Повышение коэффициента мощности

Основными потребителями электрической энергии на промышленных предприятиях являются асинхронные двигатели, представляющие собой активно-индуктивные нагрузки, токи которых отстают по фазе от напряжения источника питания. Если значение коэффициента мощности cosφ < 1, то это приводит к неполному использованию электротехнического оборудования, при этом реактивная (индуктивная) составляющая тока вызывает дополнительные потери электрической энергии во всех его токопроводящих элементах (обмотках двигателей, трансформаторов, генераторов; проводах линий передачи и др.).

Чтобы увеличить значение соsφ, необходимо включить параллельно приемнику с индуктивной составляющей тока другой приемник с емкостной составляющей тока. В качестве такого приемника обычно применяют батарею конденсаторов. Её реактивный емкостный ток I_С компенсирует реактивный индуктивный ток приемника.

Представим приемник в виде эквивалентной схемы замещения пассивного двухполюсника R + jX_L (рис. 3.20, а). Компенсация реактивного (индуктивного) тока приемника (тока нагрузки) I _р.н. с помощью батареи конденсаторов с сопротивлением – jX_C показана на векторной диаграмме (рис. 3.21, б), из которой видно, что коэффициент мощности после включения батареи конденсаторов увеличивается: cosφ > cosφ _н. В большинстве случаев допустима неполная компенсация сдвига фаз.

Если ток нагрузки I _н и коэффициент мощности приемника cosφ _н, известны и задано требуемое значение cosφ после компенсации, то необходимое значение емкости конденсатора можно определить с помощью векторной диаграммы токов (рис. 3.21, б), из которой следует, что

,

откуда

,

где Р = I _a U – активная мощность приемника.

Улучшение cosφ посредством включения конденсаторов называется искусственным улучшением коэффициента мощности в отличие от естественного улучшения, получаемого при полном использовании мощности асинхронных двигателей и установке синхронных двигателей, у которых реактивный ток может быть очень мал.

Контрольные вопросы

1. Какими тремя величинами характеризуют синусоидально изменяющуюся функцию?

2. Почему среднее значение синусоидального тока определяют за полпериода, а не за период?

3. Что понимают под действующим значением тока (напряжения)?

4. Что понимают под терминами «коэффициент амплитуды» и«коэффициент формы»?

5. Поясните процесс прохождения синусоидального тока через сопротивление.

6. Поясните процесс прохождения синусоидального тока через индуктивную катушку.

7. Поясните процесс прохождения синусоидального тока через конденсатор.

8. Изложите основы символического метода расчета. На каком основании все методы расчета цепей постоянного тока применимы к цепям синусоидального тока?

9. Дайте определение векторной диаграммы.

10 Какому моменту времени соответствует положение векторов токов и напряжений на векторной диаграмме?

11. Как определить напряжение между двумя точками схемы по топографической диаграмме?

12. Поясните физический смысл мощностей: активной Р, реактивной Q, полной S.

13. Выразите комплексную мощность S через комплексы напряжения и тока.

14. Запишите условие резонанса напряжений.

15. Что понимают под добротностью резонансного контура?

16. Запишите условие резонанса токов.

17. В чем заключается сходство и различие резонанса напряжений и токов?