединяется к неподвижной части 1 индуктора с помощью болтового соединения 2 или рычажного механизма. Индукторы стан ков-автоматов   [c.180]

Индукторы для нагрева плоских поверхностей можно разделить на два типа. В основе индукторов первого типа лежит петля, ПЛОСКОСТЬ которой параллельна нагреваемой поверхности (рис. 11-4, а). Индуктирующие провода 2 создают свои зоны нагрева, которые могут сомкнуться при большой глубине слоя и длительном нагреве.

Для повышения КПД и коэффициента мощности индукторы снаб-  [c.181]

В тех случаях, когда необходимо знать пределы изменения активной и реактивной мощности на зажимах индуктора, что важно, например, при разработке системы для поддержания постоянным коэффициента мощности питающей линии, следует расчет индуктора проводить по этапам нагрева при постоянном подводимом напряжении. Такой расчет приведен в [35].  

[c.196]

Скорость сварки может быть найдена по приведенной энергии Щц, которая при использовании внутреннего индуктора составляет 3,5—4 кВт-мнп/(м-мм) при скорости 40—60 м/мин и диаметрах до 530 мм и возрастает до 5—8 кВт-мин/(м мм) при увеличении диаметра трубы до 1620 мм и уменьшении скорости сварки до 10 м/мин. Расчет числа витков индуктора и других электрических параметров затруднен из-за сложности системы. Приблизительный расчет можно выполнить на основе схем замещения при вычислении их элементов по графикам [42]. Ориентировочное значение коэффициента мощности индуктора 0,2—0,3.

Энергия, выделяющаяся в кромках, составляет 40—70% энергии, передаваемой в заготовку трубы. В индукторе теряется примерно 10% подводимой энергии.  [c.216]

Более высокие показатели имеют нагреватели трансформаторного типа. На магнитной системе трехфазного трансформатора с цилиндрическими первичными обмотками монтируются вторичные обмотки в виде змеевиков (по которым пропускается нагреваемая жидкость или газ), электрически замкнутых накоротко, желательно из немагнитного материала с высоким удельным сопротивлением (аустенитная сталь). Расчет установки проводится, как для обычного трансформатора с активной нагрузкой. Эти нагреватели более сложны в изготовлении, зато обеспечивают высокие КПД, коэффициент мощности (свыще 0,9) и большие удельные мощности, ограниченные лишь условиями теплоотвода от первичной и вторичной обмоток и насыщением магнитной системы. Мощность нагревателей составляет десятки и сотни киловатт. Благодаря высокому коэффициенту мощности они включаются в сеть без компенсации реактивной мощности.

 [c.225]

Электрический КПД и коэффициент мощности индуктора будут  [c.256]

Электрический КПД и коэффициент мощности индуктора 1и = = 0-914 1,082 = 0,845 os = J n -0 2 9,83 = 0,11.  

[c.259]

Блок регулирования коэффициента мощности, состоящий из трансформатора напряжения ТЯ, трансформатора тока ТТ, датчика фазы ДФ и переключающего устройства ЯУ, принципиально не отличается от соответствующего блока системы управления печью, работающей на частоте 50 Гц, но коммутация конденсаторов производится при отключенном питании.  [c.262]

В состав плавильной установки помимо собственно тигельной печи с механизмом наклона входят источник питания (преобразователь частоты или трансформатор) со своим вспомогательным оборудованием и аппаратурой, компенсирующая конденсаторная батарея (коэффициент мощности печи до компенсации составляет 0,1—0,2), токоподвод, аппаратура автоматики, защиты и сигнализации, измерительная и коммутационная аппаратура. Для печей с гидравлическим приводом механизмов и вакуумных печен добавляются соответственно маслонапорная установка и вакуумные насосы и приборы.  [c.262]

В отношении равномерности распределения температуры и однородности химического состава ванны, а также угара металла канальные печи не уступают тигельным, а по значениям КПД и коэффициента мощности значительно их превосходят, причем эти показатели не зависят от степени заполнения печи металлом. Увеличение емкости является более простой проблемой для канальных печей, чем для тигельных, поскольку энергетические задачи решаются простым наращиванием числа индукционных единиц. Условия работы подовых камней канальных печей значительно тяжелее, чем футеровки тигельных печей, с повышением температуры металла в каналах срок службы подовых камней прогрессивно сокращается. Наконец, для канальных печей характерен полунепрерывный или непрерывный режим работы.  [c.269]

Подовый камень является наиболее ответственной деталью печи, поскольку в течение эксплуатационной кампании он недоступен для осмотров и ремонта, условия же его работы чрезвычайно тяжелые. Толщина стенки подового камня, отделяющей ка-нал от проема, в котором находится индуктор, составляет лишь 5—12 см, так как при ее увеличении возрастает рассеяние и снижается коэффициент мощности печи. Температура металла в канале при плавке чугуна достигает 1650 С, температура же стенки проема не должна превышать 200 X. Поэтому градиент температуры в стенке подового камня составляет 150—250 К/см. Кроме того, стенки канала находятся под большим гидростатическим давлением столба металла и подвергаются, особенно вблизи устьев, размывающему действию циркулирующего металла.  [c.271]

Для плавки меди и ее сплавов применяются шахтные, а при загрузке более 3 т-—барабанные печи и миксеры. Максимальная емкость их — примерно 35 т, удельный расход электроэнергии при плавке меди — около 300 кВт-ч/т, при плавке медных сплавов— около 200 кВт-ч/т. Коэффициент мощности при плавке меди составляет примерно 0,5 при плавке бронз и латуней— примерно 0,7 при плавке медноникелевых сплавов — примерно 0,8.  [c.275]

Печи для плавки алюминия имеют емкость от 0,2 до 40 т, коэффициент мощности их из-за большого сечения канала низок он составляет 0,3—0,4, а у крупных и особенно двухкамерных печей, у которых вторичный виток на двух участках проходит через ванны, может быть даже ниже. Удельный расход энергии при плавке алюминия и его сплавов в канальных печах лежит в пределах 360— 500 кВт-ч/т.  [c.277]

Емкость печей для цинка достигает 150 т [38], коэффициент мощности их равен 0,5—0,6, удельный расход энергии — около 100 кВт ч/т.  [c.278]

Печи для плавки чугуна. Канальные печи используются при плавке чугуна в качестве миксеров в дуплекс-процессе с вагранками, дуговыми и индукционными тигельными печами, позволяя повысить температуру, осуществить легирование и обеспечить однородность чугуна перед разливкой. Емкость канальных миксеров лежит в пределах от 0,5 до 250 т. Коэффициент мощности печей для плавки чугуна составляет 0,6—0,8 срок службы футеровки ванны достигает года, а подового камня 4—6 мес допустимая удельная мощность в каналах из условия перегрева металла (40 — 50). 10 Вт/м  [c.278]

Расчет индукционных единиц производится в две стадии. Вначале, задаваясь коэффициентом мощности, выполняют предварительный расчет, в котором определяются основные геометрические размеры системы индуктор—канал. По данным предварительного расчета разрабатывается эскиз конструкции индукционной единицы. Вторая стадия представляет собой электрический расчет для разработанной конструкции. Полученные в нем значения тока и коэффициента мощности индуктора должны удовлетворительно совпадать с данными предварительного расчета. При значительных расхождениях весь расчет следует повторить, введя необходимые коррективы.  [c.280]

