Что такое косинус фи

Коэффициент мощности cos φ: определение, назначение, физический смысл

что такое косинус фи

Коэффициент мощности – это скалярная физическая величина, показывающая насколько рационально потребителями расходуется электрическая энергия. Другими словами, коэффициент мощности описывает электроприемники с точки зрения присутствия в потребляемом токе реактивной составляющей.

В этой статье мы рассмотрим физическую сущность и основные методы определения cos φ.

Математически cos φ

Математически cos φ определяется как отношение активной мощности к полной или равен отношению косинуса этих величин (отсюда и название параметра).

Величина коэффициента мощности может изменяться в интервале 0 — 1 (либо в диапазоне 0 — 100%). Чем ближе его величина к 1, тем лучше, поскольку при величине cos φ = 1 – потребителем реактивная мощность не потребляется (равняется 0), следовательно, меньше потребляемая полная мощность в общем.

Низкий cos φ указывает на то, что на внутреннем сопротивлении потребителя выделяется повышенная реактивная мощность.

Когда токи / напряжения являются идеальными сигналами синусоидальной формы, то коэффициент мощности составляет 1.

В энергетике для коэффициента мощности используются следующие обозначения cos φ либо λ. В случае если для определения коэффициента мощности используется λ, его значение выражают в %.

Геометрически коэффициент мощности можно изобразить, как косинус угла на векторной диаграмме между током, напряжением между током, напряжением. В связи с чем при синусоидальной форме токов и напряжений величина cos φ совпадает с косинусом угла, от которого отстают эти фазы.

Короткое видео о кратким объяснением, что такое коэффициент мощности:

Повышение коэффициента мощности

Значение коэффициента мощности рассчитывают при проектировании сетей. Поскольку низкое его значение является следствием увеличения величины общих потерь электроэнергии. Для его увеличения в сетях используют различные способы коррекции, повышая его значение до 1.

Повышение cos φ преследует 3 основные задачи:

  1. снижение потерь электроэнергии;
  2. рациональное использование цветных металлов на создание электропроводящей аппаратуры;
  3. оптимальное использование установленной мощности трансформаторов, генератор и прочих машин переменного тока.

Технически коррекция реализуется в виде введения различных дополнительных схем на вход устройств.

Эта техника требуется для равномерного использования мощности фазы, устранения перегрузок нулевого провода 3-х-фазной сети, и является обязательной для импульсных источников питания, установленной мощностью 100 Вт и более.

Помимо этого, компенсация позволяет обеспечить отсутствие всплесков потребляемого тока на пике синусоиды, равномерную нагрузку на питающую линию.

Основные способы коррекции cos φ

1. Коррекция реактивной составляющей мощности производится путём включения реактивного элемента, имеющего противоположное действие. К примеру, для компенсации работы асинхронной машины, обладающей высокой индуктивной реактивной составляющей мощности, в параллель включается конденсатор.

2. Корректировка нелинейности электропотребления. При потреблении тока нагрузкой непропорционально основной гармонике напряжения, для повышения коэффициента мощности в схему вводят пассивный (активный) корректор коэффициента мощности.

Наиболее простым примером пассивного корректора cos φ является дроссель с высокой индуктивностью, подключаемый последовательно с нагрузкой. Дроссель производит сглаживание импульсного потребления нагрузки и создание низшей, основной гармоники тока.

3. Корректировка естественным способом, не предусматривающая установку дополнительных устройств, предполагает упорядочение технологического процесса, рациональное распределение нагрузок, ведущее к улучшению режима потребления электроэнергии оборудованием, повышению коэффициента мощности.

Подробное видео с объяснением, что такое cosφ :

Источник: https://pue8.ru/elektrotekhnik/803-koeffitsient-moshchnosti-cos.html

Увеличение косинуса фи

что такое косинус фи

25 апреля 2015.
Категория: Электротехника.

Недо электродвигателей переменного тока

При недозагрузке электродвигателя потребляемая им активная мощность уменьшается пропорционально нагрузке. В то же время реактивная мощность изменяется меньше. Поэтому чем меньше нагрузка двигателя, тем с меньшим коэффициентом мощности он работает.

Так, например, асинхронный двигатель в 400 кВт при 1000 оборотах в минуту имеет «косинус фи», равный при полной нагрузке 0,83. При ¾ нагрузки тот же двигатель имеет cos φ = 0,8. При ½ нагрузке cos φ = 0,7 и при ¼ нагрузки cos φ = 0,5.

Двигатели, работающие вхолостую, имеют «косинус фи», равный от 0,1 до 0,3 в зависимости от типа, мощности и скорости вращения.

Неправильный выбор типа электродвигателя

Двигатели быстроходные и большой мощности имеют более высокий «косинус фи», чем тихоходные и маломощные двигатели. Двигатели закрытого типа имеют cos φ ниже, чем двигатели открытого типа. Двигатели, неправильно выбранные по типу, мощности и скорости, понижают cos φ.

Повышение напряжения в сети

В часы малых нагрузок, обеденных перерывов и тому подобного напряжение сети на предприятии увеличивается на несколько вольт. Это ведет к увеличению намагничивающего тока индивидуальных потребителей (реактивной составляющей их полного тока), что в свою очередь вызывает уменьшение cos φ предприятия.

Неправильный ремонт двигателя

При перемотке электродвигателей обмотчики вследствие неправильного подбора проводов иногда не заполняют пазы машины тем количеством проводников, которое было в фабричной обмотке. При работе такого двигателя, вышедшего из ремонта, увеличивается магнитный поток рассеяния, что приводит к уменьшению cos φ двигателя.

При сильном износе подшипников ротор двигателя может задевать при вращении за статор. Вместо того чтобы сменить подшипники, обслуживающий персонал иногда идет по неправильному и вредному пути и подвергает ротор обточке.

Увеличение воздушного зазора между ротором и статором вызывает увеличение намагничивающего тока и уменьшение cos φ двигателя.

Способы увеличения «косинуса фи»

Вышеперечисленные последствия низкого cos φ с достаточной убедительностью говорят о том, что необходимо вести борьбу за высокий cos φ. К мерам увеличения cos φ относятся:

  1. Правильный выбор типа, мощности и скорости вновь устанавливаемых двигателей;
  2. Увеличение загрузки двигателей;
  3. Недопущение работы двигателей вхолостую продолжительное время;
  4. Правильный и высококачественный ремонт двигателей;
  5. Применение статических (то есть неподвижных, невращающихся) конденсаторов.

Малый вес конденсаторов, отсутствие вращающихся частей, незначительные потери энергии в них, легкость обслуживания, безопасность и надежность в работе дают возможность широкого применения статических конденсаторов для повышения cos φ двигателей.

Подбирая величину емкости при параллельном соединении и емкости, можно добиться уменьшения угла сдвига фаз между напряжением и общим током при неизменной активной и реактивной мощности, потребляемой ветвью с индуктивностью. Этот угол можно сделать равным нулю. Тогда ток, текущий на общем участке цепи, будет иметь наименьшую величину и совпадать по фазе с напряжением сети.

