Hệ số công suất (Cosine Phi) là gì

Hệ số sức mạnh của một người tự nhiên (cosine phi) như sau. Như bạn đã biết, trong mạch điện xoay chiều thường có ba loại tải hoặc ba loại công suất (ba loại dòng điện, ba loại điện trở). Công suất hoạt động P, phản ứng Q và tổng C có liên quan tương ứng với điện trở hoạt động r, phản ứng x và tổng z.

Trong quá trình kỹ thuật điện, người ta biết rằng điện trở được gọi là điện trở hoạt động, trong đó nhiệt được giải phóng khi dòng điện chạy qua. Điện trở hoạt động có liên quan đến tổn thất công suất hoạt động dPnBằng bình phương cường độ dòng điện nhân với điện trở dPn = Az2r W

phản ứng khi dòng điện chạy qua nó không gây tổn hao. Điện trở này là do độ tự cảm L cũng như điện dung C.

Điện trở cảm ứng và điện dung là hai loại điện kháng và được biểu thị bằng các công thức sau:

• điện kháng hoặc điện trở cảm ứng,

• điện trở hoặc điện dung,

Khi đó x = xL — НС° С… Ví dụ nếu trong mạch xL= 12 Ohm, xc = 7 Ohm thì điện kháng của mạch x = xL — NSc= 12 — 7 = 5 Ohm.

Cơm. 1. Minh họa để giải thích bản chất của cosin «phi»: a — mạch mắc nối tiếp r và L trong mạch điện xoay chiều, b — tam giác điện trở, c — tam giác công suất, d — tam giác công suất tại các giá trị khác nhau ​của năng lượng hoạt động.

Trở kháng z bao gồm điện trở và điện kháng. Đối với kết nối nối tiếp của r và L (Hình 1, a), một tam giác điện trở được mô tả bằng đồ họa.

Nếu các cạnh của tam giác này được nhân với bình phương của cùng một dòng điện, thì tỷ lệ sẽ không thay đổi, nhưng tam giác mới sẽ là tam giác công suất (Hình 1, c). Kiểm tra thêm chi tiết tại đây — Tam giác của điện trở, điện áp và công suất

Nhìn từ tam giác, trong một mạch điện xoay chiều, thường xảy ra ba công suất: P hoạt động, phản ứng Q và tổng S

P = Az2r = UIcosphy W,B = Az2x = Az2NSL — I2x° C = UIsin Var, S = Az2z = UIWhat.

Công suất hoạt động có thể được gọi là công suất làm việc, tức là công suất "làm nóng" (phát nhiệt), "đèn" (chiếu sáng điện), "di chuyển" (truyền động động cơ điện), v.v. Nó được đo theo cách tương tự như công suất không đổi , tính bằng watt.

Đã phát triển điện năng hoạt độngb hoàn toàn không để lại dấu vết được tiêu thụ trong máy thu và dây dẫn với tốc độ ánh sáng — gần như ngay lập tức. Đây là một trong những tính năng đặc trưng của năng lượng hoạt động: nó được tạo ra bao nhiêu thì tiêu hao bấy nhiêu.

Công suất phản kháng Q không tiêu thụ và biểu thị dao động của năng lượng điện từ trong mạch điện.Dòng năng lượng từ nguồn đến máy thu và ngược lại có liên quan đến dòng điện chạy qua dây dẫn và vì dây dẫn có điện trở hoạt động nên có tổn thất trong chúng.

Do đó, với công suất phản kháng, công việc không được thực hiện, nhưng xảy ra tổn thất, đối với cùng một công suất hoạt động, hệ số công suất càng lớn, càng nhỏ (cosphi, cosin «phi»).

Một ví dụ. Xác định công suất hao phí trên đường dây có điện trở rl = 1 ôm nếu truyền qua nó công suất P = 10 kW ở hiệu điện thế 400 V một lần với cosphi1 = 0,5 và lần thứ hai với cosphi2 = 0,9.