Для демонстрации широких возможиостей ППП Динамика ЭЭС представляются примеры моделирования ЭЭС, структурно-функциональная схема которой дана на рис. 7.11. На рис. 7.13, а приведены кривые переходных процессов по напряжению СГ для случая PH с широтно-импульсной модуляцией и импульсной активно-индуктивной нагрузкой. Параметры нагрузки характеризуются коэффициентом мощности 0,9 диапазоном относительного изменения 0,4—1,0 длительностью импульса 20 м-с длительностью паузы 5 м/с. Последовательность моделируемых режимов такова включение возбуждения СГ, наброс статической нагрузки мощностью 0,4 от номинальной мощности, включение импульсной нагрузки.  [c.230]

Примеры разработки алгоритмов будут даны в последующих разделах пособия, здесь же проиллюстрируем основные моменты построения алгоритма на примере определения рабочих характеристик асинхронного электродвигателя, т.е. зависимостей потребляемой мощности Pi и тока 1, КПД, коэффициента мощности osip и момента двигателя Л/д от скольжения s. Необходимо также определить номинальное скольжение Show и время разгона Гр.  [c.56]

По условиям пожарной безопасности рекомендуется выбирать водомасляную эмульсию с присадкой ВНИИНП-117 [7] с плотностью р 10 кг/м . Согласно ГОСТ 17172—71 номинальное скольжение для предохранительных гидромуфт. 45%. Для серийных гидромуфт этому 5 соответствует коэффициент мощности Хл = 0,37.  [c.249]

На средней частоте используются трансформаторы с замкнутой магнитной цепью броневого типа. Особенностью трансформаторов является высокая концентрация электромагнитной энергии и малые габариты, что позволяет встраивать их в закалочные станки и технологические линии. В некоторых многопозиционных станках, например в станках для закалки коленчатых валов, требование малых размеров трансформаторов является одним из основных. Трансформаторы универсальных закалочных установок и регулировочные автотрансформаторы кузнечных нагревателей должны иметь переменный коэффициент трансформации. Закалочные трансформаторы работают на нагрузку с коэффициентом мощности 0,2—0,4, часто в повторнократковременном режиме. Все трансформаторы имеют водяное охлаждение обмоток и магнитной цепи. Имеются три основные конструкции трансформаторов. Трансформаторы с цилиндрическими обмотками (ВТО-500, ВТО-1000) имеют одновитковую вторичную обмотку и помещенную внутрь нее много-витковую первичную. Магнитная система охлаждается радиаторными листами с припаяины.мп к ним трубками охлаждения. Трансформаторы просты II экономичны, но для изменения коэффициента трансформации ( гр) требуют смены перпичной обмотки. Серийно такие трансформаторы не выпускаются, но изготавливаются многими заводами для своих потребностей. Мощность трансформаторов 500 и 1000 кВ-А, частота 2,5 и 8 кГц. Трансформатор ТВД-3 имеет дисковые первичные и вторичные обмотки, что обеспечивает хорошее использование меди. Трансформатор имеет 44 ступени трансформации за счет переключения первичных и вторичных витков. Мощность 2000 кВ-Л, частота 2,5—8 кГц [41].  [c.170]

На радиочастотах используются воздушные трансфюрматоры, имеющие одновитковую вторичную обмотку из медного листа, а внутри нее — много-витковую первичную спираль. Трансфюрматоры просты по конструкции и поставляются сов.честно с генератором. Регулирование тр че предусмотрено (только смена обмотки), КПД зависит от сопротивления и коэффициента мощности нагрузки и при os (pj— 0,05 составляет 75—85%. Основной недостаток воздушных трансформаторов — большая собственная реактивная. мощность. Отношение реактивных мощностей на входе и в нагрузке равно 3—5, что приводит к завышению мощности конденсаторной батареи и к добавочным потеря.м в контурах. В. мощных установках высокочастотной сварки используются трансформаторы с неза.мкнутым магнитопроводом из ферритовых стержней [42]. Трансформаторы с ферритовым магнитопроводом более чувствительны к изменению сопротивления нагрузки и дают наилучший эффект при работе на примерно постоянную нагрузку, что и имеет место в установках непрерывной сварки.  [c.171]

При частоте 50 Гц конденсаторы имеют естественнное воздушное охлаждение. Выпускаются конденсаторы двух габаритов (КС и КС2), отличающиеся по высоте и по мощности в два раза. Напряжения 0,22 0,38 0,66 1,05 3,15 6,3 10,5 кВ. Конденсаторы могут быть трехфазными с соединением секций в треугольник (до 1,05 кВ) и однофазны.ми (при всех напряжениях). Мощность конденсаторов КС2 равна 50 квар при 0,38 и 0,66 кВ и всего 16 квар при 0,22 кВ. В связи с эти.м следует избегать проектирования установок значительной мощности на напряжение 0,22 кВ. Выпускаются конденсаторы повышенной мощности типа КСЭ-1,05-75 на 1,05 кВ и 75 квар и типа КСЭК-1,2-150 на 1,2/2,4 кВ и 150 квар. Разработаны конденсаторы с пленочным диэлектриком, имеющие tg б 0,001. На основе конденсаторов КС2 изготавливаются комплектные конденсаторные установки (ККУ) на 0,38 5 и 10 кВ. Они содержат конденсаторы, контакторы, аппаратуру защиты, сигнализации и автоматического регулирования коэффициента мощности. На напряжение 0,38 кВ выпускается 5 типоразмеров установок с мощностями от ПО до 540 квар. Конденсаторы КС и КС2 допускают длительную перегрузку на 10% по напряжению и на 30% по току [46].  [c.171]

Расчет режимов сварки на радиочастоте производится по кривым зависимости от скорости сварки, толщины и диаметра трубы, полученным экспериментально [41, 42], Для индукционного токо-подвода имеет минимум при диаметре трубы 20—35 мм, равный для стали 0,8— 1,0 кВт-мин/(ммм), а для алюминия 0,5— 0,6 кВт-мин/(м-мм). При диаметрах 133—203 мм значение возрастает до 1,6—2,0 и 1,0—1,2 кВт-мим/(м-мм) соответственно Окончательный режим сварки подбирается экспериментально С уменьшением скорости сварки качество шва снижается сущест вует минимальная скорость, при которой сварка еще возможна Для стали она составляет 1,5—2,0 м/мин. Ориентировочное значе иие коэффициента мощности при индукционной сварке на частоте 440 кГц составляет 0,05—0,1, а при контактном подводе—примерно в два раза выше. Напряжение на индукторе 1—1,5 кВ, на контактах 0,15—0,7 кВ.  [c.217]

Нагрев под посадку. Нагрев [юд горячую посадку колес н бандажей относится к низкотемпературному (до 150—400 С) нагреву стали, в связи с чем широко используется частота 50 Гц. Применяются обычные цилиндрические индукторы с магнитопроводом или без него, но чаще нагреватели с замкнутым магнитопроводом (трансформаторного тина). Последние обладают высоким КПД и коэффициентом мощности и позволяют нагревать на частоте 50 Гц даже сравнительно тонкостенные изделия. Трансформаторный нагреватель имеет магнитопровод стержневого, реже броневого типа, вторичным витком которого является нагреваемая деталь. Индуктирующая обмотка располагается обычно на другом стержне из конструктивных соображений, хотя для пов11Инения коэффициента мощности ее лучше располагать снаружи или внутри нагреваемого тела. Для нагрева больших колец (диаметр свыше 100 см) используется несколько трансформаторных нагревателей, располо>1(енных по окружности и подключенных к одной фазе согласно. Мощность установок составляет 10—150 кВт, время нагрева 5—30 мин в зависимости от размеров изделия. Коэффициент мощности достигает 0,6—0,65. При небольших мощностях обмотки многослойные с естественным охлаждением. В некоторых странах (например, ГДР) выпускаются серийные установки для нагрева колес и бандажей под посадку.  [c.223]