Это явление называется компенсацией сдвига фаз и широко используется на практике.
По экономическим соображениям невыгодно доводить угол φ до нуля, практически целесообразно иметь cos φ = 0,9 – 0,95.

Рассмотрим расчет емкости конденсаторов, которые нужно включить параллельно индуктивной нагрузке, чтобы повысить cos φ до заданной величины.

На рисунке 1, а изображена схема включения индуктивной нагрузки в сеть переменного тока. Для увеличения коэффициента мощности параллельно потребителю включена батарея конденсаторов. Векторная диаграмма начинается с построения вектора напряжения U.

Ток I1 вследствие индуктивного характера нагрузки отстает по фазе от напряжения сети на угол φ1. Необходимо уменьшить угол сдвига фаз между напряжением U и общим током до величины φ.

Иначе говоря, увеличить коэффициент мощности от значения cos φ1 до значения cos φ.

Рисунок 1. Увеличение cos φ при помощи статических конденсаторов:
а – схема включения; б – векторная диаграмма

Отрезок ос, представляющий активную слагающую тока I1, равен:

ос = I1 × cos φ1 = оа × cos φ1 .

Пользуясь выражением мощности переменного тока

P = U × I × cos φ ,

отрезок ос выразим так:

Ток на общем участке цепи I равен геометрической сумме тока нагрузки I1 и тока конденсатора IC.

Из треугольника оас и овс имеем:

ас = ос × tg φ1 ;
bс = ос × tg φ .

Из диаграммы получаем:

ab = od – ac – bc = ос × tg φ1 – ос × tg φ = oc × (tg φ1 – tg φ) .

Так как и ab = IC , то

Вместе с этим, как было указано выше,

IC = U × ω × C .

Следовательно,

Пример 1. Электрические двигатели шахты потребляют мощность 2000 кВт при напряжении 6 кВ и cos φ1 = 0,6. Требуется найти емкость конденсаторов, которую нужно подключить на шины установки, чтобы увеличить cos φ до 0,9 при f = 50 Гц.

Решение.

cos φ1 = 0,6;     φ1 = 53°10’;     tg φ1 = 1,335;

cos φ = 0,9;     φ = 25°50’;     tg φ = 0,484;

Источник: https://www.electromechanics.ru/electrical-engineering/668-increase-cosine-phi.html

3.2 Выбор числа и мощности трансформаторов цтп с учетом компенсации реактивной мощности. Косинус фи трансформатора

что такое косинус фи

ТрансформаторКосинус фи трансформатора

Многие из вас наверняка видели на электроинструментах, двигателях, а также люминесцентных лампах, лампах ДРЛ, ДНАТ и других, такие надписи как косинус фи — cos ϕ.

Однако люди далекие от электротехники и позабывшие школьные уроки физики, не совсем понимают, что же означает данный параметр и зачем он вообще нужен.

Давайте рассмотрим и объясним этот косинус, как можно более простыми словами, исключая всякие непонятные научные определения, типа электромагнитная индукция. В двух словах про него конечно не расскажешь, а вот в трех можно попробовать.

Когда ток отстает от напряжения

Предположим перед вами есть 2 проводника. Один из этих проводников имеет потенциал. Не суть важно какой именно — отрицательный (минус) или положительный (плюс).

У другого провода вообще нет никакого потенциала. Соответственно между этими двумя проводниками будет разность потенциалов, т.к. у одного он есть, а у другого его нет.

Эту разность потенциалов как раз таки и принято называть напряжением.

Если вы соедините кончики двух проводов не непосредственно между собой, а через лампочку накаливания, то через ее вольфрамовую нить начнет протекать ток. От одного провода к другому.

На первый взгляд может показаться, что лампочка загорается моментально. Однако это не так. Ток проходя через нить накала, будет нарастать от своего нулевого значения до номинального, какое-то определенное время.

В какой-то момент он его достигает и держится на этом уровне постоянно. То же самое будет, если подключить не одну, а две, три лампочки и т.д.

А что случится, если вместе с лампой последовательно включить катушку, намотанную из множества витков проволоки?

Изменится ли как-то процесс нарастания тока? Конечно, да.

Данная катушка индуктивности, заметно затормозит время увеличения тока от нуля до максимума. Фактически получится, что максимальное напряжение (разность потенциалов) на лампе уже есть, а вот ток поспевать за ним не будет.

Его нарастание слишком медленное. Из-за чего это происходит и кто виноват? Виноваты витки катушки, которые оказывают влияние друг на друга и тормозят ток.

Если у вас напряжение постоянное, например как в аккумуляторах или в батарейках, ток относительно медленно, но все-таки успеет дорасти до своего номинального значения.

А далее, ток будет вместе с напряжением идти, что называется «нога в ногу».

А вот если взять напряжение из розетки, с переменной синусоидой, то здесь оно не постоянно и будет меняться. Сначала U какое-то время положительная величина, а потом — отрицательная, причем одинаковое по амплитуде. На рисунке это изображается в виде волны.

Эти постоянные колебания не дают нашему току, проходящему сквозь катушку, достигнуть своего установившегося значения и догнать таки напряжение. Только он будет подбираться к этой величине, а напряжение уже начинает падать.

Поэтому в этом случае и говорят, что ток отстает от напряжения.

Причем, чем больше в катушке намотано витков, тем большим будет это самое запаздывание.

Как же это все связано с косинусом фи — cos ϕ?

Что такое коэффициент мощности

А связано это таким образом, что данное отставание тока измеряется углом поворота. Полный цикл синусоиды или волны, который она проходит от нуля до нуля, вместив в себя максимальное и минимальное значение, измеряется в градусах. И один такой цикл равен 360 градусов.

А вот угол отставания тока от напряжения, как раз таки и обозначается греческой буквой фи. Значение косинуса этого угла опаздывания и есть тот самый cos ϕ.

Таким образом, чем больше ток отстает от напряжения, тем большим будет этот угол. Соответственно косинус фи будет уменьшаться.

По научному, ток сдвинутый от напряжения называется фазовым сдвигом. При этом почему-то многие уверены, что синусоида всегда идеальна. Хотя это далеко не так.

В качестве примера можно взять импульсные блоки питания.

Не идеальность синусоиды выражается коэфф. нелинейных искажений — КНИ. Если сложить две эти величины — cos ϕ и КНИ, то вы получите коэффициент мощности.

Однако, чтобы все не усложнять, чаще всего под понятием коэфф. мощности имеют в виду только лишь один косинус фи.

На практике, данный коэффициент мощности рассчитывают не при помощи угла сдвига фаз, а отношением активной мощности к полной.

Активная и реактивная мощность

Существует такое понятие как треугольник мощностей. Сам косинус — это тригонометрическая функция, которая и появилась при изучении свойств прямоугольных треугольников.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как подключить датчик движения к светодиодной ленте

Она здорово помогает производить определенные вычисления с ними. Например, наглядно показывает отношение длин прилежащего катета (P-активная мощность) к гипотенузе (S-полная мощность).

То есть, зная угол сдвига, можно узнать, сколько активной мощности содержится в полной. Чем меньше этот угол, тем меньше реактивной составляющей находится в сети, и наоборот.

