Mi az a teljesítménytényező (kosinusz Phi)

Egy természetes személy hatványtényezője (phi koszinusz) a következő. Mint ismeretes, egy váltakozó áramú áramkörben általában háromféle terhelés vagy háromféle teljesítmény létezik (háromféle áram, háromféle ellenállás). Az aktív P, a reaktív Q és a teljes C teljesítmény az aktív r-hez, a reaktív x-hez és a teljes z ellenálláshoz kapcsolódik.

Az elektrotechnika során ismert, hogy az ellenállást aktívnak nevezik, amelyben az áram áthaladásakor hő szabadul fel. Az aktív ellenállás a dPn aktív teljesítményveszteséghez kapcsolódik, amely egyenlő az áram és az ellenállás szorzatának négyzetével dPn = Az2r W

Reaktancia amikor áram folyik rajta, nem okoz veszteséget. Ez az ellenállás az L induktivitásnak, valamint a C kapacitásnak köszönhető.

Az induktív és a kapacitív ellenállás kétféle reaktancia, és a következő képletekkel fejezik ki:

• reaktancia vagy induktív ellenállás,

• kapacitív ellenállás vagy kapacitás,

Ekkor x = xL — НС° С… Például, ha az áramkörben xL= 12 Ohm, xc = 7 Ohm, akkor az áramkör reaktanciája x = xL — NSc= 12 — 7 = 5 Ohm.

Rizs. 1. Illusztrációk a koszinusz «phi» lényegének magyarázatára: a — r és L soros kapcsolásának áramköre váltóáramú áramkörben, b — ellenállási háromszög, c — teljesítmény háromszöge, d — teljesítmény háromszöge különböző értékű ​aktív teljesítményű.

A z impedancia magában foglalja az ellenállást és a reaktanciát. Az r és L soros összekötésére (1. ábra, a) egy ellenállás-háromszöget ábrázolunk grafikusan.

Ha ennek a háromszögnek az oldalait megszorozzuk azonos áramerősség négyzetével, akkor az arány nem változik, hanem az új háromszög egy kapacitásháromszög lesz (1. ábra c). További részletek itt – Ellenállások, feszültségek és teljesítmények háromszögei

A háromszögből látható, hogy egy váltakozó áramú áramkörben általában három teljesítmény fordul elő: aktív P, reaktív Q és teljes S.

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

Az aktív teljesítményt munkateljesítménynek nevezhetjük, azaz "fűt" (hőkibocsátás), "világít" (elektromos világítás), "mozog" (elektromos motorhajtások) stb. Mérése ugyanúgy történik, mint az állandó teljesítmény. , wattban.

Fejlett aktív teljesítményb teljesen nyomtalanul elfogy a vevőkben és az ólomvezetékekben fénysebességgel – szinte azonnal. Ez az aktív teljesítmény egyik jellemző tulajdonsága: amennyi keletkezik, annyit fogyaszt.

A Q meddőteljesítmény nem kerül felhasználásra, és az elektromágneses energia rezgését jelenti egy elektromos áramkörben.Az energia áramlása a forrásból a vevőbe és fordítva összefügg a vezetékeken áthaladó áram áramlásával, és mivel a vezetékek aktív ellenállással rendelkeznek, veszteségek vannak bennük.

Így meddőteljesítménnyel nem munkát végeznek, hanem veszteségek keletkeznek, amelyek azonos aktív teljesítmény esetén minél nagyobb, annál kisebb a teljesítménytényező (cosphi, koszinusz «phi»).

Egy példa. Határozza meg a teljesítményveszteséget egy rl = 1 ohm ellenállású vezetékben, ha P = 10 kW teljesítményt adnak át rajta 400 V feszültségen egyszer cosphi1 = 0,5, másodszor cosphi2 = 0,9 esetén.

Válasz. Áram az első esetben I1 = P / (Ucosphi1) = 10/(0,4•0,5) = 50 A.

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

A második esetben az aktuális Az1 = P / (Ucosphi2) = 10/(0,4•0,9) = 28 A.

Teljesítményveszteség dP2 = Az22rl = 282•1 = 784 W = 0,784 kW, azaz. a második esetben a teljesítményveszteség 2,5 / 0,784 = 3,2-szer kisebb, csak mert a cosfi érték magasabb.

A számítás egyértelműen azt mutatja, hogy minél nagyobb a «phi» koszinusz értéke, annál kisebb az energiaveszteség, és annál kevésbé kell színesfémeket elhelyezni új berendezések telepítésekor.

A «phi» koszinusz növelésével három fő célunk van:

1) elektromos energia megtakarítás,

2) színesfémek megtakarítása,

3) a generátorok, transzformátorok és általában a váltakozó áramú motorok beépített teljesítményének maximális kihasználása.

Az utolsó körülményt megerősíti, hogy például ugyanabból a transzformátorból minél nagyobb aktív teljesítményt lehet nyerni, annál nagyobb a cosfi felhasználók értéke.Tehát egy Sn= 1000 kVa névleges teljesítményű transzformátorból cosfi1 = 0,7 mellett P1 = Снcosfie1 = 1000 • 0,7 = 700 kW, cosfi2 = 0,95 R2 = Сncosfi2 = 1000 • = 9 aktív teljesítményt kaphat. kW.

Mindkét esetben a transzformátor teljes terhelése 1000 kVA. Az indukciós motorok és az alulterhelésű transzformátorok az alacsony teljesítménytényező okai a gyárakban. Például egy indukciós motor alapjáraton a cosfixx értéke körülbelül 0,2, míg sfin névleges teljesítményre terhelve 0,85.

A nagyobb áttekinthetőség érdekében vegyünk egy hozzávetőleges teljesítmény háromszöget egy indukciós motorhoz (1. ábra, d). Üresjárati üzemmódban az indukciós motor a névleges teljesítmény körülbelül 30%-ának megfelelő meddőteljesítményt vesz fel, míg az ebben az esetben felhasznált aktív teljesítmény körülbelül 15%. Ezért a teljesítménytényező nagyon alacsony. A terhelés növekedésével az aktív teljesítmény növekszik, és a meddőteljesítmény kismértékben változik, és így a cosfi nő. Bővebben itt olvashat róla: Meghajtó teljesítménytényező

A cosfi értékét növelő fő tevékenység a teljes termelési kapacitással való működés. Ebben az esetben az aszinkron motorok a névleges értékekhez közeli teljesítménytényezőkkel működnek.

A teljesítménytényező-javító tevékenységek két fő csoportra oszthatók:

1) nem igényel kiegyenlítő berendezéseket, és minden esetben megfelelő (természetes módszerek);

2) kompenzáló eszközök (mesterséges módszerek) használatával kapcsolatos.

Kondenzációs egység a teljesítménytényező növelésére

Az első csoport tevékenységei a jelenlegi irányelvek szerint a technológiai folyamat racionalizálását jelentik, ami a berendezések energetikai üzemmódjának javításához és a teljesítménytényező növeléséhez vezet. Ugyanezek az intézkedések magukban foglalják egyes aszinkron motorok helyett szinkronmotorok használatát (a hatékonyság növelése érdekében aszinkron motorok helyett szinkronmotorok telepítése javasolt).

Olvass még erről a témáról: AC tápegység és teljesítményveszteségek