Печь, работающая на частоте 50 Гц, представляет собой однофазную нагрузку, которая при значительной мощности может вызвать недопустимую несимметрию токов и напряжений в питающей трехфазной сети. Это обстоятельство обусловливает необходимость применения специальных симметрирующих устройств, схемы- которых приведены на рис. 14-22. Наиболее распространенная схема Штейнметца (рис. 14-22, а) обеспечивает полное симметрирование при чисто акт ивной постоянной однофазной нагрузке, т. е. при неизменных параметрах печи ( п) и компенсации ее индуктивности емкостью С до коэффициента мощности, равного единице. Принцип действия схемы иллюстрирует векторная диаграмма на рис. 14-23. Если емкость Сс и индуктивность симметрирующего устройства подобраны так, чтобы токи в них /лв и вс отвечали условию  [c.251]

Индуктор канальной печи имеет принудительное воздушное или водяное охлаждение. При воздушном охлаждении индуктор изготовляется из медного обмоточного провода прямоугольного сечения, средняя плотность тока составляет 2,5—4 А/мм . При водяном охлаждении индуктор изготовляется из профилированной медной трубки, желательно неравностенной, с толщиной рабочей стенки (обращенной к каналу) 10—15 мм. Средняя плотность тока достигает 15 А/мм . Индуктор, как правило, выполняется однослойным, в редких случаях — двухслойным. Последний значительно сложнее конструктивно и имеет более низкий коэффициент мощности.  [c.272]

---

Мощность и коэффициент полезного действия электродвигателей | Полезные статьи

Электрические двигатели имеют высокий коэффициент полезного действия (КПД), но все же он далек от идеальных показателей, к которым продолжают стремиться конструкторы. Все дело в том, что при работе силового агрегата преобразование одного вида энергии в другой проходит с выделение теплоты и неминуемыми потерями. Рассеивание тепловой энергии можно зафиксировать в разных узлах двигателя любого типа. Потери мощности в электродвигателях являются следствием локальных потерь в обмотке, в стальных деталях и при механической работе. Вносят свой вклад, пусть и незначительный, дополнительные потери.

Магнитные потери мощности

При перемагничивании в магнитном поле сердечника якоря электродвигателя происходят магнитные потери. Их величина, состоящая из суммарных потерь вихревых токов и тех, что возникают при перемагничивании, зависят от частоты перемагничивания, значений магнитной индукции спинки и зубцов якоря. Немалую роль играет толщина листов используемой электротехнической стали, качество ее изоляции.

Механические и электрические потери

Механические потери при работе электродвигателя, как и магнитные, относятся к числу постоянных. Они складываются из потерь на трение подшипников, на трение щеток, на вентиляцию двигателя. Минимизировать механические потери позволяет использование современных материалов, эксплуатационные характеристики которых совершенствуются из года в год. В отличие от них электрические потери не являются постоянными и зависят от уровня нагрузки электродвигателя. Чаще всего они возникают вследствие нагрева щеток, щеточного контакта. Падает коэффициент полезного действия (КПД) от потерь в обмотке якоря и цепи возбуждения. Механические и электрические потери вносят основной вклад в изменение эффективности работы двигателя.

Добавочные потери

Добавочные потери мощности в электродвигателях складываются из потерь, возникающих в уравнительных соединениях, из потерь из-за неравномерной индукции в стали якоря при высокой нагрузке. Вносят свой вклад в общую сумму добавочных потерь вихревые токи, а также потери в полюсных наконечниках. Точно определить все эти значения довольно сложно, поэтому их сумму принимают обычно равной в пределах 0,5-1%. Эти цифры используют при расчете общих потерь для определения КПД электродвигателя.

КПД и его зависимость от нагрузки

Коэффициент полезного действия (КПД) электрического двигателя это отношение полезной мощности силового агрегата к мощности потребляемой. Этот показатель у двигателей, мощностью до 100 кВт находится в пределах от 0,75 до 0,9. для более мощных силовых агрегатов КПД существенно выше: 0,9-0,97. Определив суммарные потери мощности в электродвигателях можно достаточно точно вычислить коэффициент полезного действия любого силового агрегата. Этот метод определения КПД называется косвенным и он может применяться для машин различной мощности. Для маломощных силовых агрегатов часто используют метод непосредственной нагрузки, заключающийся в измерениях потребляемой двигателем мощности.

КПД электрического двигателя не является величиной постоянной, своего максимума он достигает при нагрузках около 80% мощности. Достигает он пикового значения быстро и уверенно, но после своего максимума начинает медленно уменьшаться. Это связывают с возрастанием электрических потерь при нагрузках, более 80% от номинальной мощности. Падение коэффициента полезного действия не велико, что позволяет говорить о высоких показателях эффективности электродвигателей в широком диапазоне мощностей.

Для оформления заказа позвоните менеджерам компании Кабель.РФ^® по телефону +7 (495) 646-08-58 или пришлите заявку на электронную почту [email protected] с указанием требуемой модели электродвигателя, целей и условий эксплуатации. Менеджер поможет Вам подобрать нужную марку с учетом Ваших пожеланий и потребностей.  

Коэффициент мощности cosφ

Коэффициент мощности

Коэффициент мощности (Power Factor) – комплексный показатель, характеризующий потери энергии в электросети, обусловленные фазовыми и нелинейными искажениями тока и напряжения в нагрузке, численно равный отношению активной мощности P нагрузки к её полной мощности S.

Реактивная составляющая

Наиболее значимую часть потерь в сети создают реактивные элементы по причине своей физической способности накапливать и возвращать неиспользованную энергию обратно в источник. 
Реактивная составляющая тока нагрузок не осуществляет полезной работы, но остаётся в виде падения напряжения на активном сопротивлении всех участков сети энергосистемы, попросту разогревая провода ЛЭП, кабели и трансформаторы подстанций.

В этом случае, если не рассматривать другие потери, коэффициент мощности будет равен косинусу угла сдвига фаз между током и напряжением в нагрузке.

PF = P/S = cosφ

PF — Power Factor — Коэффициент Мощности (КМ).
P — Потребляемая (полезная, активная) мощность. P=UIcosφ.
S — Полная мощность. S = UI. 
φ — Угол сдвига фаз между током и напряжением, созданный реактивными элементами нагрузок (обмотки электродвигателей, трансформаторов, электромагнитов …)
Подробнее об этом на страничке реактивная мощность.

В целях устранения реактивных потерь на производственных предприятиях используют специальные конденсаторные установки, компенсируя положительный сдвиг фаз, созданный индуктивными нагрузками.

На начальном этапе компенсация фазового сдвига, внесённого суммарно всеми потребителями сети, осуществляется на электростанциях путём контроля подмагничивания роторных обмоток генераторов.

Подготовлено по материалам сайта tel-spb.ru

О применении характеристики «коэффициент мощности» при техническом описании светодиодных светильников

Автор: Александр Карев, к.т.н.
эксперт международного комитета АПСС,
технический директор ООО «МГК «Световые Технологии»

(Статья подготовлена для рубрики Ассоциации Производителей Светодиодов и Систем на их основе (рубрика АПСС «О фотоне и Электроне»)

Современные светодиодные светильники, как и блоки питания компьютеров, и иной IT техники и др. — это нелинейные нагрузки, которые, будучи подключены к общей сети электроснабжения, могут серьезно искажать форму напряжения сети. А это может нарушать нормальную работу электронных устройств: вызывать сбои, сбивать синхронность, создавать помехи в сетях передачи данных. Кроме этого, реактивные токи и мощности в сетях — это потери на нагрев в генераторах, трансформаторах, конденсаторах, проводах.