Только не путайте cos ϕ с КПД. Это разные понятия. Реактивная составляющая не расходуется, а «возвращается» на подстанцию в сеть, т.е. фактически потери ее нет. Только небольшая ее часть может тратиться на нагрев проводов.

В КПД все более четко — полезная мощность используется на нагрев — охлаждение — механическую работу, остальное уходит безвозвратно. Эта разница и показывается в КПД.

Более подробно, с графиками, рисунками и простыми словами, без особых научных формулировок обо всем этом говорится в ролике ниже.

Низкий коэффициент мощности и его последствия

Рассмотренное запаздывание тока относительно напряжения — это не хорошее явление. Как оно может сказаться на ваших лампочках или проводке?

  • во-первых, это повышенное потребление электроэнергии

Часть энергии будет просто «болтаться» в катушке, при этом не принося никакой пользы. Правда не пугайтесь, ваш бытовой счетчик реактивную энергию не считает и платить вы за нее не будете.

Например, если вы включите в розетку инструмент или светильник с полной мощностью 100Ва, на блоке питания которого будет указано cos ϕ=0,5. То прибор учета накрутит вам только на половину от этой величины, то есть 50Вт.

Зато по проводам питания будет проходить вся нагрузка, разогревая их бесполезной работой.

  • величина тока в проводке увеличится

Вот известное наглядное видео, демонстрирующее последствия этого для проводки.

  • для эл.станций и трансформаторов оно вредно перегрузкой

Казалось бы, выбрось катушку и вся проблема исчезнет. Однако делать этого нельзя.

В большинстве светильников, лампы работают не отдельно, а в паре с источниками питания. И в этих самых источниках, как раз таки присутствуют разнообразные катушки.

Катушки просто необходимы как функциональная часть всей схемы и избавиться от них не получится. Например в тех же дроссельных лампах ДРЛ, ДНАТ, люминесцентных и т.п.

Поэтому характеристика коэфф. мощности, здесь больше относится к блоку питания, нежели к самой лампе. Данный cos ϕ может принимать значение от ноля до единицы.

Ноль означает, что полезная работа не совершается. Единица — вся энергия идет на совершение полезной работы.

Чем выше коэффициент мощности, тем ниже потери электроэнергии. Вот таблица косинуса фи для различных потребителей:

Как измерить коэффициент мощности

Если вы не знаете точный коэфф. мощности своего прибора, или его нет на бирке, можно ли измерить косинус фи в домашних условиях, не прибегая к различным формулам и вычислениям? Конечно можно.

Для этого достаточно приобрести широко распространенный инструмент — цифровой ваттметр в розетку.

Подключая любое оборудование через него, можно легко без замеров и сложных вычислений, узнать фактический cos ϕ.

Зачастую, фактические данные могут быть даже точнее, чем написанные на шильдике, которые рассчитаны для идеальных условий.

Если он слишком низкий, что делать, чтобы привести его значение как можно ближе к единице? Можно это дело определенным образом компенсировать. Например, с помощью конденсаторов.

Однако это тема совсем другой статьи.

Источник: http://www.szemp.ru/transformator/kosinus-fi-transformatora.html

Для чего нужна компенсация реактивной мощности (КРМ)

Реактивная мощность и энергия ухудшают показатели работы энергосистемы, то есть реактивными токами генераторов электростанций увеличивает расход топлива; увеличиваются потери в подводящих сетях и приемниках; увеличивается падение напряжения в сетях.

Реактивный ток дополнительно нагружает линии электропередачи, что приводит к увеличению сечений проводов и кабелей и соответственно к увеличению капитальных затрат на внешние и внутриплощадочные сети.

Компенсация реактивной мощности (КРМ), в настоящее время, является немаловажным фактором позволяющим решить вопрос энергосбережения практически на любом предприятии.

По оценкам отечественных и ведущих зарубежных специалистов, доля энергоресурсов, и в частности электроэнергии занимает величину порядка 30-40% в стоимости продукции. Это достаточно веский аргумент, чтобы руководителю со всей серьезностью подойти к анализу и аудиту энергопотребления и выработке методики компенсации реактивной мощности. КРМ – вот ключ к решению вопроса энергосбережения.

Принцип КРМ

Основные потребители реактивной мощности

— асинхронные электродвигатели, которые потребляют 40 % всей мощности совместно с бытовыми и собственными нуждами; электрические печи 8 %; преобразователи 10 %; трансформаторы всех ступеней трансформации 35 %; линии электропередач 7 %.

В электрических машинах переменный магнитный поток связан с обмотками. Вследствие этого в обмотках при протекании переменного тока индуктируются реактивные э.д.с. обуславливающие сдвиг по фазе(fi) между напряжением и током. Этот сдвиг по фазе обычно увеличивается, а косинус фи уменьшается при малой нагрузке. Например, если косинус фи двигателей переменного тока при полной нагрузке составляет 0,75-0,80, то при малой нагрузке он уменьшится до 0,20-0,40.

Малонагруженные трансформаторы также имеют низкий коэффициент мощности (косинус фи).

Поэтому, применять компенсацию реактивной мощности, то результирующий косинус фи энергетической системы будет низок и ток нагрузки электрической, без компенсации реактивной мощности, будет увеличиваться при одной и той же потребляемой из сети активной мощности.

Соответственно при компенсации реактивной мощности(применении автоматических конденсаторных установок КРМ) ток потребляемый из сети снижается, в зависимости от косинус фи на 30-50%, соответственно уменьшается нагрев проводящих проводов и старение изоляции.

Кроме этого, реактивная мощность наряду с активной мощностью учитывается поставщиком электроэнергии, а следовательно, подлежит оплате по действующим тарифам, поэтому составляет значительную часть счета за электроэнергию.

Наиболее действенным и эффективным способом снижения потребляемой из сети реактивной мощности является применение установок компенсации реактивной мощности(конденсаторных установок).

Использование конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности (КРМ) позволяет:

  • разгрузить питающие линии электропередачи, трансформаторы и распределительные устройства;
  • снизить расходы на оплату электроэнергии;
  • при использовании определенного типа установок снизить уровень высших гармоник;
  • подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз;
  • сделать распределительные сети более надежными и экономичными.

Источник: http://kvar.su/dlia-chego-nuzhna-kompensatciia-reaktivno/

Забытый косинус фи

большинства казахстанских электрических сетей настолько мала, что важнейший показатель энергосбережения, косинус фи, пока мало востребован на внутреннем рынке. Большая часть вырабатываемой электрической энергии уходит на холостые потери.

В европейских странах, например, предприятие не подсоединяют к сетям, если на каждый киловатт индуктивной мощности не подключен соответствующий киловатт компенсирующих конденсаторов и косинус фи не достигает единицы – своего предельного значения.

Из-за малого спроса на внутреннем рынке Усть-Каменогорский конденсаторный завод 85% своей продукции продает в Россию и другие страны СНГ. 

Как добиться единицы

О том, что косинус фи должен быть максимально приближен к единице, знали еще на заре использования электрической энергии. Это вытекает из формулы P = IUCos f. То есть при остальных равных условиях можно установить большую мощность, и чем меньше значение косинуса фи, тем меньше возможностей установить дополнительное  электрооборудование.

