Треугольник мощностей
Коэффициент мощности (PF) – это отношение мощностей: активной полезной (P) к полной (S). Чтобы показать, каким образом сдвиг фаз влияет на PF, используем так называемый треугольник мощностей. И вот тут-то нам и потребуются минимальные знания школьной тригонометрии.
Из теории о прямоугольных треугольниках всем нам известно, что cos ϕ=P/S. То есть, косинус фи — это и есть коэффициент мощности (PF), который показывает, какая часть от полной мощности (S= U•I) фактически необходима для конкретной нагрузки. Чем больше реактивная составляющая Q, тем меньше полезная P. Чтобы вычислить активную мощность необходимо полную S умножить на косинус фи: P= S•cos ϕ.
Решения Wolfspeed для корректоров коэффициента мощности энергоэффективных источников питания
- При низком PF возрастает потребляемый нагрузкой ток. cos ϕ=P/S=P/(U•I), следовательно I=P/(U•cos ϕ). Допустим, для конкретной нагрузки необходима активная мощность P=10000 ВА при напряжении U=220 В. В идеальном варианте PF=cos ϕ=1. Тогда ток нагрузки: I=10000/(220•1)≈45 А. При PF=0,8 I=10000/(220•0,8)≈57 А. То есть при снижении PF с 1 до 0,8 ток возрастет приблизительно на 20%. Значит, это приведет к излишним затратам на электроэнергию.
- Снижение коэффициента мощности, и как следствие увеличение тока приводит к значительным энергетическим потерям в проводах, которые по закону Ома равны I•R², где R – активное сопротивление проводников. Для уменьшения этих потерь приходится увеличивать диаметр проводов, что опять же приводит к излишним экономическим затратам.
- Вышеуказанные потери расходуются на выделение тепла. В этом случае придется применять более термостойкие, а следовательно, и более дорогие изоляционные материалы).
Усредненные значения коэффициента мощности
Лампы накаливания и электрические нагревательные элементы, хотя и имеют в своих конструкциях спирали, намотанные с помощью специального провода, считаются чисто активной нагрузкой для сетей переменного тока. Так как индуктивность этих элементов настолько мала, что ею, как правило, просто пренебрегают. Для таких приборов cos ϕ (или коэффициент мощности) принимают равным 1.
В разнообразных электрических ручных инструментах (дрелях, перфораторах, лобзиках и так далее) индуктивная составляющая мощности достаточно мала. Для них принято считать cos ϕ≈0,96÷0,97. Этот показатель достаточно близок к единице, поэтому его, практически, никогда не указывают в технических характеристиках.
Для мощных электродвигателей, люминесцентных ламп и сварочных трансформаторов cos ϕ≈0,5÷0,82. Этот коэффициент мощности необходимо учитывать, например, при выборе диаметра питающих проводов, чтобы они не нагрелись, и не сгорела их изоляция.
Измерение Cos φ методом одного амперметра Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»
Расчёт параметров симметрирующего устройства в тяговой системе электроснабжения переменного тока при изменяющейся нагрузке
Применяемые на практике методы измерения угла сдвига фаз 9 >и коэффициента мощности Соэср требуют включения различных .приборов, встречающихся сравнительно редко. Чаще всего производятся измерения по ваттметрам, вольтметру и амперметру, коэффициент же мощности вычисляется по уравнению
Реже используют показания двух ваттметров, включенных по -схеме Арона, с вычислением по уравнению
с дальнейшим переходом к Cos ср. Еще реже (из-за дефицитности м дороговизны приборов) используются непосредственные отсчеты но фазометрам.
Помимо необходимости иметь точные приборы, часто отсутствующие там, где требуется произвести измерение Cos ср, их необходимо еще включать в сеть. При этом, для включения ампермет-ровых обмоток приборов, требуется производить рассечку проводов, что в большинстве случаев, может быть выполнено только при выключенной сети.
