потужності

Сукупність усіх електричних елементів, які безпосередньо втручаються в процеси генерації, трансформації, передачі та розподілу електричної енергії, складають єдине ціле спільної роботи, звідси випливає, що майже всю електроенергію, яку ми споживаємо на промислових підприємствах, фабриках, у всіх будинках є елементами, які можна вважати обладнанням, що споживає електричну енергію.

Що таке коефіцієнт потужності?
Це якісний та кількісний показник правильного використання електричної енергії.
Ми також можемо сказати, коефіцієнт потужності - це термін, що використовується для опису кількості електричної енергії, яка перетворилася на роботу.

Оскільки коефіцієнт потужності змінюється залежно від споживання та типу навантаження, ми розглянемо деякі поняття, щоб математично виразити коефіцієнт потужності.

Що таке сила?
Вимірювання потужності в змінному струмі складніше, ніж у постійному струмі, через вплив індукторів та конденсаторів. Отже, в будь-якому ланцюзі змінного струму є ці три параметри індуктивності, ємності та опору в різних комбінаціях.

У чисто резистивних ланцюгах напруга (V) знаходиться у фазі зі струмом (i), деякі з цих пристроїв є лампами розжарювання, прасками, електроплитами тощо. Вся енергія перетворюється на світлову або теплову енергію.

Тоді як в індуктивній або ємнісній ланцюзі напруга і сила струму не зникають між собою на 90 °. У чисто індуктивній схемі сила струму відстає від напруги на 90 °. А в чисто ємнісному ланцюзі струм випереджає 90 ° по відношенню до напруги.

Потужність можна визначити як здатність виконувати роботу, іншими словами, як швидкість перетворення, варіації або передачі енергії за одиницю часу.

Існує три типи влади

Різні електричні пристрої перетворюють електричну енергію в інші форми енергії, такі як: механічну, світлову, теплову, хімічну та ін.

Ця енергія відповідає корисній енергії або активній потужності або просто потужності, подібній до енергії, споживаної опором. Виражається у ватах.
Двигуни, трансформатори та, загалом, усі електричні пристрої, що використовують ефект електромагнітного поля, потребують активної потужності для виконання корисної роботи, тоді як реактивна потужність використовується для генерації магнітного поля, зберігаючи в ньому електричне поле не виробляє жодної роботи.

Реактивна потужність становить 90 ° поза фазою від активної потужності.
Ця потужність виражається у реактивних вольт-амперах. (VAR)

Це результат розгляду напруги, яка подається на споживання струму, який він вимагає.
Це також результат суми векторів активної потужності та реактивної потужності.
Ця потужність виражається у вольт-амперах (ВА)
Коефіцієнт потужності (fp) - це залежність між активною (P) та видимою (S) потужностями, якщо струми та напруги є синусоїдальними сигналами.

Якщо це абсолютно синусоїдальні сигнали, коефіцієнт потужності буде дорівнює cos φ, або косинус кута, утвореного фазором струму та напруги, в цьому випадку позначається як cos φ значення зазначеного кута.
Відповідно до рис. 3.

У трикутнику потужності рис. 2 графічно спостерігається, що це коефіцієнт потужності або cos φ та його залежність між потужностями в ланцюзі змінного струму.

Векторна діаграма рис. 4, показаний для індуктивної схеми, показує, що струм відстає від напруги, є дві складові, і одна з них є вектором AB, у фазі з напругою і є активною потужністю, що спостерігається в навантаженні, інша складова змінного струму, яка становить 90 ° позаду представляє реактивну потужність, тому зв’язок між активною та видимою потужністю називається фактором потужності.

Проблему коефіцієнта низької потужності можна розділити на дві групи, економічну та технічну.

Чому існує низький коефіцієнт потужності?

Реактивна потужність необхідна для отримання електромагнітного потоку, який активує такі елементи, як: двигуни, трансформатори, люмінесцентні лампи, холодильне обладнання та ін.

Коли кількість цього обладнання помітна, як наслідок може бути отримано велике споживання реактивної енергії.

