Активный и реактивный токи, протекающие в кабеле, складываются в общий ток, который измеряется амперметром. Отношение активной мощности к кажущейся мощности называется коэффициентом мощности. Для облегчения технических расчетов коэффициент мощности выражается как косинус условного угла «фи» (cosφ).
Коэффициент мощности (cos φ, косинус фи ), Полная (кажущаяся), активная и реактивная мощность электродвигателя=электромотора и не только его. Коэффициент мощности для трехфазного электродвигателя.
Примечание: сети 0,4 кВ и подстанции 6 (10) кВ/0,4 кВ при расчете коррекции коэффициента мощности. Расчет коррекции коэффициента мощности в сетях 0,4 кВ. Как рассчитать мощность установки для электросети 0,4 кВ? Все электрические сети 0,4 кВ для события баланса предельного имущества, обычно определяемого наличием или отсутствием собственных нагрузок 6/10 кВ, можно условно разделить на содержащие подстанции 6 (10) кВ/0,4 кВ и на стороне низкого напряжения ТП, что определяет выбор метода, способа расчета коррекции коэффициента мощности и выбор средств коррекции коэффициента мощности. Так что для сетей с:
- подстанциями 6 (10) кВ/0.4 кВ при малом объеме нелинейных нагрузок может быть целесообразной компенсация по стороне высшего напряжения;
- нагрузками 6/10 кВ необходимо учитывать, что для этих нагрузок реактивная мощность должна передаваться из сети 6 (10) кВ, т.е. при интеграции устройств коррекции коэффициента мощности по стороне низшего напряжения ТП 6/10 кВ нужно задействовать способ индивидуальной или групповой компенсации.
Далекий от электротехники, но весьма наглядный пример
Чтобы объяснить, как угол ϕ (точнее, его косинус) влияет на мощность, рассмотрим пример, не имеющий отношения к электротехнике. Предположим, нам нужно переместить вагон, стоящий на рельсах. Чтобы облегчить эту операцию, мы прикрепляем веревку к его переднему концу.
Если мы тянем веревку прямо по направлению движения, то для перемещения тележки нужно приложить относительно небольшую силу. Но если мы встанем сбоку от рельсов и потянем за веревку вбок, нам придется приложить гораздо больше усилий, чтобы сдвинуть вагон с той же скоростью. И чем больше угол (ϕ) между направлением движения и приложенной силой, тем больше «силы» от нас требуется.
Читайте также: Виды и применение монтажных кабелей.
Типы и виды кабельных жгутов и кабельных сборок. То есть, увеличение угла ϕ приводит к увеличению расхода энергии (при одинаково выполненной работе).
Сдвиг фаз между напряжением и током
При использовании переменного тока происходит то же самое. В случае активной нагрузки (например, чайник или лампа накаливания) переменное напряжение (U) и ток (I) полностью совпадают по фазе и достигают максимальных значений одновременно. В этом случае мощность потребителя тока может быть рассчитана по формуле P=U-I.
Для сети переменного тока работающий электродвигатель, такой как в стиральной машине, является составной нагрузкой, содержащей активный и индуктивный элементы. При подаче напряжения на такое устройство оно практически сразу появляется на обмотках. Однако ток задерживается (из-за эффекта индукции). Другими словами, между ними существует так называемый фазовый сдвиг, который мы называем ϕ.
В отличие от этого, при активной емкостной нагрузке переменный ток протекает непосредственно через конденсатор, а напряжение ϕ находится за конденсатором.
Коэффициент мощности (PF= power factor, cos φ, косинус фи ), Полная (кажущаяся), активная и реактивная мощность электродвигателя=электромотора и не только его. Одно- и трехфазные нагрузки
На этикетках многих электродвигателей (электромоторов и т.д.) активная мощность указывается в ваттах и cosφ / или λ / или PF. Значение этих указаний см. ниже.
Мы предполагаем, что переменное напряжение в сети является синусоидальным, хотя все приведенные ниже аргументы также применимы ко всем гармоникам, отдельным от других периодических напряжений.
