Коэффицент мощности

Полная мощность S является весьма характерной величиной для всякой электрической установки, электрической машины, линии передачи. Сечение проводов рассчитывается на ток I таким образом чтобы они не перегревались от выделения в них тепла. Изоляция электрических установок рассчитывается на напряжение U.

Следовательно, любая электрическая установка рассчитывается на полную мощность Активная мощность меньше, или в идеальном случае равна полной мощности ,

так как Таким образом, полная мощность есть та максимальная мощность, которая может быть получена при данных действующих значениях напряжения и тока.

Если для приемника электрической энергии заданы его номинальное напряжение U и активная мощность, то с уменьшением приемника его ток возрастает:

Для сохранения неизменной активной мощности приемника при снижении необходимо установить генератор на большую, полную мощность, чтобы увеличение тока от снижения не превышало допустимого значения, на которое рассчитан генератор. В этом случае только часть полной мощности генератора будет составлять активная мощность. Например, при нагрузка генератора составляет только его полной номинальной мощности. Следовательно, показывает, как используется номинальная (полная) мощность генератора, и поэтому эта величина называется коэффициентом мощности.

Кроме того, что малый коэффициент мощности приводит к неполному использованию установленной мощности генератора, при малом возрастают потери энергии в линии передачи , то мощность потерь равна:

Поэтому, чем меньше приемника электрической энергии, тем дороже обходится передача к нему электроэнергии. При номинальном режиме потребители (в основном двигатели) имеют коэффициент мощности порядка 0,7-0,9. Однако большинство двигателей (асинхронные двигатели) на холодном ходу имеют порядка 0,1-0,3, что при большом количестве таких потребителей может привести к снижению коэффициента мощности всей установки.

Чтобы повысить экономичность энергетических установок, принимают меры для повышения всех потребителей до значений, близких к единице. С целью повышения коэффициента мощности необходимо увеличивать нагрузку двигателей и уменьшать до минимума время работы двигателей на холостом ходу. Кроме того, параллельно двигателю или группе двигателей подключают конденсаторы (или синхронные компенсаторы). На рис.89 представлена схема включения конденсатора для повышения установки и векторная диаграмма напряжения и токов в этой цепи.

Рис. 89

Общий ток индуктивной нагрузки состоит из реактивной и активной составляющих. При отсутствии батареи конденсаторов общий ток равен току двигателя . Активная составляющая при заданном напряжении должна оставаться неизменной, так как активная мощность двигателя определяется величина активного тока.

При включении конденсатора общий ток равен геометрической сумме токов и . Так как индуктивный ток и емкостный ток в любой момент времени находится в противофазе, то общий реактивный ток уменьшается

В результате общий ток в цепи уменьшится, в то время как активная составляющая тока остается неизменной. При этом уменьшится угол , но увеличится .

Обычно с помощью конденсаторов повышают до величины 0,9-095. Дальнейшее повышение требует больших затрат и экономически не оправдывается.

Повышение энергетических установок имеет весьма важное народнохозяйственное значение, так как это повышение означает экономию огромного количества энергии, теряемой в линиях передач и генераторах при низком , и улучшение использования огромных мощностей генераторов электростанций.