Как сегодня правильно оценить степень воздействия нелинейных нагрузок на сеть, чем измерить и как сравнивать параметры? Что должен знать проектировщик осветительной сети о светодиодном светильнике для создания безопасного и надежного решения? Какие параметры светильника обязательно должны быть в сопроводительной документации и на этикетке?

При описании электрических характеристик светодиодных светильников, как правило, используют три величины: напряжение питания, потребляемую мощность и коэффициент мощности или cos𝜑.
А как правильно — коэффициент мощности или cos𝜑?

Коэффициент мощности обозначается буквой λ – это комплексный показатель, характеризующий линейные и нелинейные искажения формы тока и напряжения в электросети, обусловленные влиянием нагрузки (например, драйвера светодиодного светильника). Линейные искажения характеризуются коэффициентом смещения – k, а нелинейные коэффициент искажения – d.
Тогда коэффициент мощности выражается как:
λ = k×d
Коэффициент смещения – k равен косинусу угла сдвига ( между током и напряжением — cos𝜑) .
k = cos𝜑
Коэффициент искажения (d) сигнала равен отношению действующего значения основной(первой) гармоники к действующему значению всего сигнала и может быть выражен следующей формулой:
d=1/√(1+𝑇𝐻𝐷2)

где THD (Total Harmonic Distorsions) — коэффициент нелинейных искажений (КНИ) – показатель, характеризующий степень отличия формы сигнала от синусоидальной (ГОСТ 13109-97). THD – величина количественной оценки нелинейных искажений периодического сигнала равна отношению среднеквадратичного значения всех высших гармоник сигнала к величине первой гармоники:

в данном случае I_n – величины гармонических составляющих несинусоидального тока светодиодного светильника, а n – номер гармоники.
В итоге коэффициент мощности описывается так:
λ = cos𝜑/√(1+𝑇𝐻𝐷2)

На практике измеренные значения коэффициента мощности для разных типов нагрузок оказываются в сильной зависимости от КНИ. Из таблицы 1 видно, как изменяется коэффициент мощности при росте нелинейных искажений в нагрузке при практически постоянном значении cos𝜑.

Taблица 1

Тип нагрузки	Значение параметра
	cos𝜑 Коэффициент смещения	𝑇𝐻𝐷 Коэффициент нелинейных искажений	d Коэффициент искажения	λ Коэффициент мощности
Вентилятор	0.999	1.8	1.000	0.999
Холодильник	0.875	13.4	0.991	0.867
Микроволновая печь	0.998	18.2	0.984	0.982
Пылесос	0.951	26.0	0.968	0.921
Люминесцентный светильник	0.956	39.5	0.930	0.889
Телевизор	0.988	121.0	0.637	0.629
Компьютер и принтер	0.999	140.0	0.581	0.580

 
В случае применения светодиодных светильников с традиционными драйверами, всегда имеют место нелинейные искажения электрических сигналов и пренебрегать их влиянием на потери недопустимо. Как недопустимо и путать проектировщиков и инсталляторов светильников значениями cos𝜑 в технической документации.
Можно сказать, что представление об электрических процессах, как линейных, с идеальными синусоидально изменяемыми величинами, остались в прошлом, так же как остались в прошлом лампы накаливания, уступив место полупроводниковым светодиодным источникам света. Соответственно, приравнивать коэффициент мощности и cos𝜑 при измерении и описании электрических характеристик светодиодных светильников нельзя!

При анализе работы светодиодных светильников в электрической сети для описания искажений электрических сигналов следует применять комплексный показатель
— коэффициент мощности /Power factor/, (λ).

Требования именно к этой характеристике нормируется в современных стандартах и технических регламентах, например, ТР ЕАЭС 048/2019 «О требованиях к энергетической эффективности энергопотребляющих устройств», ТР ТС 020/2011 «Электромагнитная совместимость технических средств» и др.

____________________________________________

Понимание коэффициента мощности и его важности

Коэффициент мощности — это показатель того, насколько эффективно вы используете электроэнергию. Чтобы обеспечить нас электроэнергией, работают различные виды энергии. Вот что делает каждый.

Рабочая мощность — «истинная» или «реальная» мощность, используемая всеми электрическими приборами для выполнения работы по обогреву, освещению, движению и т. Д. Мы выражаем это как кВт или киловатт. Распространенными видами резистивных нагрузок являются электрическое отопление и освещение.

Индуктивная нагрузка, такая как двигатель, компрессор или балласт, также требует реактивной мощности для создания и поддержания магнитного поля для работы.Мы называем эту нерабочую мощность кВАр или киловольт-ампер-реактивной.

В каждом доме и на предприятии есть как резистивные, так и индуктивные нагрузки. Соотношение между этими двумя типами нагрузок становится важным по мере добавления индуктивного оборудования. Рабочая мощность и реактивная мощность составляют полную мощность, которая называется кВА, киловольт-ампер. Мы определяем полную мощность по формуле, кВА2 = кВ * А.

Идя еще дальше, коэффициент мощности (PF) — это отношение рабочей мощности к полной мощности или формула PF = кВт / кВА.Высокий коэффициент мощности приносит пользу как потребителю, так и коммунальному предприятию, в то время как низкий коэффициент мощности указывает на плохое использование электроэнергии.

Вот пример. Операция штамповки стали выполняется при 100 кВт (рабочая мощность), а счетчик кажущейся мощности регистрирует 125 кВА. Чтобы найти коэффициент мощности, разделите 100 кВт на 125 кВА, чтобы получить коэффициент мощности 80%. Это означает, что только 80% входящего тока выполняет полезную работу, а 20% теряется из-за нагрева проводов. Поскольку Edisto Electric должна обеспечивать потребности всех клиентов как в кВт, так и в кВА, чем выше коэффициент мощности, тем эффективнее становится наша распределительная система.

Улучшение PF может максимизировать допустимую нагрузку по току, повысить напряжение на оборудование, снизить потери мощности и снизить счета за электроэнергию. Самый простой способ улучшить коэффициент мощности — добавить в электрическую систему конденсаторы коррекции коэффициента мощности. Конденсаторы коррекции коэффициента мощности действуют как генераторы реактивного тока. Они помогают компенсировать нерабочую мощность, используемую индуктивными нагрузками, тем самым улучшая коэффициент мощности. Взаимодействие между конденсаторами PF и специализированным оборудованием, таким как приводы с регулируемой скоростью, требует хорошо спроектированной системы.

Конденсаторы коррекции

PF могут включаться каждый день при запуске индуктивного оборудования. Включение конденсатора может вызвать очень кратковременное состояние «перенапряжения». Если у заказчика возникают проблемы с приводами с регулируемой скоростью, которые выключаются из-за «перенапряжения» примерно в одно и то же время каждый день, исследуйте последовательность управления переключением. Если клиент жалуется на перегорание предохранителей на некоторых, но не на всех, конденсаторах, проверьте наличие гармонических токов.

СЛЕДУЮЩИЙ

Объяснение коэффициента мощности

— Инженерное мышление

коэффициент мощности объяснил

Объяснение коэффициента мощности.В этом уроке мы рассмотрим коэффициент мощности. Мы узнаем, что такое коэффициент мощности, что такое хороший и плохой коэффициент мощности, как сравнивать коэффициент мощности, причины коэффициента мощности, почему и как исправить коэффициент мощности, а также некоторые примеры расчетов, которые помогут вам изучить электротехнику.
Прокрутите вниз, чтобы просмотреть БЕСПЛАТНЫЙ учебник YouTube

Итак, что такое коэффициент мощности?