- угол φ -это угол между фазой напряжения и фазой тока, называемый еще сдвигом фаз, при этом, если ток отстаёт от напряжения, сдвиг фаз считается положительным, если опережает его, то отрицательным
- величина sin φ для значений φ от 0 до плюс 90° является положительной величиной. Величина sin φ для значений φ от 0 до -90° является отрицательной величиной
- если sin φ>0, то нагрузка имеет активно-индуктивный характер (электромоторы, трансформаторы, катушки. ) — ток отстает от напряжения
- если sin φ
- Все соотношения между P, S и Q определяются теоремой Пифагора и элементарными тригонометрическими тождествами для прямоугольного треугольника
Реактивная мощность Q (реактивная мощность) выражается в реактивных вольт-амперах (вар, var) и является электромагнитной мощностью, накопленной в приемнике и отдаваемой обратно в сеть схемой системного генератора. Реактивная мощность в идеале не совершает никакой работы, т.е. название вводит в заблуждение. Взглянув на иллюстрацию, легко догадаться об этом:
Сам термин активная и реактивная мощность относится к устройствам переменного тока (приемникам). Оно не имеет большого значения = оно никогда не упоминается для приемников постоянного тока, потому что связанные с ним эффекты малы (пренебрежимо малы) и относятся только к временным эффектам включения/выключения.
Известно, что каждая система имеет емкость и индуктивность = это своего рода колебательный контур. Переменный ток берет энергию из электромагнитного поля этой цепи в одной фазе, а в противоположной фазе эта энергия возвращается в генератор (сеть). Это создает 3 проблемы в РФ (для поставщика электроэнергии!).
- Хотя теоретически, при нулевых сопротивлениях передачи, на выработку реактивной мощности не тратится мощность генератора, но практически для передачи реактивной мощности по сети требуется дополнительная, активная мощность генератора (потери передачи).
- Сеть должна пропускать и активные и реактивные токи, т.е иметь запас по пропускным характеристикам.
- Генератор мог бы, выдавая те же ток и напряжение, поставлять потребителю электроэнергии больше активной мощности.
Конечно, мы хотели бы ввести величину, характеризующую степень линейности нагрузки. И такая величина вводится под названием коэффициента мощности («косинус фи», power factor, PF), как отношение активной мощности к полной мощности, естественно в 2-х формах одновременно, в РФ это:
It-Technology, Электрик и специалист по электронике.
Задавайте вопросы по теме «Специалист по модернизации энергетики».
Коэффициент мощности (cos φ, косинус фи ), полная (кажущаяся), активная и реактивная мощность электродвигателя и не только электродвигателя. Таблицы Реактивная мощность Реактивная мощность Q измеряется в вольт-амперах реактивной величины и представляет собой электромагнитную мощность, накопленную колебательным контуром системы и отданную в сеть. Спрашивайте, я буду на связи!
Косинус фи в электротехнике — это. Коэффициент мощности
На этикетках многих электродвигателей (электромоторов и т.д.) активная мощность указывается в ваттах и cosφ / или λ / или PF. Значение этих указаний см. ниже.
Мы предполагаем, что переменное напряжение в сети является синусоидальным, хотя все приведенные ниже аргументы также применимы ко всем гармоникам, отдельным от других периодических напряжений.
Полная или кажущаяся мощность S измеряется в вольт-амперах (ВА) и является произведением переменных напряжений и токов системы. Удобно рассматривать полную мощность в цепи переменного тока как комплексное число, так что активная мощность является его действительной частью, а реактивная мощность — мнимой.
- угол φ -это угол между фазой напряжения и фазой тока, называемый еще сдвигом фаз, при этом, если ток отстаёт от напряжения, сдвиг фаз считается положительным, если опережает его, то отрицательным
- величина sin φ для значений φ от 0 до плюс 90° является положительной величиной. Величина sin φ для значений φ от 0 до -90° является отрицательной величиной
- если sin φ>0, то нагрузка имеет активно-индуктивный характер (электромоторы, трансформаторы, катушки. ) — ток отстает от напряжения
- если sin φ
- Все соотношения между P, S и Q определяются теоремой Пифагора и элементарными тригонометрическими тождествами для прямоугольного треугольника
Реактивная мощность Q (реактивная мощность) измеряется в вольт-амперах реактивной мощности (вар, var) и представляет собой электромагнитную мощность, накопленную колебательным контуром системы и возвращаемую в сеть. Реактивная мощность в идеале не совершает никакой работы, т.е. название вводит в заблуждение. Взглянув на иллюстрацию, легко догадаться об этом:
Сам термин активная и реактивная мощность относится к устройствам переменного тока (приемникам). Оно не имеет большого значения = оно никогда не упоминается для приемников постоянного тока, потому что связанные с ним эффекты малы (пренебрежимо малы) и относятся только к временным эффектам включения/выключения.
