Коэффициент мощности и способы его увеличения.

Коэффициентом мощности, или «косинусом фи» (соз j), цепи называется отношение активной мощности к полной мощности.

;

В общем случае активная мощность меньше полной мощности, т. е. у этой дроби числитель меньше знаменателя, и поэтому коэф­фициент мощности меньше единицы.

Только в случае чисто активной нагрузки, когда вся мощность является активной, числитель и знаменатель этой дроби равны между собой, и поэтому коэффициент мощности равен единице.

Чем большую часть полной мощности составляет активная мощность, тем меньше числитель отличается от знаменателя дроби и тем ближе коэффициент мощности к единице.

Величину можно косвенно определить по показаниям, ваттметра, вольтметра и амперметра:

.

Коэффициент мощности можно также измерить особым при­бором — фазометром.

Основными потребителями электрической энергии являются электрические двигатели, машины и электронагревательные устрой­ства. Все они потребляют активную мощность, которую преобразуют в механическую работу и тепло. Электрические двигатели потреб­ляют также реактивную мощность. Последняя, как известно, со­вершает колебательное движение от источника к двигателю и об­ратно.

У ламп и электрических печей сопротивления и соs.

У электрических двигателей и меньше 1.

При неизменной передаваемой активной мощности величина нагрузочного тока обратно пропорциональна значению :

Это означает, что при тех же значениях активной мощности и напряжения нагрузочный ток электрических двигателей больше, чем уэлектрических ламп. Если, например, коэффициент мощности электрического двигателя равен 0,5, то он потребляет в 2 раза больший ток, чем электрическая печь сопротивления той же мощности .

Потери мощности на нагрев проводов линии пропорциональны квадрату тока .

Таким образом, при потери мощности в линии, по которой энергия передается потребителям, больше в 4 раза, чем при . Кроме того, генераторы и трансформаторы будутзагружены током в 2 раза больше и в этом случае требуется примерно в 2 раза большее сечение проводов для обмоток.

Отсюда видно, какое важное значение имеет величина в электроэнергетических установках. Для повышения коэффици­ента мощности промышленных установок, на которых преобла­дающая часть потребителей — электрические двигатели, парал­лельно им включают конденсаторы, т. е. добиваются резонанса токов, при котором близок к 1.

Для повышения коэффициента мощности путем улучшения работы электроустановок без применения компенсирующих устройств проводятся следующие мероприятия:

· упорядочение технологического процесса предприятия, ведущее к улучшению энергетического режима оборудования;

· применение синхронных электродвигателей вместо асинхронных той же мощности, когда это возможно по условиям технологического процесса;

· замена малозагруженных асинхронных двигателей двигателями меньшей мощности;

· понижение напряжения у двигателей, систематически работающих с малой загрузкой;

· ограничение холостого хода двигателей;

· замена малозагруженных трансформаторов; трансформаторами меньшей мощности.

Электродвигатель для рабочей машины следует подбирать в соответствии с режимом ее работы, учитывая допустимую перегрузку двигателя.

Во всех случаях желательно выбирать электродвигатель с более высоким номинальным коэффициентом мощности. Там, где это возможно, необходимо отдавать предпочтение двигателям с большей скоростью вращения и с короткозамкнутым ротором, вращающимся на подшипниках качения.

Если электродвигатели уже установлены и возможность их замены исключается, то для повышения коэффициента мощности рекомендуется пересмотреть технологию производства и по возможности модернизировать механизмы. Заметную роль в режиме работы электродвигателей играет постоянство подводимого напряжения. На маломощных электростанциях иногда поддерживают напряжение выше номинального, что приводит к увеличению тока холостого хода, а следовательно, к увеличению реактивной мощности.

Для повышения коэффициента мощности необходимо поддерживать номинальное напряжение.

В целях повышения коэффициента мощности особенное внимание следует обращать на качество ремонта электродвигателей.

Значительные результаты в повышении естественного коэффициента мощности предприятия можно получить при более рациональном использовании трансформаторов. Так как основная часть реактивной мощности, потребляемой трансформатором, приходится на мощность холостого хода, рекомендуется по возможности отключать трансформаторы на время холостого хода. Следует заменять трансформаторы, загрузка которых составляет 30% и меньше; в остальных случаях целесообразность замены или перестановки трансформаторов определяется расчетом. При этом следует иметь в виду, что повышение коэффициента загрузки трансформатора до 0,6 приводит к заметному повышению коэффициента мощности, а при дальнейшем увеличении коэффициента загрузки от 0,6 до 1 коэффициент мощности улучшается незначительно.