Что такое коэффициент мощности

Коэффициент мощности — это безразмерное число, используемое в цепях переменного тока, его можно использовать для обозначения отдельного элемента оборудования, такого как асинхронный двигатель, или для потребления электроэнергии всем зданием.В любом случае он представляет собой отношение истинной мощности к полной мощности. Формула PF = кВт / кВА. Итак, что это значит?

Моя любимая аналогия для объяснения этого — использование аналогии с пивом.

Мы платим за пиво по бокалам, но внутри бокала и пиво, и пена. Чем больше у нас пива, тем меньше пены, поэтому мы получаем хорошее соотношение цены и качества. Если много пены, значит, пива не так много, и мы не получаем хорошее соотношение цены и качества.

Аналогия с пивом Power Factor

Пиво представляет нашу истинную мощность или наши кВт, киловатты.Это то, что нам нужно и нужно, это то, что делает работу.

Пена представляет нашу реактивную мощность или нашу реактивную мощность в кВАр, киловольт-ампер. Это бесполезный материал, он всегда будет, и мы должны за него заплатить, но мы не можем его использовать, поэтому мы не хотим его слишком много. (на самом деле у него есть назначение и цель, но позже мы увидим почему)

Комбинация этих кВт и кВАр составляет нашу полную мощность или нашу кВА. киловольт-амперы

.

Формула коэффициента мощности

Коэффициент мощности, таким образом, представляет собой отношение полезной мощности или истинной мощности в кВт к тому, за что мы взимаем плату в кВА.Таким образом, это говорит нам о том, сколько денег мы получаем за потребляемую электроэнергию.

Треугольник мощности — Коррекция коэффициента мощности

Если мы очень кратко коснемся терминов электротехники, мы увидим, что это выражено в виде треугольника власти. В данном случае я нарисую его как ведущий коэффициент мощности, так как это легче визуализировать. Пиво или истинная мощность — это соседняя линия, затем у нас есть пена, которая представляет собой реактивную мощность на противоположной стороне, затем для стороны гипотенузы, которая является самой длинной стороной, у нас есть кажущаяся мощность, она находится под углом к ​​истинной мощность, угол известен как тета.

Формулы коэффициента мощности

По мере увеличения реактивной мощности или пены увеличивается и полная мощность, или кВА. Затем мы могли бы использовать тригонометрию для вычисления этого треугольника, я не буду в этой статье, так как я просто охватываю основы, поэтому мы просто увидим нужные вам формулы, но мы сделаем некоторые вычисления и рабочие примеры позже в этой статье.

Если мы посмотрим на типичный счет за электроэнергию в жилых домах, мы обычно увидим плату за количество использованных кВтч, потому что коэффициент мощности и потребление электроэнергии будут очень низкими, поэтому электроэнергетические компании, как правило, не беспокоятся об этом.

Однако в коммерческих и промышленных счетах за электроэнергию, особенно в зданиях с интеллектуальными или интервальными счетчиками электроэнергии, мы, скорее всего, увидим плату и информацию о количестве использованных кВт, кВтч, кВА и кВАр. В частности, в больших зданиях часто будет взиматься плата за реактивную мощность, но это зависит от поставщика электроэнергии.

Заряды реактивной мощности

Причина, по которой они взимают штраф за это, заключается в том, что, когда у крупных потребителей плохой коэффициент мощности, они увеличивают ток, протекающий через электрическую сеть, и вызывают падения напряжения, которые уменьшают распределительную способность поставщиков и имеют ударный эффект для других потребителей.Кабели рассчитаны на пропускание определенного количества тока, протекающего через них. Таким образом, если большое количество крупных потребителей подключается с плохим коэффициентом мощности, кабели могут быть перегружены, им может быть сложно выполнить соглашения о спросе и мощности, и новые клиенты не смогут подключиться, пока они не заменят кабели или не установят дополнительные кабели.

Плата за реактивную мощность возникает, когда коэффициент мощности здания падает ниже определенного уровня, этот уровень определяется поставщиком электроэнергии, но обычно начинается примерно с 0.95 и ниже.

Идеальный коэффициент мощности должен составлять 1,0, однако в действительности этого практически невозможно достичь. Мы вернемся к этому позже в видео.

В больших коммерческих зданиях общий коэффициент мощности, вероятно, будет находиться в следующих категориях

Хороший коэффициент мощности обычно составляет от 1,0 до 0,95

Плохой коэффициент мощности от 0,95 до 0,85

Плохой коэффициент мощности ниже 0,85.

Коммерческие офисные здания обычно находятся где-то между 0.98 и 0,92, промышленные здания могут быть ниже 0,7. Вскоре мы рассмотрим причины этого.

Сравнение коэффициента мощности асинхронного двигателя

Если мы сравним два асинхронных двигателя, оба имеют мощность 10 кВт и подключены к трехфазному источнику питания 415 В, 50 Гц. Один имеет коэффициент мощности 0,87, а другой — 0,92

Оба двигателя будут обеспечивать 10 кВт работы, но первый двигатель имеет более низкий коэффициент мощности по сравнению со вторым, а это означает, что мы не получаем такое же соотношение цены и качества.

Первому двигателю необходимо будет потреблять 11,5 кВА из электросети, чтобы обеспечить мощность 10 кВт.

Второй двигатель должен будет потреблять всего 10,9 кВА из электросети, чтобы обеспечить 10 кВт мощности.

Это означает, что у первого двигателя мощность 5,7 кВАр, а у второго двигателя — всего 4,3 кВАр.

Помните, что наши киловатты — это пиво, которое является полезным ингредиентом. КВАр — это пена, это не такая уж полезная штука. КВА — это то, за что мы собираемся платить, и это кВт + кВАр.2

Мы также могли бы найти коэффициент мощности из кВт и кВА, используя 10 кВт, разделенные на 11,5 кВА.

PF = кВт / кВА

Мы могли бы найти кВт из коэффициента мощности и кВА, разделив 0,87 на 11,5 кВА, чтобы получить 10

кВт = PF x кВА

Так что же вызывает низкий коэффициент мощности?

В большинстве случаев на коэффициент мощности влияют индуктивные нагрузки.

Чисто резистивная нагрузка

Если бы у нас была чисто резистивная нагрузка, такая как электрический резистивный нагреватель, то формы волн напряжения и тока были бы синхронизированы или очень близки.Они оба пройдут свою точку максимума и минимума и одновременно пройдут через нулевую ось. Коэффициент мощности в этом случае равен 1, что идеально.

Если бы мы нарисовали векторную диаграмму, то напряжение и ток были бы параллельны, поэтому вся энергия, потребляемая от источника электричества, идет на выполнение работы, в данном случае на создание тепла.

Чисто индуктивная нагрузка

Если мы возьмем индуктивную нагрузку, такую ​​как асинхронный двигатель, магнитное поле катушки сдерживает ток и приводит к фазовому сдвигу, при котором формы волн напряжения и тока не синхронизируются с током, и поэтому они проходят через нулевую точку после напряжение, это называется запаздывающим коэффициентом мощности.