Известно, что каждая система имеет емкость и индуктивность = это своего рода колебательный контур. Переменный ток берет энергию из электромагнитного поля этой цепи в одной фазе, а в противоположной фазе эта энергия возвращается в генератор (сеть). Это создает 3 проблемы в РФ (для поставщика электроэнергии!).
- Хотя теоретически, при нулевых сопротивлениях передачи, на выработку реактивной мощности не тратится мощность генератора, но практически для передачи реактивной мощности по сети требуется дополнительная, активная мощность генератора (потери передачи).
- Сеть должна пропускать и активные и реактивные токи, т.е иметь запас по пропускным характеристикам.
- Генератор мог бы, выдавая те же ток и напряжение, поставлять потребителю электроэнергии больше активной мощности.
- Если необходимо скорректировать реактивную составляющую, то следует включить в цепь реактивный элемент, действующий противоположно уже функционирующему прибору. Для компенсации работы асинхронного двигателя, для примера индуктивной нагрузки, в параллель включается конденсатор. Для компенсации синхронного двигателя подключается электромагнит.
- Если необходимо скорректировать проблемы нелинейности в схему вводят пассивный корректор коэффициента cosφ, к примеру, это может быть дроссель с высокой индуктивностью, подключаемый последовательно с нагрузкой.
It-Technology, Электрик и специалист по электронике.
Задавайте вопросы по теме «Специалист по модернизации энергетики».
Реактивная и активная мощность: определение, формула расчета, измерение Основное различие между емкостными и индуктивными реактивными нагрузками заключается в емкости и индуктивности, которые стремятся накапливать энергию, а затем возвращать ее в сеть. Спрашивайте, я буду на связи!
Коэффициент мощности (PF power factor, cos φ, косинус фи ), Полная (кажущаяся), активная и реактивная мощность электродвигателя электромотора и не только его. Одно- и трехфазные нагрузки — Инженерный справочник / Технический справочник ДПВА / Таблицы для инженеров (ex DPVA-info)
Значение cos ϕ обычно указывается на этикетках приборов, но если необходимо измерить его на практике, можно использовать специальный спектрометр. Цифровой вольтметр также может легко выполнить эту задачу.
Если результирующий cosφ достаточно мал, его можно практически компенсировать. В основном это делается путем интеграции в схему дополнительных приборов.
Мощность — это один из самых важных показателей электрических устройств. Поэтому знать, что это такое и как его рассчитать, полезно не только для студентов и специалистов по технологиям, но и для всех нас.
Расчет падения напряжения для длины кабеля в электрических сетях
Что такое коэффициент трансформации?
Сколько электроэнергии потребляют бытовые приборы, как рассчитать, таблица
It-Technology, Электрик и специалист по электронике.
Задавайте вопросы по теме «Специалист по модернизации энергетики».
3.2 Выбор количества и номинала сетевых трансформаторов, включая коррекцию коэффициента мощности Мы предполагаем, что переменное напряжение в сети является синусоидальным, хотя все следующие соображения также применимы ко всем гармоникам и другим периодическим напряжениям. Спрашивайте, я буду на связи!
Тангенс фи через косинус фи
Предположим, вы купили компрессор для полива растений или электродвигатель для циркулярной пилы. Помимо важнейших технических данных (таких как потребляемая мощность, рабочее напряжение и частота вращения), в инструкции по эксплуатации вы можете найти такой непонятный параметр, как косинус фи (cos ϕ). Эту информацию вы также найдете на фирменной табличке на корпусе. В нашей статье мы постараемся простым и понятным языком объяснить, как тригонометрическая функция (которую мы знаем со школьной парты) влияет на работу всех бытовых приборов и почему она называется коэффициентом мощности.
Важно: Вся следующая информация относится только к сети переменного тока.
Далекий от электротехники, но весьма наглядный пример
Чтобы объяснить, как угол ϕ (точнее, его косинус) влияет на мощность, рассмотрим пример, не имеющий отношения к электротехнике. Предположим, нам нужно переместить вагон, стоящий на рельсах. Чтобы облегчить эту операцию, мы прикрепляем веревку к его переднему концу.