Имея в виду, что наиболее распространенными приборами являются простые электромагнитные амперметры, включенные на предприятиях уже почти в всех установках, или же могущие быть легко установленными заранее во всех местах, где это потребуется^ необходимо иметь такой способ измерения Cos
В настоящей статье дается описание нового метода измерения* Cos? в цепях трехфазного тока, имеющего чрезвычайную простоту и требующего только одного самого простого амперметра. Этот амперметр может быть даже очень неправильным, лишь бы только-его ошибки были приблизительно пропорциональны показанию.
При простоте применения этого метода измерений и достаточна точных результатах, можно предполагать, что он получит большое распространение в тех случаях, где не требуется большой точности.
Предположим, что сеть трехфазного тока, изображенная на чертеже Í, имеет симметричные фазовые напряжения, что соответствует равенству линейных напряжений. Рас-£ полагая на диаграмме (черт. 2) вектор фазового напряжения первой фазы вертикально* силу тока Jx этой фазы, показываемую амперметром, можно представить в виде комплекса
где у — угол сдвига тока по отношению к фазовому напряжению, взятый положительным для индуктивной нагрузки.
Если теперь между проводами этой фазы и соседней (например, отстающей 2-й фазы) вставить
дополнительное омическое сопротивление R0> то показания амперметра изменятся, т. к. через него будет проходить и ток нагрузки и ток реостата. Последний ток будет находиться в фазе с линейным напряжением V12 и будет опережать фазовое напряжение на угол, равный 30°. Представляя этот ток в комплексной форме
м складывая с током нагрузки, получаем ток, показываемый в этом случае амперметром
Если теперь то же сопротивление переключить между другими «фазами, т. е. включить его в опережающую фазу, то при равенстве -линейных напряжений ток в этом сопротивлении останется прежней величины, но изменит свой сдвиг по отношению к фазовому напряжению. Так как этот ток будет в фазе с напряжением
Измеритель коэффициента мощности 0.5-1-0.5 Cos/f аналоговый, стрелочный – АС Энергия
Средние по cos φ фазометры могут снизить погрешность за счет определения средней величины за несколько периодов Т контролируемого сигнала. Структура цифрового прибора средней величины имеет отличия от структуры дискретного счета наличием дополнительного селектора времени ВС2, генератора импульсов ГИ, создателя дискретных импульсов ФИ.
В данном случае преобразователь фазового сдвига в группе импульсов U5 вмещает в себя генератор ГИ и селектор времени ВС1. За градуированный диапазон времени Тк, который значительно больше Т, несколько групп импульсов поступают на устройство, на его выходе образуется несколько групп, что требуется для получения среднего результата.
Время импульсов U6 кратна Т0, так как создатель импульсов ФИ действует по принципу разделения частоты с определенным коэффициентом. Сигнальные импульсы U6 открывают селектор времени ВС2. В результате на вход поступает несколько групп импульсов. Разрешающая возможность прибора зависит от кратности U6.
На отклонения в показаниях фазометра влияет малая точность фиксации фазного сдвига во время перехода сигналов через нули. Однако такие погрешности уменьшаются при получении среднего результата за период Тк, который намного выше периода входных сигналов.
По числу фаз фазометры делятся на:
Эти приборы по устройству практически не отличаются, кроме того, что в 1-фазном фазометре подвижные рамки находятся под прямым углом, а в 3-фазном под 60 градусов.
Щитовые фазометры применяются для контроля технологических процессов. Они бывают цифровыми или стрелочными. Обе модели хорошо выполняют свои функции. Однако для работников удобнее работать со стрелочным прибором из-за его наглядности.
Лабораторные фазометры применяются для запуска и наладки электроустановок, также для ремонта и настройки аппаратуры в радиоэлектронике.
В инновационных измерительных цифровых комплексах для настройки оборудования чаще всего приборы изготавливаются цифровые. Они входят в устройство одного универсального прибора, который определяет сразу несколько параметров.