Ранее в этой статье я сказал, что пена или кВАр бесполезны, это не совсем так, нам действительно нужна некоторая реактивная мощность для создания и поддержания магнитного поля, которое вращает двигатель. Реактивная мощность тратится впустую в том смысле, что мы не получаем от нее никакой работы, но все равно должны за нее платить, хотя нам она нужна, прежде всего, для того, чтобы иметь возможность выполнять эту работу. Ранее мы рассмотрели, как работают асинхронные двигатели, нажмите здесь, чтобы просмотреть это руководство.

Если мы построим векторную диаграмму для чисто индуктивной нагрузки, то ток будет под углом ниже линии напряжения, что означает, что не все потребляемое электричество выполняет работу.

Чисто емкостная нагрузка

Если взять чисто емкостную нагрузку, то с индуктивной нагрузкой произойдет обратное. Напряжение и ток не в фазе, за исключением того, что на этот раз напряжение сдерживается. Это приводит к опережающему коэффициенту мощности. Опять же, это будет означать, что не все электричество используется для работы, но мы все равно должны за это платить.

Если бы мы нарисовали векторную диаграмму для чисто емкостной нагрузки, то линия тока была бы под углом над линией напряжения, поскольку она опережает.

Коррекция недостаточного коэффициента мощности

Волновая диаграмма коррекции коэффициента мощности

Что мы можем сделать, чтобы исправить низкий коэффициент мощности и заряд реактивной мощности? В большинстве случаев мы сталкиваемся с запаздывающим коэффициентом мощности, вызванным индуктивными нагрузками, но мы можем встретить и опережающий коэффициент мощности.

Чтобы исправить низкий коэффициент мощности, мы можем добавить в схему конденсаторы или катушки индуктивности, которые вернут ток обратно в фазу и приблизят коэффициент мощности к 1. Если у нас есть запаздывающий коэффициент мощности, вызванный высокими индуктивными нагрузками в цепи, тогда мы добавить конденсаторы, это чаще всего.Если у нас есть опережающий коэффициент мощности, вызванный высокими емкостными нагрузками, мы добавляем в схему индуктивную нагрузку. Их необходимо рассчитать, и в конце статьи мы увидим несколько примеров расчетов.

Зачем устранять плохой коэффициент мощности?

Зачем исправлять плохой коэффициент мощности

Низкий коэффициент мощности означает, что вам нужно потреблять больше энергии из электрических сетей для выполнения той же работы, а кабели должны быть большего размера, чтобы они стоили дороже. Если коэффициент мощности становится слишком низким, поставщик электроэнергии может взимать с вас штраф или плату за реактивную мощность.Низкий коэффициент мощности может вызвать потери в оборудовании, таком как трансформаторы, и привести к большому притоку тепла. Это может привести к падению напряжения и даже сократить срок службы оборудования в экстремальных ситуациях.

Расчет конденсатора для коррекции коэффициента мощности

Давайте рассмотрим упрощенный пример расчета размера конденсатора для улучшения коэффициента мощности нагрузки. В здании 3-фазный источник питания, общая рабочая нагрузка 50 кВт и коэффициент мощности 0,78, но мы хотим, чтобы он был равен 0.2 в квадрате, что дает нам 14,6 кВАр.

Конденсатор, следовательно, должен компенсировать разницу между этими двумя, так что 40,1 кВАр минус 14,6 кВАр, что равняется конденсатору 25,5 кВАр. Это упрощенный пример, уточняйте у поставщика.

Что такое коэффициент мощности (Cosθ)? Cos fi или P.f Определения и формулы

Определения и формулы коэффициента мощности

В электротехнике коэффициент мощности относится только и только к цепям переменного тока i.е. в цепях постоянного тока отсутствует коэффициент мощности (P.f) из-за нулевой частоты и разности фаз (Φ) между током и напряжением.

Что такое коэффициент мощности?

Коэффициент мощности может быть определен тремя следующими определениями и формами.

1). Косинус угла между током и напряжением называется коэффициентом мощности.

Где:

• P = мощность в ваттах
• V = напряжение в вольтах
• I = ток в амперах
• W = активная мощность в ваттах
• VA = полная мощность в вольт-амперах или кВА
• Cosθ = коэффициент мощности

2).Соотношение между сопротивлением и импедансом в цепи переменного тока известно как коэффициент мощности.

Cosθ = R / Z

Где:

• R = Сопротивление в Ом (Ом)
• Z = Импеданс (сопротивление в цепях переменного тока, т.е. X _L , X _C и R , известное как Индуктивное реактивное сопротивление , емкостное реактивное сопротивление и (сопротивление соответственно) в Ом (Ом)
• Cosθ = Коэффициент мощности

Импеданс «Z» — это полное сопротивление цепи переменного тока i.е.

Z = √ [R ² + (X _L + X _C ) ² ]

Где:

• X _L = 2π f L… L — индуктивность в Генри
• X _C = 1 / 2π f C… C — это емкость в фарадах

Связанный пост: Разница между активной и реактивной мощностью

3). Соотношение между активной мощностью и полной мощностью в вольтах-амперах называется коэффициентом мощности.

• Cosθ = Активная мощность / Кажущаяся мощность Мощность
• Cosθ = P / S
• Cosθ = кВт / кВА

Где

• кВт = киловатт
• кВА = S = полная мощность в киловольт-амперах или ваттах
• Cosθ = коэффициент мощности

Формула коэффициента мощности в трехфазных цепях переменного тока

Коэффициент мощности Cosθ = P / √3 В _L x I _L … Линейный ток и напряжение

Коэффициент мощности Cosθ = P / √3 В _P x I _P … Фазный ток и напряжение

Треугольник коэффициента мощности и примеры

Пивная аналогия активной или истинной мощности , реактивной мощности, полной мощности и коэффициента мощности.

Аналогия мешка для чипов истинной или активной мощности , реактивной мощности, полной мощности и коэффициента мощности.

Полезно знать:

В чисто резистивной цепи коэффициент мощности равен 1 из-за нулевой разности фаз (Φ) между током и напряжением.

В чисто емкостной цепи коэффициент мощности является опережающим из-за запаздывающих VAR. То есть напряжение отстает на 90 ° от тока. Другими словами, ток опережает напряжение на 90 ° (ток и напряжение на 90 ° не совпадают по фазе друг с другом, при этом ток идет впереди, а напряжение отстает).

В чисто индуктивной цепи коэффициент мощности отстает из-за опережающих VAR, т.е. напряжение опережает на 90 ° от тока. Другими словами, ток отстает на 90 ° от напряжения (ток и напряжение на 90 ° не совпадают по фазе друг с другом, другие — где напряжение впереди, а ток отстает).

Понятие о коэффициенте мощности и его важности

Коррекция коэффициента мощности с помощью конденсаторов

Описание:
Коэффициент мощности — это соотношение (фазы) тока и напряжения в электрических распределительных сетях переменного тока.В идеальных условиях ток и напряжение «синфазны», а коэффициент мощности равен «100%». При наличии индуктивных нагрузок (двигателей) коэффициент мощности может быть меньше 100% (обычно от 80 до 90%).

Низкий коэффициент мощности, с точки зрения электричества, вызывает протекание более сильного тока в линиях распределения электроэнергии, чтобы передать определенное количество киловатт на электрическую нагрузку.

Эффекты?
Система распределения электроэнергии в здании или между зданиями может быть перегружена избыточным (бесполезным) током.
Мощность генерирующих и распределительных систем, принадлежащих Edisto Electric, измеряется в кВА (килоамперах).
кВА = ВОЛЬТЫ X АМПЕР X 1,73 (трехфазная система) / 1000.