В этом «повинна» индуктивная составляющая, которая, выполняя свою работу, создает в обмотках двигателей и трансформаторов магнитные поля, преобразует электрическую энергию в механическую, а также повышает или понижает напряжение в сетях. Она отстает по фазе от активной составляющей, и если в сетях много трансформаторов, двигателей, различных обмоток, то и отставание будет больше.

Потребление тока из-за этого растет, но электроэнергия попросту теряется.

Чтобы не происходило пустой траты электроэнергии, параллельно в сеть подключают конденсаторы, которые опережают по фазе активную составляющую и компенсируют индуктивность своей емкостной характеристикой. Косинус фи приближается к единице именно тогда, когда емкостная мощность приравнивается к индуктивной. Тогда, понятно, меньше и напрасных потерь электрической энергии. Эта истина известна даже школьникам из уроков физики. Однако в жизни она не находит применения.

– В законодательстве отсутствуют нормы и правила, которые реально бы работали на энергосбережение, – поясняет генеральный директор Усть-Каменогорского конденсаторного завода Владимир Аксенов. – У Казахстана молодая экономика.

Она активно развивается, высокие темпы роста кружат голову экономистам, и нет понимания, что природные ресурсы, в том числе энергетические, не бесконечны, что их надо беречь. А главное – это неполная загруженность линий, которые были рассчитаны на большие мощности. Когда энергопотребление возрастет до уровня 1991 года, а на подключение будут еще заявки, тогда и заговорят о повышении косинуса фи.

Прежде всего этот вопрос поднимут энергоснабжающие организации, которым пока такой разговор либо невыгоден, либо неинтересен. Линии свободны – подключай любые мощности.

Действительно, по убеждению руководства восточно-казахстанской распределительной энергокомпании, дополнительное энергосберегающее оборудование сейчас области ни к чему. На концах протяженных линий и так высокое напряжение – в Зайсане, например, даже лампочки часто перегорают. Подстанции укомплектованы компенсационными установками, да и сама линия играет роль конденсатора. К чему, мол, еще навороты?

Тем не менее в основах электротехники давно прописано, что низкий косинус фи, или, как его еще называют, коэффициент мощности, приводит к снижению коэффициента полезного действия (кпд), повышенным потерям в сетях, а значит, росту себестоимости электроэнергии.

Все это влечет за собой расход топлива на электростанциях, который исчисляется даже не вагонами, а сотнями составов, если брать в масштабах страны. Энергогенерирующие компании в решении этой проблемы не заинтересованы, они заботятся больше о повышении тарифов.

А трейдовые фирмы и вовсе берут деньги за количество пропущенного по сетям тока, и низкий косинус фи им выгоден. Вот почему промышленное производство Казахстана очень энергоемкое. Хотя учиться экономить необходимо, ведь в противном случае можно все ресурсы спалить понапрасну. Причем не надо выдумывать особые пути решения этой проблемы.

В экономически развитых странах давно разработаны и узаконены ресурсосберегающие методики, которые всего лишь требуется адаптировать к казахстанским условиям.

Завод казахстанский, спрос заграничный

Главным энергосберегающим оборудованием являются конденсаторы. В СССР единственным заводом, выпускающим для страны эти приборы, был Усть-Каменогорский конденсаторный завод. Конкурентов у него не было даже в дружественных странах, а распределением товара занимались в министерстве.

Забота о модернизации тоже лежала на плечах союзного (серпуховского) НИИ. В переходный период, в середине 90-х годов, производство сократилось в 30 раз. Выживали, хватаясь за любую работу, – изготовление школьных парт, шпал Но чем сильнее болезнь, тем больше жажда к жизни.

Понемногу основное производство стало налаживаться – возобновились заказы от российских и украинских партнеров. Появилась собственная маркетинговая служба, которая занялась изучением рынка. Был найден выход на внешний рынок. По сравнению с самым провальным периодом выпуск конденсаторов сегодня вырос втрое.

Только отечественные компании остаются равнодушными к усть-каменогорской продукции. И государство не стремится поддержать единственный в своем роде в Казахстане завод.

– Мы проигрываем в качестве в пределах 15%, – говорит Владимир Аксенов. – И то временно. Скоро запустим покрасочную линию, которая позволит делать покрытие из полимерного порошкового материала в электростатическом поле.

Это очень стойкий материал, используемый всеми нашими зарубежными конкурентами. Кроме того, мы установили современные металлообрабатывающие станки, а для пропитки диэлектрического слоя перешли на японский безопасный аффинилксилилэтан.

Токсичный трихлордифинил выведен из нашей технологии.

В ближайшее время на усть-каменогорский конденсаторный завод прибывает  представитель  американской компании, чтобы адаптировать к казахстанским  условиям технологическую линию по намотке пакетов конденсаторов. Завод приобретает это дорогостоящее оборудование по кредитной линии и с его введением приблизится к аналогам лучших мировых образцов.

«Тогда мы не будем уступать ни по качеству, ни по внешнему оформлению, – говорит г-н Аксенов. – Конечно, занять нишу на европейском рынке сложно, но мы могли бы конкурировать, снижая цены. Однако наш выход на Запад сдерживает протекционизм.

К примеру, если  какая-нибудь немецкая фирма захочет подешевле купить нашу продукцию, ей придется уплатить страховые риски. Это дорого и хлопотно, проще приобрести дорогие конденсаторы у своего же немецкого производителя, и дело с концом.

К тому же в Европе сильны традиционные привычные связи, европейцы даже бензин берут на одной и той же заправке годами и не поедут на другую, даже если там предложат более дешевое горючее. Постоянство для них важнее новизны».

Необходимо отметить, что западные инвесторы утверждаются  на казахстанском и российском рынках при поддержке своего государства. Инвестиции в любую сферу экономики вкладываются с условием закупки оборудования у отечественных фирм. Партнеры связываются пакетом оговорок и условий, с которыми вынуждены считаться. Это огромное преимущество перед такими предприятиями-одиночками, как конденсаторный завод.

В настоящее время львиная доля усть-каменогорских конденсаторов реализуется на российском рынке, конкурируя с такими мировыми фирмами, как Siemens, Nokian capacitors, ABB, Dukati energia, Zez Silko, и другими. Доминирующим рынком сбыта являются Сибирь, Урал и Дальний Восток.

В европейской части с восточно-казахстанским заводом конкурирует «Крона» из подмосковного Серпухова, бывший НИИ, построивший производство на опытной площадке. Большим плюсом для закрепления на масштабном рынке соседнего государства стала адаптированность усть-каменогорских конденсаторов к российским электрическим сетям и оборудованию.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как закрепить гирлянду на доме снаружи

А вот мешает дальнейшему продвижению громоздкая процедура таможенного оформления – даже на предварительные заявки тратится не менее трех суток. К этому еще следует прибавить расстояния и качество дорог, из-за которых в приборах приходится использовать более дорогой металл толщиной полтора миллиметра, вместо миллиметрового на западных образцах.

Бьют по экономике завода и кредитные ставки отечественных банков. Например, на приобретение покрасочной линии предприятие оформило кредит под 10% годовых, тогда как западные конкуренты берут под 2-3%.