Если мы тянем веревку прямо по направлению движения, то для перемещения тележки нужно приложить относительно небольшую силу. Но если мы встанем сбоку от рельсов и потянем за веревку вбок, нам придется приложить гораздо больше усилий, чтобы сдвинуть вагон с той же скоростью. И чем больше угол (ϕ) между направлением движения и приложенной силой, тем больше «силы» от нас требуется.
Заключение. То есть, увеличение угла ϕ приводит к увеличению расхода энергии (при одинаковой работе).
Сдвиг фаз между напряжением и током
При использовании переменного тока происходит то же самое. В случае активной нагрузки (например, чайник или лампа накаливания) переменное напряжение (U) и ток (I) полностью совпадают по фазе и достигают максимальных значений одновременно. В этом случае мощность потребителя тока может быть рассчитана по формуле P=U-I.
Для сети переменного тока работающий электродвигатель, такой как в стиральной машине, является составной нагрузкой, содержащей активный и индуктивный элементы. При подаче напряжения на такое устройство оно практически сразу появляется на обмотках. Однако ток задерживается (из-за эффекта индукции). Другими словами, между ними существует так называемый фазовый сдвиг, который мы называем ϕ.
В отличие от этого, при активной емкостной нагрузке переменный ток протекает непосредственно через конденсатор, а напряжение ϕ находится за конденсатором.
Треугольник мощностей
Коэффициент мощности (PF) — это отношение полезной активной мощности (P) к полной полезной мощности (S). Чтобы показать, как фазовый сдвиг влияет на ПФ, мы используем так называемый силовой треугольник. И здесь требуется минимальное знание тригонометрии из средней школы.
Из теории правильных треугольников мы все знаем, что cos ϕ=P/S. То есть, косинус фи — это коэффициент мощности (КМ), который показывает, какая часть общей мощности (S= U-I) фактически необходима для данной нагрузки. Чем больше реактивная составляющая Q, тем меньше полезная мощность P. Для расчета активной мощности необходимо сумму S умножить на косинус фи: P= S-cos ϕ.
Косинус фи (cos φ) — Коэффициент мощности
На табличках двигателей и некоторых других устройств можно найти непонятный параметр косинус фи (cos φ). Что означает этот параметр, кратко объясняется в этой статье. Косинус фи (cos φ) часто называют «коэффициентом мощности». Это почти то же самое, если ток имеет правильную синусоидальную форму. Иногда λ используется для коэффициента мощности, это значение выражается в процентах или PF.
Условные обозначения
P — активная мощность S — полная мощность Q — реактивная мощность, U — напряжение I — ток.
Что такое Косинус фи (cos φ) — «Коэффициент мощности»
Косинус phi (cos φ) — это косинус угла между фазой напряжения и фазой тока. Для активной нагрузки фаза напряжения совпадает с фазой тока, φ (между фазами) равен 0 (нулю). Как мы знаем, cos0=1. Другими словами, при активной нагрузке коэффициент мощности равен 1 или 100%.
Активная нагрузка
При емкостной или индуктивной нагрузке фаза тока не совпадает с фазой напряжения. Это приводит к «сдвигу фаз». При индуктивной или активно-индуктивной нагрузке (с катушками: двигатели, дроссели, трансформаторы) фаза тока отстает от фазы напряжения. При емкостной нагрузке (конденсаторе) фаза тока предшествует фазе напряжения. Потому что тогда косинус фи (cos φ) равен коэффициенту мощности, но так как S=U*I. Посмотрите на диаграммы ниже. Здесь φ равен 90 косинус фи (cosφ)=0 (ноль).
Емкостная нагрузка
Индуктивная нагрузка
Для простоты попробуем рассчитать мощность, приняв максимальное значение напряжения равным 1 (100%), при котором ток равен 0 (нулю) или их произведение, т.е. мощность равна 0 (нулю). И наоборот, напряжение равно нулю, когда ток максимален. Поэтому полезная активная мощность равна 0 (нулю).
Коэффициент мощности — это отношение полезной активной мощности к полной мощности, т.е. cosφ=P/S.