Trả lời. Dòng điện trong trường hợp thứ nhất I1 = P / (Ucosphi1) = 10/(0,4•0,5) = 50 A.

Tổn thất điện năng dP1 = Az12rl = 502•1 = 2500 W = 2,5 kW.

Trong trường hợp thứ hai, dòng điện Az1 = P / (Ucosphi2) = 10/(0,4•0,9) = 28 A.

Tổn thất điện năng dP2 = Az22rl = 282•1 = 784 W = 0,784 kW, tức là trong trường hợp thứ hai, tổn thất điện năng là 2,5 / 0,784 = nhỏ hơn 3,2 lần chỉ vì giá trị cosfi cao hơn.

Tính toán cho thấy rõ ràng rằng giá trị của cosin «phi» càng cao thì tổn thất năng lượng càng thấp và càng ít phải đặt kim loại màu khi lắp đặt các công trình mới.

Bằng cách tăng cosin «phi», chúng ta có ba mục tiêu chính:

1) tiết kiệm năng lượng điện,

2) tiết kiệm kim loại màu,

3) sử dụng tối đa công suất lắp đặt của máy phát điện, máy biến áp và động cơ AC nói chung.

Tình huống cuối cùng được xác nhận bởi thực tế là, ví dụ, từ cùng một máy biến áp, có thể thu được công suất hoạt động càng lớn thì giá trị của người dùng cosfi càng lớn.Vì vậy, từ một máy biến áp có công suất định mức Sn= 1000 kVa tại cosfi1 = 0,7, bạn có thể nhận được công suất tác dụng P1 = Снcosfie1 = 1000 • 0,7 = 700 kW và tại cosfi2 = 0,95 R2 = Сncosfi2= 1000 • 0 ,95 = 950 kW.

Trong cả hai trường hợp, máy biến áp sẽ được tải đầy đủ tới 1000 kVA. Động cơ không đồng bộ và máy biến áp thiếu tải là nguyên nhân dẫn đến hệ số công suất thấp trong các nhà máy. Ví dụ, một động cơ cảm ứng ở tốc độ không tải có cosfixx xấp xỉ bằng 0,2, trong khi khi có tải đến công suất định mức sfin = 0,85.

Để rõ ràng hơn, hãy xem xét tam giác công suất gần đúng cho động cơ cảm ứng (Hình 1, d). Trong quá trình vận hành không tải, động cơ cảm ứng tiêu thụ công suất phản kháng xấp xỉ bằng 30% công suất định mức, trong khi công suất tác dụng tiêu thụ trong trường hợp này là khoảng 15%. Do đó, hệ số công suất rất thấp. Khi tải tăng, công suất tác dụng tăng và công suất phản kháng thay đổi nhẹ và do đó cosfi tăng. Đọc thêm về nó ở đây: Hệ số công suất truyền động

Hoạt động chính làm tăng giá trị của cosfi là hoạt động hết công suất sản xuất. Trong trường hợp này, động cơ không đồng bộ sẽ hoạt động với hệ số công suất gần với giá trị danh nghĩa.

Các hoạt động cải thiện hệ số công suất được chia thành hai nhóm chính:

1) không yêu cầu cài đặt các thiết bị bù và phù hợp trong mọi trường hợp (phương pháp tự nhiên);

2) liên quan đến việc sử dụng các thiết bị bù (phương pháp nhân tạo).

Bộ ngưng tụ để tăng hệ số công suất

Các hoạt động của nhóm đầu tiên, theo hướng dẫn hiện hành, bao gồm hợp lý hóa quy trình công nghệ, dẫn đến cải thiện chế độ năng lượng của thiết bị và tăng hệ số công suất. Các biện pháp tương tự bao gồm việc sử dụng động cơ đồng bộ thay vì một số động cơ không đồng bộ (việc lắp đặt động cơ đồng bộ thay vì động cơ không đồng bộ được khuyến nghị khi cần thiết để tăng hiệu quả).

Cũng đọc về chủ đề này: Nguồn điện xoay chiều và tổn thất điện năng