Тем не менее руководство усть-каменогорского предприятия прогнозирует в ближайшее время заметный рост производства. Дело в том, что российские предприятия в настоящее время приступили к масштабной реструктуризации и модернизации оборудования. К этому их подвигла серия серьезных аварий на московских и региональных сетях.

Восточно-казахстанский завод намерен занять свою нишу в этой кампании, ожидая, кроме того, обновления сетей и в своей республике, прежде всего в западных областях, где идет интенсивное развитие промышленности. Потенциальными потребителями иртышской продукции также являются страны Африки, Ближнего Востока и Индокитая, куда в свое время шли советские конденсаторы.

Уже достигнуты договоренности с иранскими партнерами.

Предприятие преодолевает кризис, готовясь к тому дню, когда энергосбережение станет неотложной необходимостью и для Казахстана.

Как считает преподаватель кафедры промышленной энергетики Восточно-Казахстанского технического университета Владимир Попов, трейдовые компании пока напрямую заинтересованы в сохранении сложившегося положения дел.

Клиенты рассчитываются за количество пропущенного по сетям тока, а он больше при низком косинусе фи. Но это увеличивает потери в линии и уменьшает кпд всей системы. Энергогенерирующие предприятия тоже могут снижать затратную часть, вводя новые технологии, улучшая контроль по сбережению ресурсов.

Жесткими государственными законами необходимо добиваться соблюдения режима экономии у всех участников рынка электроэнергии.

Усть-Каменогорск

Источник: https://expert.ru/kazakhstan/2006/07/energosberejenie_69313/

Коэффициент мощности светильника

Что такое коэффициент мощности и от чего он зависит, какой должен быть оптимальный коэффициент мощности, один из важных показателей энергоэффективности светодиодов. Читайте подробнее в статье.

С появлением светодиодного освещения представилась особая возможность – расходовать меньше электричества без нарушения качества производимого света. Такая особенность достигается благодаря техническим характеристикам светодиодных ламп, а именно коэффициенту мощности светодиодных светильников.

Важный показатель энергоэффективности светодиодов

Светодиоды на сегодняшний день пользуются огромным спросом из-за своей энергоэффективности в отличие от других типов осветительных приборов. Важной физической величиной, характеризующей показатель эффективности светодиода, является мощность и ее коэффициент, их параметры можно узнать с упаковки продукции.

Здесь стоит отметить тот факт, что похожие по параметрам светодиоды имеют разное качество и технические особенности. Это легко объяснить отличием технологией производства светодиодной продукции и требованиям, предъявляемым к ним.

Поэтому, чтобы сделать правильный выбор и приобрести прибор заявленным характеристикам, нужно найти проверенного поставщика, имеющего соответствующие сертификаты и лицензию.

Как уже говорилось, значимым параметром светодиодной лампы является коэффициент мощности, что характеризует ее эффективность.

Что такое коэффициент мощности и от чего он зависит?

Коэффициентом мощности называется физический параметр, определяемый отношением активной к полной мощности.

Активная мощность – это составляющая часть затраченной энергии, которая  тратится на полезную работу, в данном случае, вырабатывание освещения. Остальная часть энергии  тратится на реактивную мощность, которая является холостой и не выполняет никакой полезной работы. Реактивная мощность обычно превращается в тепло и теряется, иногда эта цифра достигает 80-95 % от мощности, потребляемой светильником. Как видно из формулы, полная мощность – это сумма активной и реактивной ее составляющей.

Простыми словами коэффициент мощности – это безразмерная величина,  которая определяет количественное отношение затраченной электроэнергии, которая выполняет полезную работу к полной мощности.

Коэффициентом мощности раньше называли косинус «ФИ», когда еще не было такого понятия как светодиодное импульсное освещение. Чем больше  cos φ, тем меньше потери электричества и выше энергосберегающие свойства оборудования. Коэффициент мощности показывает искажения синусоидального напряжения или сдвиг значения тока по фазе. Этот параметр выражается относительным значением, и находится в пределах от 0 до 1. Коэффициент «1» — идеальное значение параметра.

Коэффициент мощности нужен для того, чтобы подобрать энергоэффективный осветительный прибор и не платить за нерационально используемое электричество.

На сегодняшний день существует огромный выбор осветительной техники со своими достоинствами и недостатками, ценовой политикой и техническими параметрами.

Какой должен быть оптимальный коэффициент мощности?

Значение коэффициента мощности Высокое Хорошее Удовлетворительное Низкое Плохое
cos φ 0,95..1 0,8..0,95 0,65..0,8 0,5..0,65 0..0,5

Как упоминалось выше, что чем выше значение коэффициента, тем эффективней функционирует светильник. К примеру, косинус φ для лам ДРЛ с пускорегулирующим аппаратом некомпенсированного типа составляет всего 0,5, с компенсированным  дросселем- 0,85.

Это говорит о том, что от 15 до 50 % используемого электричества лампами ДРЛ тратится впустую.

Наивысший коэффициент мощности имеют светодиодные светильники. Согласно требованиям стандарта Украины для освещения должны использоваться светодиодные светильники с cos φ 0,91.

Применение осветительных приборов с высоким показателем коэффициента мощности позволяет Вам:

  • экономно и рационально использовать электричество;
  • снижать нагрузку на электрическую сеть;
  • увеличить качество света.

Можно что-то сделать, чтоб повысить коэффициент мощности?

В случае отклонения значения cos φ от принятых норм, можно выполнить его коррекцию и привести коэффициент мощности в соответствие со стандартами. Корректировка коэффициента мощности предназначена для равномерного потребления фазовой мощности и исключения перепадов напряжения. Коррекция выполняется при помощи установки дополнительных устройств – реактивного элемента или дросселя.

Для того чтобы светодиодные лампы соответствовали принятым стандартам, их производством должны заниматься профессионалы с учетом всех нюансов, которые в различной степени могут повлиять на качество готовой продукции.

Если некоторые элементы осветительной техники не будут соответствовать установленным техническим нормам или приборы будут использоваться не по назначению, все достоинства светодиодной продукции могут свестись на нет.

Еще один элемент светодиодной лампы, который может повлиять на эффективность применения современной продукции, является источник питания (драйвер). От его параметров будут зависеть технические характеристики светильника, в том числе, коэффициент мощности.

Относительно высокая цена светодиодов вполне нивелируется быстрым сроком окупаемости проекта по установке светодиодного освещения. Цифры говорят сами за себя:

  • коэффициент мощности, определяющий качество светодиода, приближен к единице;
  • нормативный срок эксплуатации более 90 000 часов в зависимости от производителя;
  • индекс цветовой передачи Ra = 85%;
  • срок окупаемости установки светодиодного освещения составляет от одного до двух лет.

Источник: https://itw-systems.com/ru/blog/koeffitsient-moshhnosti-svetilnika/

Косинус фи, тангенс фи

Передача электрической энергии неизбежно сопровождается потерями. Часть мощности рассеивается при прохождении тока по линии электропередач, проводам и кабелям: любой провод имеет ненулевое активное сопротивление. Часть электрической мощности, пришедшая к потребителю, используется для совершения полезной работы и тепловое рассеяние на нагрузке у потребителя. Но не вся дошедшая до потребителя мощность к нему попадает.  В чем причина, и куда девается остальная электроэнергия?