При единичном коэффициенте мощности (100%) потребуется 2 000 кВА мощности генерирующей и распределительной сети для обеспечения 2 000 кВт. Однако если коэффициент мощности упадет до 85%, потребуется 2353 кВА мощности. Таким образом, мы видим, что более низкий коэффициент мощности оказывает обратное влияние на генерирующую и распределительную мощность.

Перегрузка с низким коэффициентом мощности для генерирующих, распределительных и сетей с избыточной мощностью в кВА.

Если вы владеете большим зданием, вам следует подумать о том, чтобы исправить низкий коэффициент мощности по одной или обеим из этих причин:
• Чтобы снизить вероятность дополнительных расходов на коэффициент мощности в случае, если Edisto Electric начнет выставление счетов за корректировку коэффициента мощности и
• Для восстановления мощность (кВА) перегруженных фидеров в здании или строительном комплексе.

Есть несколько методов коррекции более низкого коэффициента мощности.Обычно используются: конденсаторы.

Конденсаторные батареи
Самым практичным и экономичным устройством коррекции коэффициента мощности является конденсатор. Это улучшает коэффициент мощности, поскольку влияние емкости прямо противоположно влиянию индуктивности.

Вариант номинальной мощности конденсатора в кВАр показывает, какую реактивную мощность будет выдавать конденсатор. Поскольку этот вид реактивной мощности нейтрализует реактивную мощность, вызванную индуктивностью, каждый киловар емкости снижает чистую потребляемую реактивную мощность на ту же величину.Конденсатор на 15 кВАр, например, нейтрализует 15 кВА индуктивной реактивной мощности.

Конденсаторы

могут быть установлены в любой точке электрической системы и улучшат коэффициент мощности между точкой приложения и источником питания. Однако коэффициент мощности между нагрузкой и конденсатором останется неизменным. Конденсаторы обычно добавляются в каждую часть неисправного оборудования, перед группами двигателей (перед центрами управления двигателями или распределительными щитами) или в основных службах.

СЛЕДУЮЩИЙ

Что означает коэффициент мощности для ИБП?

Коэффициент мощности (pf) — это разница между фактической потребляемой энергией (Вт) и полной мощностью (вольты, умноженные на амперы) в цепи переменного тока. Он рассчитывается как десятичная дробь или в процентах от 0-1 пФ до 0-100%, то есть 0,9 пФ = 90%.

Чем ближе коэффициент мощности к единице (1 пФ), тем ближе две формы сигнала совпадают по фазе друг с другом и устройство использует мощность более эффективно, поэтому коэффициент мощности связан с эффективностью ИБП.

Конвенция

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

Коэффициент мощности с запаздыванием

Это нагрузки, в которых форма волны тока отстает от напряжения на коэффициент, равный реактивному сопротивлению нагрузки, обычно между 0.5 и 0,95.

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

Коэффициент мощности Unity

Нагрузки с коэффициентом мощности Unity (1 пФ) имеют формы сигналов тока и напряжения, совпадающие по фазе друг с другом. В приведенном ниже примере нагрузка 2300 ВА с 1 пФ имеет значение реальной мощности 2300 Вт (2,3 кВт).

Ведущий коэффициент мощности

Нагрузки с опережающим коэффициентом мощности имеют форму волны тока, которая опережает напряжение с коэффициентом, равным реактивному сопротивлению нагрузки, обычно между 0.8 и 0,95.

Используя те же 2300 ВА, что и в предыдущих примерах, опережающий коэффициент мощности 0,766 дает значение реальной мощности 1762 Вт (1,76 кВт).

Как фактор мощности влияет на конструкцию системы ИБП?

Традиционно системы ИБП были разработаны для поддержки нагрузок с единичным или запаздывающим коэффициентом мощности.

Однако современные источники бесперебойного питания теперь также могут работать с ведущими факторами мощности. Однако это требует тщательного планирования во время установки, поскольку ведущие факторы мощности могут вызвать перегрузку ИБП, которую он может не распознать.

Блейд-серверы

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

Есть несколько способов уменьшить влияние ведущих факторов мощности, включая увеличение размера ИБП, но наиболее распространенным подходом является использование активных фильтров гармоник с коррекцией коэффициента мощности на выходе.

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

Дополнительная литература:

Коэффициент мощности и конденсаторы — PetroWiki

Электроэнергия, необходимая для привода двигателя, состоит из трех компонентов: реактивной мощности ( P _r , кВАр), активной мощности ( P _a , кВт) , и полная мощность ( P _ap , кВА).Активная мощность — это фактический объем работы, проделанной двигателем и измеренный для выставления счетов. Реактивная мощность — это мощность, необходимая для намагничивания обмотки двигателя или для создания магнитного потока, и она не регистрируется. Полная мощность — это векторная сумма киловатт и киловар, представляющая собой общее количество энергии, поставляемой коммунальной компанией.

Властные отношения

Треугольники мощности, показанные на рис. 1 , иллюстрируют отношения между этими членами.

• Рис. 1 — Силовые треугольники (любезно предоставлено AMEC Paragon).

Коэффициент мощности

Коэффициент мощности ( F _p ) — это отношение активной мощности к полной:

( уравнение 1 )

Коэффициент мощности «опережает» в нагрузках с большей емкостью и «отстает» от нагрузок с большей индукцией (например, обмоток двигателя или трансформатора). В чисто резистивной нагрузке F _ops = 1 (единица), так что P _a = P _ap (кВт = кВА) и реактивная мощность отсутствует .Когда F _p <единицы, присутствует реактивная мощность и требуется больше мощности для выполнения работы, как показано в следующем уравнении:

( уравнение 2 )

Реактивная мощность

Реактивная мощность двигателя примерно одинакова от холостого хода до полной нагрузки. Когда двигатель работает с полной нагрузкой, отношение активной / реактивной мощности высокое, и, следовательно, высокий коэффициент мощности двигателя. Малонагруженный двигатель имеет низкое отношение активной / реактивной мощности, что приводит к низкому коэффициенту мощности.При низких коэффициентах мощности энергокомпания потребует больше энергии, чем фактически требуется нагрузке. Это приводит к более высокой стоимости энергии и необходимости в более крупных генерирующих установках и трансформаторах. Некоторые коммунальные предприятия взимают со своих клиентов значительные штрафы за низкий коэффициент мощности (обычно <0,95). Кроме того, низкие коэффициенты мощности могут вызвать большее падение напряжения в системе, что приведет к замедленной работе двигателей и приглушению света.

Важно, чтобы коэффициент мощности системы поддерживался как можно более высоким (близким к единице).Это возможно благодаря отключению реактивной мощности из системы. Для этого используются конденсаторы коррекции коэффициента мощности. Двигателю требуется индуктивная или запаздывающая реактивная мощность для намагничивания. Конденсаторы обеспечивают емкостную или опережающую реактивную мощность, которая компенсирует отстающую реактивную мощность при использовании для улучшения коэффициента мощности. Треугольники мощности на рис. рис. 2 показывают, как конденсаторы могут улучшить коэффициент мощности двигателя. Улучшенный коэффициент мощности изменяет ток, требуемый энергокомпанией, но не ток, необходимый для двигателя.

• Рис. 2 — Треугольник мощности, показывающий коррекцию коэффициента мощности.

^[1]

Конденсаторы

Конденсаторы

не следует выбирать в качестве средства коррекции плохих коэффициентов мощности, которые являются результатом работы двигателей большого размера или несбалансированных насосных агрегатов. Выбор конденсатора для этой цели может вызвать чрезмерную коррекцию, что может привести к опережающему коэффициенту мощности. Опережающий коэффициент мощности, в свою очередь, может вызвать перенапряжения, которые могут привести к отказу управляющих компонентов или силового кабеля.Этой потенциальной проблемы обычно можно избежать, подключив конденсаторы после контакторов двигателя и включив и выключив их вместе с контакторами двигателя.

