Работающие электрические установки потребляют активную и реактивную мощность и энергию; лампы накаливания и электробытовые нагревательные приборы — практически только активную мощность. Такие электроприемники, как асинхронные электродвигатели, трансформаторы, дроссели, линии электропередачи и другие, потребляют активную и реактивную мощность.
Потребность электроустановок в активной и реактивной мощности полностью удовлетворяется за счет энергии, вырабатываемой генераторами электростанций. Активную энергию электроприемники преобразуют в другие виды энергии: тепловую, световую, механическую. Реактивная энергия пульсирует между генераторами и потребителями, непроизводительно загружая электрическую сеть током.
Коэффициент мощности определяют по формуле (1.24)
В процессе эксплуатации электроустановок коэффициент мощности изменяется с изменением значения и характера нагрузки. Коэффициент мощности определяют по показаниям счетчиков активной и реактивной энергии за определенный промежуток времени (сутки, месяц, год), пользуясь следующей формулой:
При этом получают средневзвешенное значение коэффициента мощности^
На необходимость увеличения cos <�р потребителей указывает следующий пример. Допустим, что на электростанции установлен генератор однофазного переменного тока мощностью S = 240 кВ
- А, напряжением 1200 В. Ток, который может отдавать генератор в сеть,
Таким образом, чем меньший коэффициент мощности со5ф имеет потребитель, тем меньшую активную мощность будет отдавать генератор, тем менее он будет загружен по активной мощности и тем меньше будет коэффициент полезного действия машины. Это заставляет учитывать не только активную энергию, забираемую потребителем от электростанции, но и реактивную энергию. Поэтому у потребителя, имеющего реактивную нагрузку, должны быть установлены электрические счетчики активной и реактивной энергии. При этом активная и реактивная энергии при постоянстве активной и реактивной мощностей могут быть определены по формулам
1. К необходимости увеличения полной мощности электрических станций и трансформаторов., Из формулы cos ф =
Так, например, если мощность электрических двигателей животноводческой фермы 80 кВт, a cos ф 0,8, то мощность трансформатора для питания электродвигателей
Компенсация реактивной мощности
... угла (cos ) называется коэффициентом мощности. Электроприёмники с такой нагрузкой потребляют как активную , так и реактивную мощность. Реактивная мощность. Активная энергия, потребляемая электроприёмниками, преобразуется в другие виды энергии: механическую, тепловую, энергию сжатого воздуха и ...
- 2. К понижению коэффициента полезного действия генераторов и трансформаторов. У генераторов и трансформаторов, работающих на нагрузку с низким со»р, снижается КПД, что ведет к излишнему расходу источников первичной энергии (воды, угля, газа, торфа, ядерного горючего и др.).
- 3. К увеличению потерь мощности (напряжения) в проводах и увеличению сечения проводов. Из формулы мощности однофазного переменного тока
видно, что
Так, например, при мощности
U — 220 В
Но уже при cos <�р = 0,6
Таким образом, при одних и тех же значениях мощности и напряжения уменьшение cos <�р сопровождается увеличением тока в проводах и, следовательно, возрастанием потерь на нагрев. Во избежание опасного нагрева при увеличении тока площадь поперечного сечения провода необходимо увеличить. Кроме того, увеличение тока в проводах при неизменной их площади поперечного сечения приводит к увеличению падения напряжения в них.
В сельскохозяйственном производстве встречаются следующие причины низких значений коэффициента мощности.
Недогрузка электродвигателей переменного тока. При недогрузке 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 электродвигатель мощностью 4 кВт при частоте вращения 980 мин-1 при полной нагрузке имеет cos ф = 0,8, а при нагрузке 50% — cos ф = 0,6 и т. д.
Электродвигатели, работающие вхолостую, имеют еще меньший совф = 0,1…0,3.
Неправильный выбор типа электродвигателя. Двигатели быстроходные и большой мощности имеют более высокий cos ф, чем тихоРис. 16.2. Зависимость коэффициента мощности от загрузки электродвигателя при различных частотах вращения:
ходные и маломощные (рис. 16.2).
Электродвигатели закрытого типа имеют совф ниже, чем электродвигатели открытого типа.
Повышение напряжения в сети. В часы малых нагрузок, обеденных перерывов и т. п. напряжение в сети увеличивается на несколько вольт. Это ведет к увеличению намагничивающего тока индуктивных потребителей (асинхронных электродвигателей), что в свою очередь вызывает уменьшение cos ф предприятия.
Неправильный ремонт электродвигателя. При перемотке электродвигателей обмотчики вследствие неправильного подбора провода иногда не заполняют пазы машины тем количеством проводников, которое было в заводской обмотке. При работе такого электродвигателя, вышедшего из ремонта, увеличивается магнитный поток рассеяния, что приводит к уменьшению cos ф электродвигателя.
Изготовление коллекторов для электродвигателей
... измеряем напряжение. План: Введение 1 Принцип действия 2 Классификация электродвигателей 2.1 Двигатели постоянного тока 2.2 Двигатели переменного тока 2.3 3 История Примечания Введение Электродвигатели разной мощности (750 ... и под действием возникшего в этот момент отталкивания. Для автоматического переключения полюсов ротора служит коллектор. Он представляет собой пару закрепленных на валу ротора ...
При сильном износе подшипников ротор двигателя может задевать при вращении за статор. Вместо того чтобы сменить подшипники, обслуживающий персонал идет по неправильному и вредному пути и подвергает ротор обточке. Увеличение воздушного зазора между ротором и статором вызывает увеличение намагничивающего тока и уменьшает cos ф электродвигателя.
Перечисленные выше последствия низких значений cos ф достаточно убедительно говорят о том, что необходимо повышать со8ф. К мерам увеличения cosф относят следующие:
правильный выбор типа, мощности и частоты вращения вновь устанавливаемых электродвигателей; •
увеличение загрузки электродвигателей;
- недопущение работы электродвигателей вхолостую продолжительное время;
- правильный и высококачественный ремонт электродвигателей;
- применение компенсирующих устройств, например, конденсаторных.
Применение конденсаторных устройств. Малая масса конденсаторов, отсутствие вращающихся частей, незначительные потери энергии в них, легкость обслуживания, безопасность и надежность в работе дают возможность широкого применения конденсаторов для повышения совф электродвигателей.
Подбирая значение емкости при параллельном соединении индуктивности 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 наименьшее значение и совпадать по фазе с напряжением сети. Этот прием называют компенсацией сдвига фаз и широко используют на практике. По экономическим соображениям невыгодно доводить угол <�р до нуля, практически целесообразно иметь cos ф = 0,9…0,95. Рассмотрим расчет емкости
поясняющая расчет емкости
нои нагрузке, чтобы повысить
cos ф до заданного значения. Векторная диаграмма (рис. 16.3) начинается с построения вектора напряжения Ц. Сила тока L вследствие индуктивного характера нагрузки отстает по фазе от напряжения сети на угол ф 1. Необходимо уменьшить угол сдвига фаз между напряжением Ц и общим током до значения ф2 .
Отрезок Ос, представляющий активную слагающую тока /, равен
Из треугольника
При включении статических конденсаторов в цепь трехфазного тока их разбивают на три группы, соединяемые в звезду или в треугольник. В обоих случаях для вычисления суммарной реактивной мощности можно пользоваться одним и тем же выражением
Чтобы уменьшить потребную емкость конденсаторов в установках, улучшающих коэффициент мощности, необходимо включать эти конденсаторы в треугольник.