Причина нерационального использования электроэнергии – характер сопротивления нагрузки. Электрические цепи характеризуются сопротивлением переменному току, и это сопротивление имеет активную и реактивную составляющую. На активном сопротивлении электрическая мощность рассеивается, реактивное сопротивление не рассеивает мощность, но создает фазовый сдвиг между переменным напряжением и током.

В идеале фазовый такой сдвиг должен быть нулевым, тогда использование энергии потребителем максимальное. Но на практике ток несколько отстает от напряжения или опережает его, в зависимости от того, носит ли сопротивление нагрузки емкостной или индуктивный характер.

Почему фазовый сдвиг приводит к потерям электроэнергии?

Если активное сопротивление проводника просто рассеивает электроэнергию, переводя ее в тепловую, то фазовый сдвиг между током и напряжением приводит к повышенному расходу энергии на электростанции.

Процесс, происходящий при подаче переменного тока на нагрузку с реактивной составляющей, можно представить, как частичное отражение электрической волны от нагрузки, возвращение ее в электросеть. Такая отраженная мощность в итоге рассеивается на активном сопротивлении проводов.

Эффективность энергопотребления зависит от соотношения между активной и реактивной составляющими полного сопротивления нагрузки.

Треугольник сопротивлений и электрические потери

Соотношения между активным, реактивным и полным сопротивлениями нагрузки можно наглядно представить в виде треугольника сопротивлений.

 

Мерой реактивного сопротивления является косинус φ, то есть косинус угловой меры фазового сдвига между напряжением и током. Чем больше реактивная составляющая, тем активнее нагрузка «сопротивляется» подаче переменного тока.

Коэффициент мощности и cos(φ)

Отношение активной мощности, потребляемой в нагрузке, и полной мощности, подаваемой на нагрузку по линии электропередач, численно равно cos(φ), где φ – угол фазового сдвига между током и напряжением. Это отношение называется коэффициентом мощности, используется также термин косинус фи.

Коэффициент мощности, теоретически, может меняться от нуля до 1. Это соответствует использованию в нагрузке от 0% поступающей электроэнергии до 100%. При этом стопроцентное потребление мощности соответствует чисто активной нагрузке, φ=0,  cos(φ)=1.

С другой стороны, 0% — крайне нежелательный вариант, когда φ=π/2, cos(φ)=0, при этом вся подаваемая мощность переменного тока отражается от реактивной нагрузки и рассеивается в подводящих проводах.

На практике коэффициент мощности имеет промежуточное значение; например, φ= π/2, cos(φ)=0,701.

Какой косинус лучше?

Качество электрической нагрузки можно повысить, если скомпенсировать реактивность. Значения косинуса φ оцениваются следующим образом:

  • 0.91 – отлично
  • 0.70.9 – хорошо
  • 0.50,7 – допустимо
  • Менее 0,5 – плохо

Тангенс фи – характеристика потерь

Рассмотрев треугольник сопротивлений, можно понять смысл термина «тангенс фи». Это отношение между реактивной и активной составляющими нагрузки. При возрастании доли реактивной составляющей тангенс возрастает, в пределе стремясь к бесконечности. Тангенс угла потерь также используется в электроэнергетике, но более привычным является показатель cos(φ).

Источник: http://solo-project.com/articles/10/kosinus-fi-tangens-fi.html

Что такое косинус фи в электрике

23 августа 2018.
Категория: Освещение.

Допустим, вы купили компрессор для полива растений или электродвигатель для циркулярной пилы. В инструкции по эксплуатации помимо основных технических характеристик (таких, как потребляемый ток, рабочее напряжение, частота вращения) вы можете обнаружить такой непонятный показатель, как косинус фи (cos ϕ).

Данная информация может быть указана и на пластинке (шильдике), закрепленной на корпусе прибора.

В нашей статье мы постараемся объяснить простым и доступным языком  всем, даже пользователям далеким от электротехнических тонкостей, как тригонометрическая функция (знакомая нам со школьной скамьи) влияет на работу всем нам привычных электробытовых приборов, и почему ее называют коэффициентом мощности.

Важно! Все нижесказанное касается только сетей переменного тока.

Далекий от электротехники, но весьма наглядный пример

Чтобы объяснить, каким образом угол ϕ (а точнее его косинус) влияет на мощность, рассмотрим пример, не имеющий никакого отношения к электротехнике. Допустим нам необходимо передвинуть тележку, стоящую на рельсах. Чтобы удобнее было производить данную операцию, к ее передней части прикрепляем канат.

Если мы будем тянуть за веревку прямо вперед по направлению движения, то для перемещения тележки нам понадобится приложить достаточно небольшое усилие. Однако если находиться сбоку от рельсов и тянуть за канат в сторону, то для движения тележки с такой же скоростью необходимо будет приложить значительно большее усилие. Причем чем больше угол (ϕ) между направлением движения и прикладываемым усилием, тем больше «мощности» потребуется от нас.

Вывод! То есть, увеличение угла ϕ ведет к увеличению расходуемой нами энергии (при одной и той же выполненной работе).

Сдвиг фаз между напряжением и током

При использовании энергии переменного тока происходит приблизительно то же самое. При активной нагрузке (например, при включении электрочайника или лампы накаливания) переменные напряжение (U) и ток (I) полностью совпадают по фазе и одновременно достигают своих максимальных значений. В данном случае мощность потребителя электроэнергии можно рассчитать по формуле P=U•I.

Для сети переменного тока работающий электродвигатель, имеющийся, например, в стиральной машине, является комплексной нагрузкой, включающей в себя активную и индуктивную составляющие. При подаче напряжения на такой прибор оно появляется на обмотках, практически, мгновенно. А вот ток (из-за влияния индуктивности) запаздывает. То есть между ними образуется так называемый сдвиг фаз, который мы и называем ϕ.

При активно-емкостной нагрузке, наоборот, переменный ток сразу начинает течь через конденсатор, а напряжение отстает от него по фазе на величину ϕ.

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.

Источник: https://artillum.ru/lighting/117-prostymi-slovami-o-koeffitsiente-moshchnosti-i-kosinuse-fi.html

Реактивная мощность и cos фи

Рассмотрим такие понятия, как:реактивная мощность, коэффициент мощности ( cos фи), низкое значение Cos FI и способы его повышения.

Что такое реактивная мощность?

Коэффициент мощности cos фи (φ) определяется как отношение полезной мощности к полной. Математически это определение часто записывают в виде кВт/кВА, где числитель – активная (действительная) мощность, а знаменатель – кажущаяся (активная + реактивная, полная) мощность. И хотя определение выглядит весьма простым, само понятие реактивной мощности весьма зачастую туманно и запутанно даже для людей с неплохой технической подготовкой.