Конденсаторы коррекции коэффициента мощности могут быть применены к каждому отдельному двигателю для корректировки коэффициента мощности этого двигателя или могут быть единым блоком, подключенным к главной шине распределительного устройства. В последнем случае блок должен иметь цепи измерения коэффициента мощности, которые автоматически определяют величину емкости, необходимую для поддержания заданного коэффициента мощности.Требуемое количество конденсаторов автоматически добавляется или удаляется из шины распределительного устройства для поддержания необходимого коэффициента мощности.

Циклическая нагрузка в кВт на двигателе насосной установки может привести к изменению коэффициента мощности от 1,0 до почти нуля, если существуют чрезмерно неблагоприятные условия перекачки.

Номенклатура

F p	=	Коэффициент мощности, cos θ
P a	=	активная мощность, кВт
P ap	=	полная мощность, кВА

Список литературы

1. ↑ H.Б. Брэдли, изд. 1987. Справочник по нефтяной инженерии . Ричардсон, Техас: SPE.

Интересные статьи в OnePetro

Используйте этот раздел, чтобы перечислить статьи в OnePetro, которые читатель, желающий узнать больше, обязательно должен прочитать

Внешние ссылки

Используйте этот раздел, чтобы предоставить ссылки на соответствующие материалы на других веб-сайтах, кроме PetroWiki и OnePetro.

См. Также

Электрическое заземление

Электрораспределительные системы

Электрические системы

Классификация опасных зон электрических систем

Двигатели переменного тока

Асинхронные двигатели

Синхронный двигатель

Технические характеристики двигателя

Характеристики двигателя NEMA

Электроприводы переменного тока

Кожухи двигателей

PEH: электрические_системы

Коэффициент мощности | Duquesne Light Company

Что такое коэффициент мощности?

Мы хотим, чтобы ваша энергия работала усердно и разумно, поэтому мы отслеживаем коммерческих и промышленных клиентов, чтобы определить, насколько эффективно они используют электроэнергию.Это известно как коэффициент мощности и применяется к клиентам, которые имеют трехфазное питание и потребность в электроэнергии превышает 30 кВт.

Примечание: , если у вас только однофазное обслуживание, нет необходимости читать дальше. Штраф на коэффициент мощности не применяется к однофазной сети.

Коэффициент мощности — это, по сути, показатель эффективности. Это отношение реальной или полезной мощности (кВт) к общей мощности (кВА). Чем выше коэффициент мощности, тем эффективнее используется электроэнергия.Чем ниже коэффициент мощности, тем менее эффективно используется электроэнергия и тем выше общая мощность, потребляемая из распределительной сети Duquesne Light Company (DLC).

В идеале, все предприятия должны работать со 100-процентной эффективностью, в результате чего коэффициент мощности равен 1,00. (КПД 90% соответствует коэффициенту мощности 0,90; КПД 80% соответствует коэффициенту мощности 0,80 и т. Д.). Насколько эффективно предприятия потребляют электроэнергию, варьируется от компании к компании и от месяца к месяцу.

Когда бизнес не использует имеющуюся электроэнергию эффективно, происходит более сильное потребление трансформаторов, переключателей и проводов DLC. Это требует большей мощности трансформатора и генератора при более высоких затратах. Поскольку DLC стремится обеспечить достаточную электрическую мощность для удовлетворения всех потребностей наших клиентов, мы должны компенсировать нагрузку на нашу электрическую систему из-за низкого коэффициента мощности. Эта компенсация принимает форму более высоких затрат, которые перекладываются на потребителя, вызывая более тяжелый сток за счет регулировки множителя коэффициента мощности.

Регулировка коэффициента мощности не уникальна для DLC; большинство коммунальных предприятий измеряют потребление энергии своими клиентами и корректируют счета за клиентов, которые эксплуатируют электрические нагрузки ниже заданного уровня эффективности. DLC требует корректировки коэффициента мощности, когда коэффициент мощности падает ниже уровня эффективности 95%. Наша компания рассматривает эти изменения в выставлении счетов как стимул для коммерческих и промышленных клиентов к повышению эффективности при использовании поставляемой нами электроэнергии.

Причины низкого коэффициента мощности

Электрооборудование состоит из емкостных нагрузок, резистивных нагрузок и индуктивных нагрузок. К емкостным нагрузкам в основном относятся конденсаторы, которые устанавливаются для запуска двигателей или для управления коэффициентом мощности. Подробнее об этом мы поговорим позже.

Резистивные нагрузки создаются лампами накаливания, электрическим нагревом сопротивлением, электрическими печами и плитами. Они работают с почти 100-процентным электрическим КПД и, следовательно, имеют коэффициент мощности, приближающийся к 1.00. Это потребление электроэнергии или резистивный ток регистрируется в киловаттах на нашем стандартном счетчике и называется реальной мощностью (кВт). Реальная мощность потребляется, поскольку этот ток преобразует энергию в полезную работу.

К индуктивным нагрузкам относятся двигатели, трансформаторы, зарядные устройства, люминесцентное освещение, кондиционирование воздуха и индукционные печи. Хотя это оборудование частично питается от резистивного тока, ток намагничивания также необходим для работы оборудования с индуктивной нагрузкой. Ток намагничивания не выполняет видимой работы, но все же потребляет энергию из нашей электрической системы.Это означает, что при той же киловаттной нагрузке DLC должен обеспечивать большую мощность. Это приводит к снижению коэффициента мощности потребителя, делая его или ее использование энергии менее эффективным.

Поскольку стандартный счетчик киловатт-часов (кВтч) не может измерять индуктивную мощность, требующую тока намагничивания, DLC устанавливает дополнительный счетчик, известный как реактивный счетчик, для измерения индуктивной мощности, подаваемой как ток намагничивания. Вы заметите этот второй счетчик рядом со счетчиком потребления на вашем предприятии. Комбинация счетчика кВтч и счетчика реактивной мощности позволяет DLC определять множитель коэффициента мощности, который увеличивается при уменьшении коэффициента мощности.

Множитель коэффициента мощности

В вашем счете, вместо того, чтобы указывать коэффициент мощности, вы увидите число или уравнение для множителя коэффициента мощности DLC (PFM). Множитель коэффициента мощности — это поправочный коэффициент, используемый для определения доли клиента в финансовом бремени, которое он или она вызвал за месяц выставления счета. Если ваш множитель коэффициента мощности превышает 1,00, а ваша потребляемая мощность превышает 30 кВт, вам потребуется корректировка коэффициента мощности. Уравнение отражает 95-процентный уровень эффективности, который Duquesne Light поддерживает ваш бизнес.

Коррекция недостаточного коэффициента мощности

Коэффициент мощности можно скорректировать, установив конденсаторы. Это самый простой способ уменьшить или «скорректировать» множитель коэффициента мощности до 1,00. Конденсаторы обеспечивают реактивную мощность, снижая нагрузку на ток намагничивания в системе распределения и генерации электроэнергии DLC. Обычно они устанавливаются после наших счетчиков в вашем основном сервисе, но также могут быть установлены непосредственно на индуктивной нагрузке, вызывающей проблему, например, на больших двигателях.При правильном размере конденсаторы могут восстановить множитель коэффициента мощности вашей службы до 1,00, что снижает общую мощность, потребляемую от системы распределения DLC, и впоследствии увеличивает доступную емкость системы.