Серед основних наслідків низького коефіцієнта потужності можна відзначити наступне:

Збільшення струму
Вони збільшують втрати за рахунок ефекту Джоуля, які є функцією квадрата струму, наприклад:
-Кабелі між лічильником та користувачем

-Обмотки розподільного трансформатора

-Пристрої експлуатації та захисту
Збільшення падіння напруги призводить до недостатнього живлення навантажень, вони страждають від зменшення вихідної потужності.
Це падіння напруги впливає на:
-Обмотки розподільного трансформатора
-Силові кабелі
-Система захисту та управління
Ці недоліки також впливають на виробника та розподільника електроенергії.
Виробник карає користувача низьким коефіцієнтом потужності, змушуючи його платити більше за свою електроенергію.
-Саме з цієї причини електроенергетичні компанії беруть вищі тарифи, коли коефіцієнт потужності низький.
Один із способів візуалізації компонентів, що беруть участь у цьому збільшенні вартості енергії, можна продемонструвати, посилаючись на трикутник потужності на рис. 6.

Рис. 6 - найкращий спосіб графічно зрозуміти, що таке cos φ, і тісний взаємозв'язок з іншими типами потужності, наявними в електричному ланцюзі змінного струму.

Як видно з трикутника на ілюстрації, cos φ графічно представляє активну потужність (P) і видиму потужність (S), тобто залежність між реальною робочою потужністю і загальною потужністю, споживаною навантаженням або споживачем підключений до електричного кола змінного струму.
Ми можемо представити математично за допомогою такої формули:

Коефіцієнт потужності - це зв’язок між активною (P) та видимою (S) потужностями, якщо сигнал синусоїдальний.

Якби хвиля була не ідеальною, видима потужність (S) складалася б не тільки з активної потужності (P) та реактивної потужності (Q), але з'явилася б третя складова, сума всіх потужностей, що генеруються спотвореннями D.

Якщо ми припустимо, що в установці існує високий коефіцієнт гармонійних спотворень (THD) і тому, що існують гармонічні струми разом із напругою, якій піддається провідник, в результаті тече потужність, що якби це були єдині спотворення в установці, його значення відповідало б загальним спотворенням D.

ВИСНОВКИ:
Значення коефіцієнта потужності визначається типом навантажень, підключених до установки. Згідно з його визначенням, коефіцієнт потужності є безрозмірним і може приймати значення від 0 до 1
У чистому резистивному контурі: φ = 0

Це струм і полярність зміни напруги в один і той же момент у кожному циклі, тому коефіцієнт потужності дорівнює одиниці.

З іншого боку, в чисто реактивній схемі струм і напруга знаходяться в квадратурі: φ = 90 °, коефіцієнт потужності дорівнює нулю.

Коли схема індуктивна за своєю природою, ми будемо говорити про коефіцієнт відставання потужності (відстаючий струм по відношенню до напруги), тоді як це заздалегідь сказано, коли він є ємнісним за своєю природою (провідний струм по відношенню до напруги).

Коефіцієнт потужності (fp) і cos φ є двома різними членами і залежать від наступного:

cos φ; це залежить лише від активної (P) та реактивної (Q) потужностей
fp; Вони залежать від активної (P), реактивної (Q) та спотвореної (D) потужностей. У випадку, якщо D = 0, обидва збігатимуться.

ЛІТЕРАТУРА
Л.І. Егілуз М. Маганья, П. Беніто та Ж. Прачка "Коефіцієнт потужності системи, її взаємозв'язок із розподілом втрат у спотворених мережах та наслідки використання конденсаторів для поліпшення частоти напруги". E.T.S.I.I.T. Університет Кантабрії.

. Філіпський, “Видима багатофазна потужність та коефіцієнт потужності в умовах спотвореної форми хвилі”. IEEE Trans. Про доставку електроенергії, том 6, № 3, липень 1991 р.

Альберт Ф. Шпітта - Гюнтер Г. Сейп. Електричні установки, том I