Объяснение понятия реактивной мощности основывается на том, что в системе переменного тока в случае, когда напряжение и ток возрастают и уменьшаются одновременно, передается только активная мощность, а когда между током и напряжением есть сдвиг во времени (сдвиг по фазе), передается как активная, так и реактивная мощность. Однако, при расчете среднего за период значения, присутствует только среднее значение активной мощности, которое приводит к «чистой» передаче энергии из одной точки в другую, тогда как среднее значение реактивной мощности равно нулю, независимо от  структуры и режима работы системы.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Блок питания для светодиодной ленты как подключить

В случае реактивной мощности количество энергии, протекающее в одном направлении равно количеству энергии, протекающему в противоположном направлении (иначе говоря, реактивные элементы сети – конденсаторы, индуктивности и др. – обмениваются реактивной энергией). Это означает, что реактивная мощность не производится и не потребляется.

Но, в действительности, мы наблюдаем потери реактивной мощности и внедряем много различного оборудования для ее компенсации, чтобы уменьшить потребление электроэнергии и затраты.

Заблуждения о законе сохранения энергии

Закон сохранения энергии, не подвергаемый сомнению, гласит: «энергия ни откуда не возникает и никуда не исчезает», а мы все еще продолжаем говорить о «сбережении энергии»!! Заблуждения возникают тогда, когда мы рассуждаем о законе сохранения, игнорируя другие законы термодинамики, в частности закон, гласящий, что энтропия («низкосортная» энергия) постоянно увеличивается.

В математическом смысле «полная» энергия не имеет значения для потребителя энергии, следовательно, он должен заботиться об эффективности ее преобразования и сохранения. Точно так же, несмотря на то, что мы можем доказать математически, что потери реактивной мощности не являются реальными потерями и реактивная энергия вообще не тратится, у нас есть целый ряд причин для коррекции реактивной мощности.

Это проще объяснить на основе физических аналогий.

Физические аналогии

Предположим, нам надо заполнить водой резервуар, выливая по одному ведру за раз. Единственный способ сделать это – подняться по лестнице с ведром воды и вылить ведро в емкость. Вылив ведро, мы должны спуститься по лестнице за следующим ведром. За этот цикл (подъем по лестнице и спуск) мы проделали определенную работу, причем энергия, затраченная на подъем, больше энергии, требуемой для спуска.

Если бы мы поднялись по лестнице с пустым ведром и с ним же спустились, то мы не совершили бы никакой работы. Но энергия для подъема и спуска осталась бы такой же. И хотя мы не совершали никакой полезной работы, мы затратили некоторое количество энергии.

Таким образом, энергия, необходимая на подъем и спуск по лестнице с пустыми руками, требует реактивной мощности, но не полезной. А энергия, затраченная на подъем с ведром воды и спуск с пустым ведром, требует как активной мощности, так и реактивной.

Аналогия может быть распространена и на трехфазные системы, если поставить три лестницы к резервуару и заставить трех человек подниматься по ним в такой последовательности, чтобы наполнение резервуара было непрерывным.

Что вызывает низкий коэффициент мощности cos φ (cos фи) в электрической системе?

Перечислим некоторые причины, которые способствуют возникновению в системе низкого коэффициента мощности:

  • индуктивные нагрузки, особенно недогруженные асинхронные двигатели и трансформаторы;
  • индукционные печи и дуговые печи с реакторами;
  • дуговые лампы;
  • токоограничивающие реакторы;
  • повышенное напряжение.

Реактивная мощность, потребляемая  этими нагрузками, увеличивает значение полной мощности в распределительной сети, и такое увеличение реактивной и полной мощности вызывает снижение коэффициента мощности.

Как повысить коэффициент мощности cos φ?

Коэффициент мощности можно повысить путем дополнительного подключения в сеть потребителей реактивной мощности, таких как конденсаторы или асинхронные двигатели.

Также его можно увеличить за счет полного использования по нагрузке асинхронных двигателей и трансформаторов и за счет применения высокоскоростных двигателей. Применение автоматической системы переключения отводов обмоток трансформаторов также способствует повышению коэффициента мощности.

При каких обстоятельствах коррекция коэффициента мощности способна:

а) снизить потребление электроэнергии на предприятии?
Повышение коэффициента мощности cos фи (cos φ) на предприятии за счет внедрения любого из вышеупомянутых способов компенсирует потери и уменьшает токовые нагрузки на оборудование электросети, т.е.

кабели, распределительные коммутационные устройства, трансформаторы, генерирующие установки и т.д.

Это означает, что коррекция коэффициента мощности cos фи там, где она возможна, уменьшит потребление электроэнергии на предприятии и, в свою очередь, снизит стоимость электроэнергии.

Повышение коэффициента мощности cos φ приводит к снижению энергопотребления, когда коррекция реализована на уровне отдельных потребителей (т.е. оборудования) или на уровне распределительного устройства.

Но это не приведет к снижению энергопотребления, если предприятие, получающее энергию из общей сети, вынесет коррекцию на уровень питающего/входного напряжения только для того, чтобы скомпенсировать реактивную энергию, потребляемую из сети.

Если предприятие осуществляет такую коррекцию для своей собственной системы генерации электроэнергии, то в этом случае экономия на стоимости (либо электроэнергии, либо стоимости топлива) будет иметь место за счет снижения потерь в генераторе.

б) сократить только затраты на электроэнергию?
Коррекция коэффициента мощности cos φ (cos фи) приведет только к уменьшению стоимости электроэнергии в случае, если предприятие, получающее энергию из общей сети, вынесет коррекцию на уровень питающего/входного напряжения только для того, чтобы скомпенсировать реактивную энергию, потребляемую из сети.

Как правило, cos фи повышают до значения 0.95-0.98, а дальнейшее его повышение до единицы может привести к увеличению срока окупаемости мероприятий по коррекции.

в) снизить затраты и потребление электроэнергии?
Во всех остальных случаях, кроме вышеописанных исключений, повышение коэффициента мощности в конечном итоге приводит к снижению потребления энергии и, следовательно, к снижению стоимости электроэнергии. Однако окупаемость инвестиций за счет повышения коэффициента мощности зависит от типа предприятия и многих других факторов, таких как тариф на электроэнергию, схемы загрузки оборудования, метода производства и использования мощности и т.д.

Коррекция коэффициента мощности cos фи осуществляется за счет индивидуальной или групповой коррекции.