Треугольник мощностей
Посмотрите на треугольник власти. Вспомните тригонометрию (это что-то из математики), здесь она пригодится.
Q =U x I x sin φ
На практике. Если вы подключите асинхронный двигатель к сети без нагрузки. Напряжение вроде бы есть, ток, если его измерить, тоже есть, но при этом никакой полезной работы не совершается. Следовательно, активная мощность минимальна. При увеличении нагрузки двигателя сдвиг фаз начинает уменьшаться, и, следовательно, косинус фи (cos φ) увеличивается, как и активная мощность.
К счастью, измерители активной мощности регистрируют только соответствующую активную мощность. Поэтому вам не придется переплачивать за общую мощность.
Однако реактивная мощность имеет существенный недостаток, так как она излишне нагружает сеть и тем самым вызывает потери.
Что такое коэффициент мощности, косинус фи и тангенс фи
Одним из важнейших свойств электроприборов является мощность. Поэтому желательно знать, что такое коэффициент мощности и как он рассчитывается. Это помогает не только оценить эффективность потребления электроэнергии, но и правильно организовать работу электроприбора.
Виды мощности
В цепи переменного тока действуют три силы: активная, реактивная и кажущаяся. Активная мощность называется полезной или активной мощностью. Это связано с тем, что он используется для полезной работы. Обычно она преобразуется в другие виды электроэнергии.
Реактивная мощность не теряется во время работы устройства, а просто переходит из одной формы в другую. Устройствам, работающим на электромагнитном поле, необходима эта энергия.
Примером может служить резонансная цепь с катушкой и конденсатором, предполагая, что удельное сопротивление элементов пренебрежимо мало. Другим примером является трансформатор. В трансформаторе ток и напряжение передаются через сердечник под действием колеблющегося электромагнитного поля.
Полная мощность может быть определена путем векторного сложения активной и реактивной составляющих.
Что такое коэффициент мощности
Иногда важно понять, сколько энергии расходуется на полезную работу. Для этого необходимо знать активную и реактивную мощность рассматриваемого электрического устройства. Затем он используется для определения кажущейся мощности.
В электротехнике для определения мощности в цепи постоянного тока используется следующая зависимость:
В цепи переменного тока расчет необходимого значения более сложен. Необходимо учитывать, что изменения напряжения и тока не совпадают по времени. При емкостной нагрузке ток мчится впереди напряжения, а при индуктивной нагрузке он отстает.
Поэтому при расчете мощности принято использовать фактические значения тока и напряжения. В этом случае предполагается постоянное значение тока и напряжения, которое выделяет одинаковое количество тепла в активном резисторе при этих значениях.
В таких случаях, конечно, можно рассчитать и мгновенную мощность. Для этого нужно просто перемножить мгновенные значения тока и напряжения. Однако эта величина не учитывает сильную инерционность энергетических процессов, поэтому расчет значений имеет ограниченное применение.
Для определения коэффициента активной мощности активная мощность делится на кажущуюся мощность. Этот фактор может быть использован для оценки эффективности рассматриваемого технического решения. Соотношение между реактивной и активной мощностью определяет тангенс «phi».
Определение коэффициента мощности
В электродвигателе, а также в трансформаторе для его работы необходимо создать магнитное поле. Это поле в цепи переменного тока колеблется синусоидально, при этом соответствующая энергия течет от генератора к токоприемнику в течение половины периода и возвращается к генератору в течение следующей половины периода. Эта энергия называется реактивной энергией. Этот ток протекает в виде дополнительного тока, который отстает от напряжения, как показано на рисунке 1, кривая c. Этот ток, текущий туда и обратно от генератора к приемнику, не производит никакой полезной работы, а только вызывает дополнительный нагрев кабелей, т.е. дополнительные потери активной энергии. Активный и реактивный токи, протекающие в кабеле, складываются вместе и дают общий ток, который измеряется амперметром. Произведение полного тока и напряжения называется полной мощностью.
Отношение активной мощности к кажущейся мощности называется коэффициентом мощности. Для упрощения технических расчетов коэффициент мощности выражается как косинус относительного «фи» (cos φ ).
В случае переменной нагрузки необходимо определить средний коэффициент мощности за определенный период времени. Для определения коэффициента мощности средневзвешенное значение tan φ определяется из измеренных значений счетчиков активной и реактивной мощности за весь период, в течение которого потреблялась энергия.
