Vad är Power Factor (Cosine Phi)

En fysisk persons maktfaktor (cosinus phi) är som följer. Som du vet finns det i en AC-krets i allmänhet tre typer av belastning eller tre typer av ström (tre typer av ström, tre typer av motstånd). Aktiva P-, reaktiva Q- och totala C-potenser är relaterade till aktiva r-, reaktiva x- och totala z-resistanser.

Det är känt från elektrotekniken att motståndet kallas aktivt, där värme frigörs när ström passerar. Aktivt motstånd är associerat med aktiva effektförluster dPnLika med kvadraten på strömmen multiplicerat med resistansen dPn = Az2r W

Reaktans när ström flyter genom den orsakar den inga förluster. Detta motstånd beror på induktansen L såväl som kapacitansen C.

Induktivt och kapacitivt motstånd är två typer av reaktans och uttrycks med följande formler:

• reaktans eller induktivt motstånd,

• kapacitivt motstånd eller kapacitans,

Då x = xL — НС° С… Till exempel, om i kretsen xL= 12 Ohm, xc = 7 Ohm, då reaktansen för kretsen x = xL — NSc= 12 — 7 = 5 Ohm.

Ris. 1. Illustrationer för att förklara essensen av cosinus «phi»: a — seriekopplingskrets mellan r och L i en växelströmskrets, b — motståndstriangel, c — effekttriangel, d — effekttriangel vid olika värden av aktiv kraft.

Impedansen z inkluderar resistans och reaktans. För en seriekoppling av r och L (fig. 1, a) är en motståndstriangel grafiskt avbildad.

Om sidorna av denna triangel multipliceras med kvadraten på samma ström, kommer förhållandet inte att förändras, men den nya triangeln kommer att vara en kapacitetstriangel (Fig. 1, c). Läs mer här - Trianglar av motstånd, spänningar och effekter

Som sett från triangeln, i en växelströmskrets, uppträder i allmänhet tre potenser: aktivt P, reaktivt Q och totalt S

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

Aktiv effekt kan kallas arbetskraft, det vill säga den "värmer" (emission av värme), "tänder" (elbelysning), "rör sig" (elmotordrivningar) etc. Den mäts på samma sätt som konstant effekt , i watt.

Tagit fram aktiv maktb helt spårlöst förbrukas i mottagare och blytrådar med ljusets hastighet — nästan omedelbart. Detta är en av de karakteristiska egenskaperna hos aktiv effekt: lika mycket som den genereras, så mycket förbrukas.

Reaktiv effekt Q förbrukas inte och representerar oscillationen av elektromagnetisk energi i en elektrisk krets.Energiflödet från källan till mottagaren och vice versa är relaterat till strömflödet genom ledningarna, och eftersom ledningarna har aktivt motstånd finns det förluster i dem.

Med reaktiv effekt utförs alltså inte arbete, utan förluster uppstår, som för samma aktiva effekt, ju större, desto mindre effektfaktor (cosphi, cosinus «phi»).

Ett exempel. Bestäm effektförlusten i en linje med resistans rl = 1 ohm om effekt P = 10 kW överförs genom den vid en spänning på 400 V en gång vid cosphi1 = 0,5 och andra gången vid cosphi2 = 0,9.

Svar. Ström i det första fallet I1 = P / (Ucosphi1) = 10/(0,4•0,5) = 50 A.

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

I det andra fallet är strömmen Az1 = P / (Ucosphi2) = 10/(0,4•0,9) = 28 A.

Effektförlust dP2 = Az22rl = 282•1 = 784 W = 0,784 kW, d.v.s. i det andra fallet är effektförlusten 2,5 / 0,784 = 3,2 gånger mindre bara för att cosfi-värdet är högre.

Beräkningen visar tydligt att ju högre värdet på cosinus «phi» är, desto lägre energiförlust och desto mindre behov av att placera icke-järnmetaller vid installation av nya installationer.

Genom att öka cosinus «phi» har vi tre huvudmål:

1) spara elektrisk energi,

2) spara icke-järnmetaller,

3) maximal användning av den installerade effekten av generatorer, transformatorer och i allmänhet AC-motorer.

Den sista omständigheten bekräftas av det faktum att till exempel från samma transformator är det möjligt att få mer aktiv effekt, desto större värde har cosfi-användare.Så från en transformator med en märkeffekt Sn= 1000 kVa vid cosfi1 = 0,7 kan du få den aktiva effekten P1 = Снcosfie1 = 1000 • 0,7 = 700 kW, och vid cosfi2 = 0,95 R2 = Сncosfi2= 05095 • 9. kW.

I båda fallen kommer transformatorn att vara fullastad till 1000 kVA. Induktionsmotorer och underlasttransformatorer är orsaken till låg effektfaktor i fabriker. Till exempel har en induktionsmotor vid tomgång cosfixx ungefär lika med 0,2, medan när den är laddad till märkeffekten sfin = 0,85.

För större tydlighet, överväg en ungefärlig effekttriangel för en induktionsmotor (Fig. 1, d). Under tomgång förbrukar induktionsmotorn reaktiv effekt som är ungefär lika med 30 % av märkeffekten, medan den aktiva effekten som förbrukas i detta fall är cirka 15 %. Därför är effektfaktorn mycket låg. När belastningen ökar ökar den aktiva effekten och den reaktiva effekten ändras marginellt och därmed ökar cosfi. Läs mer om det här: Driveffektfaktor

Den huvudsakliga aktiviteten som ökar värdet på cosfi är att driva full produktionskapacitet. I detta fall kommer asynkronmotorer att arbeta med effektfaktorer nära de nominella värdena.

Effektfaktorförbättringsaktiviteter är indelade i två huvudgrupper:

1) kräver inte installation av kompensationsanordningar och lämpar sig i alla fall (naturliga metoder);

2) relaterad till användningen av kompensationsanordningar (konstgjorda metoder).

Kondenseringsenhet för att öka effektfaktorn

Den första gruppens aktiviteter, enligt de nuvarande riktlinjerna, inkluderar rationaliseringen av den tekniska processen, vilket leder till förbättringen av utrustningens energiläge och ökningen av effektfaktorn. Samma åtgärder inkluderar användningen av synkronmotorer istället för vissa asynkrona (installation av synkronmotorer istället för asynkrona rekommenderas vid behov för att öka effektiviteten).

Läs även om detta ämne: AC strömförsörjning och strömförluster