Индивидуальная коррекциядостоинстванедостаткиГрупповая коррекциядостоинстванедостатки
увеличение нагрузочной способности распределительной сети удельная стоимость (на квар) конденсаторов малых габаритов выше, чем стоимость больших конденсаторов
возможность аппаратного отключения, не требуется дополнительных  коммутаций экономическая целесообразность обычно до 10 л.с.
лучше стабилизация напряжения затрудненная установка в местах с особыми требованиями  (пожаробезопасные и защищенные исполнения)
простота определения типоразмера конденсатора необходимость в дополнительном оборудовании для обслуживания
конденсаторы, встроенные в оборудование, могут быть перемещены во время реконструкции если номинал конденсатора слишком велик – больше, чем мощность намагничивания двигателя, возможно повредить двигатель и другое подключенное оборудование
увеличение нагрузочной способности системы энергоснабжения необходимость в коммутирующих устройствах для управления величиной емкости
снижение материальных затрат по сравнению с индивидуальной коррекцией необходимость в индивидуальных коммутирующих устройствах
сокращение количества оборудования для обслуживания / простота доступа для контроля отсутствие снижения потерь в кабелях ниже точки коррекции
исключение самовозбуждения асинхронных двигателей из-за высокого значения емкости высокий срок окупаемости
уменьшение удельной цены на квар для устройств больших типоразмеров отсутствие вклада в увеличение срока службы/эффективности оборудования
простота регулирования нагрузки энергосистемы; коэффициент мощности cos φ может быть приближен к единице опережающий коэффициент мощности на предприятиях с собственной генерацией электроэнергии при неправильной коммутации
возможность установки на подстанциях и, следовательно, возможность применения на опасных объектах вероятность непосредственной коммутации емкостной нагрузки при отключении электроэнергии

Источник: http://khomovelectro.ru/articles/reaktivnaya-moshchnost-i-cos-fi.html

Коэффициент мощности косинус фи — наглядное объяснение простыми словами

Многие из вас наверняка видели на электроинструментах, двигателях, а также люминесцентных лампах, лампах ДРЛ, ДНАТ и других, такие надписи как косинус фи — cos ϕ.

Однако люди далекие от электротехники и позабывшие школьные уроки физики, не совсем понимают, что же означает данный параметр и зачем он вообще нужен.
Давайте рассмотрим и объясним этот косинус, как можно более простыми словами, исключая всякие непонятные научные определения, типа электромагнитная индукция. В двух словах про него конечно не расскажешь, а вот в трех можно попробовать.

Что такое коэффициент мощности

При проектировании электрических сетей для расчета различных значимых показателей используют коэффициенты. В частности, электрику необходимо знать, что такое коэффициент мощности (косинус фи), с опорой на какие параметры определяют его значение, и в чем его физический смысл.

Фазометр – прибор для определения коэффициента

Что такое коэффициент мощности (косинус фи)

Что такое коэффициент мощности? В электротехнике косинус фи – это параметр, характеризующий потребителя электротока в роли реактивного компонента сетевой нагрузки. Этот показатель, равный косинусу от сдвига фазы относительно прикладываемого напряжения, используется только применительно к переменному току. В случае отставания его от напряжения значение сдвига считается положительным, в обратной ситуации – отрицательным.

Формула коэффициента мощности

Отношение, выражающее коэффициент, считается по следующей формуле:

cos φ f = P/UI,

где Р – усредненная мощность переменного тока, U и I – эффективные показатели, соответственно, напряжения и силы электротока.

Практическое значение

Что такое измерение сопротивления изоляции и почему это важно

В электроэнергетике при проектировании сетей cos коэффициент фи стремятся повысить как можно больше.

Соотношение cos угла fi подразумевает, что в случае его малого показателя для обеспечения нужной мощности цепи потребуется использовать электрический ток очень большой силы.

Существует корреляция между применением высокого тока и потерями энергии в подводящих кабелях: если показания электросчетчика заметно выше ожидаемых, всегда проверяют правильность расчетов угла фи.

Показатель может быть выяснен с помощью специального прибора – фазометра. При недостаточности коэффициента в дело идут усилители и другие установки, призванные скомпенсировать энергетические потери. Если угол фи рассчитан неправильно, будут иметь место снижение эффективности работы электрооборудования и рост энергопотребления.

Усредненные значения коэффициента мощности

ГОСТы указывают на необходимость корректного указания данной цифры. Для разных типов электроприборов характерные значения находятся в определенных границах:

  • Нагревательные компоненты и лампы накаливания, несмотря на присутствие в составе катушек, рассматриваются как строго активная нагрузка, несущественную индуктивную составляющую в этом случае принято игнорировать. Косинус фи для них берут за единицу.
  • У ударных и обычных дрелей, перфораторов и подобных ручных инструментов, работающих от электричества, индуктивная нагрузка выражена слабо, индикатор примерно равен 0,95-0,97. Обычно эту цифру не указывают в инструкциях из-за очевидного пренебрежимо малого значения индукции.
  • Сварочные трансформаторы, высокомощные двигатели, люминесцентные лампочки несут существенную индуктивную нагрузку. Цифра может иметь значения в диапазоне 0,5-0,85. Ее надо правильно определить и учитывать при эксплуатации, к примеру, при выборе сечения кабелей питания (они не должны перегреваться).

Сварочный трансформатор – прибор, требующий повышенного внимания к показателю cos fi

Низкий коэффициент мощности, его последствия

Из-за низких значений угла фи возможны следующие неприятные явления:

  • возрастание трат на электроэнергию примерно на 20%;
  • необходимость использовать более толстые провода из-за энергопотерь, что ведет к еще большим потерям;
  • выделение тепла влечет за собой потребность в изоляционных материалах, более стойких к воздействию высоких температур.

Способы расчета

Данный параметр можно представить, как отношение мощностей: полезной нагрузочной и общей. В формульном виде это записывается так:

Источник: https://amperof.ru/teoriya/chto-takoe-koefficient-moshhnosti.html

Коэффициент мощности, что это такое?

Коэффициент мощности (cos φ — косинус фи) — это отношение активной мощности к полной. Чем ближе это значение к единицы, тем лучше, так как при значении cos φ = 1 — реактивная мощность равна нулю следовательно меньшая потребляемая мощность в целом.

cos φ = P/S

Активная мощность (P)

Измеряется в ваттах Вт

Активная (средняя) мощность — это среднее значение мощности за период.. Активная мощность используется только на активные сопротивления, то есть на выполнения полезной работы.

P = I*U*cos φ 

Активное сопротивление

Как известно сопротивление проводника при переменном токе больше чем при постоянном, в следствии явлений поверхностного эффекта, эффекта близости, возникновение вихревых токов и излучение электромагнитной 

энергии в пространство. Именно поэтому сопротивление  проводника в постоянных цепях называют омическим, а в переменного тока называют активным сопротивлением.

Реактивная мощность (Q)

Измеряется в вар (вольт ампер реактивный)

Реактивная мощность является мерой потребления (или выработки реактивного тока). То есть это мощность которая сначала накапливается во внешней электрической цепи (в индуктивности и ёмкости), а потом отдаваемая обратно в сеть на протяжения 1/4 периода.

Реактивная мощность может быть как положительной так и отрицательной.

Появление реактивной мощности связанно с наличием в цепях индуктивной и ёмкостной нагрузки.

Q = I*U*sin φ 

Реактивная мощность в отличии от активной не расходуется на прямые нужды (преобразование электрической энергии в другие виды энергии). Она как бы не несёт полезной нагрузки, но без неё невозможно осуществление полезной работы. В  настоящий момент прилагается много усилий на уменьшение затрачиваемой реактивной мощности, так как это приводит к уменьшению потребления активной мощности.

Полная мощность (S)

Измеряется в вольт-амперах (BA)

Полная мощность (S) — это произведение действующего напряжения и тока на зажимах цепи. То есть полная мощность это вся мощность затраченная в электрической цепи. Полная мощность складывается из геометрической суммы активной и реактивной мощности.

S = I*U

Источник: https://electrikam.com/koefficient-moshhnosti-chto-eto-takoe/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Школа электрика
Как паять smd компоненты

Закрыть