Деление потребляемой реактивной мощности на потребляемую активную мощность дает значение, называемое тангенсом «phi»:
tg φ = Вт реактивная / Вт активная
Определив tan φ ср, можно определить значение cos φ.
Значение коэффициента мощности можно также определить по измеренным значениям вольтметра, амперметра и ваттметра, используя следующие формулы:
для однофазного тока, cos φ = P/UI
для трехфазного тока, cos φ = P/ ( 1, 73U lin I lin).
Рисунок 1: Фазовый сдвиг между током и напряжением: a — кривая напряжения, b — кривая активного тока, c — кривая емкостного тока, d — кривая индуктивного тока.
Коэффициент мощности можно определить с помощью спектрометра. Подробнее об этом читайте здесь: Как измерить коэффициент мощности
Определить коэффициент мощности отдельных нагрузок или участков сети с небольшими колебаниями нагрузки можно с помощью фазометров или ваттметров. Однако эти методы сложны, поскольку требуют прерывания цепей, а для больших установок необходима интеграция трансформаторов тока.
Для измерения cos f без разрыва цепи используется метод с применением клеммного измерителя D90.
Клеммный измеритель D90
В трехфазных цепях с симметричной нагрузкой мощность измеряется в одной фазе. Для этого магнитный сердечник удерживающего соленоида охватывает один из сетевых проводников, клемма генератора параллельной цепи подключается к той же фазе, а другая — к нейтрали. Затем с помощью зажима Ts91 или Ts4505 измерьте фазный ток и фазное напряжение.
Коэффициент мощности рассчитывается по следующей формуле: cos φ = P/UI
Важно обращать внимание на меры безопасности при работе с клеммметром.
Чтобы уменьшить индуктивный характер реактивной составляющей, в нагрузку вводится емкостная составляющая, которая имеет положительный сдвиг фаз между напряжением и током (ток опережает напряжение). Это достигается путем подключения конденсаторов с необходимой емкостью параллельно нагрузке. В результате происходит компенсация, и нагрузка со стороны сети становится активной с небольшой частью реактивной составляющей.
Как компенсируют реактивную составляющую мощности?
Читайте также: Устройства защиты двигателя от сверхтока
Установка компенсации в контакторах
Важно, чтобы не было чрезмерной компенсации. Это означает, что даже после компенсации коэффициент мощности не должен быть больше 0,98-0,99, а характеристика мощности по-прежнему должна быть индуктивной. Кроме того, компенсация происходит постепенно (трехфазные конденсаторы активируются контакторами).
Конденсатор коррекции коэффициента мощности
Однако компенсация реактивной мощности не очень полезна для конечного потребителя. Он полезен только тогда, когда крупные сети передачи «забиты» реактивной мощностью, что снижает их пропускную способность.
Поэтому коррекция коэффициента мощности является вопросом энергосбережения — она экономит расход топлива на электростанциях и выработку бесполезной реактивной мощности, которая в конечном итоге преобразуется в тепло и выбрасывается в атмосферу.
Компании учитывают потребление как активной, так и реактивной энергии, а минимальный коэффициент мощности, который должен быть достигнут, определяется при заключении договора. Если коэффициент мощности снижен, в счет включается более высокий коэффициент.
Коэффициент мощности (PF) — это отношение мощности: активной полезной нагрузки (P) к общей мощности (S). Чтобы показать, как фазовый сдвиг влияет на ПФ, мы используем так называемый силовой треугольник. И здесь требуется минимальное знание тригонометрии из средней школы.
Треугольник мощностей
Коэффициент мощности (PF) — это отношение полезной активной мощности (P) к полной полезной мощности (S). Чтобы показать, как фазовый сдвиг влияет на ПФ, мы используем так называемый силовой треугольник. И здесь требуется минимальное знание тригонометрии из средней школы.
Из теории правильных треугольников мы все знаем, что cos ϕ=P/S. То есть, косинус фи — это коэффициент мощности (КМ), который показывает, какая часть общей мощности (S= U-I) фактически необходима для данной нагрузки. Чем больше реактивная составляющая Q, тем меньше полезная мощность P. Для расчета активной мощности необходимо сумму S умножить на косинус фи: P= S-cos ϕ.
