Tam giác điện áp, điện trở và công suất

Bất cứ ai có ý tưởng về sơ đồ vectơ sẽ dễ dàng nhận thấy rằng tam giác điện áp vuông góc có thể được phân biệt rất rõ ràng trên chúng, mỗi bên phản ánh: tổng điện áp của mạch, điện áp của điện trở hoạt động và điện áp trên điện trở.

Theo định lý Pythagore, mối quan hệ giữa các điện áp này (giữa điện áp tổng của mạch và điện áp của các phần của nó) sẽ như sau:

Nếu bước tiếp theo là chia giá trị của các điện áp này cho dòng điện (dòng điện chạy qua tất cả các phần của mạch nối tiếp bằng nhau), thì bằng Định luật Ohm chúng ta nhận được các giá trị điện trở, nghĩa là bây giờ chúng ta có thể nói về một tam giác điện trở vuông góc:

Theo cách tương tự (như trong trường hợp điện áp), sử dụng định lý Pythagore, có thể thiết lập mối quan hệ giữa trở kháng của mạch và điện kháng. Mối quan hệ sẽ được biểu thị bằng công thức sau:

Sau đó, chúng tôi nhân các giá trị điện trở với dòng điện, trên thực tế, chúng tôi sẽ tăng mỗi cạnh của tam giác vuông lên một số lần nhất định. Kết quả là, chúng ta có được một tam giác vuông có khả năng:

Công suất tác dụng được giải phóng ở điện trở hoạt động của mạch liên quan đến quá trình chuyển đổi năng lượng điện không thể đảo ngược (thành nhiệt, khi thực hiện công việc lắp đặt) sẽ liên quan rõ ràng đến công suất phản kháng liên quan đến quá trình chuyển đổi năng lượng có thể đảo ngược (tạo ra của từ trường và điện trường trong cuộn dây và tụ điện) và được cung cấp toàn bộ năng lượng cho hệ thống lắp đặt điện.

Công suất hoạt động được đo bằng watt (W), công suất phản kháng — tính bằng varis (VAR — vôn-ampe phản ứng), tổng số — tính bằng VA (volt-ampe).

Theo định lý Pitago, ta có quyền viết:

Bây giờ chúng ta hãy chú ý đến thực tế là trong tam giác lũy thừa có một góc phi, cosin của nó rất dễ xác định chủ yếu bằng công suất tác dụng và công suất biểu kiến. Cosin của góc này (cos phi) gọi là hệ số công suất. Nó cho biết tổng lượng điện năng được chiếm bao nhiêu khi thực hiện công việc hữu ích trong hệ thống lắp đặt điện và không được đưa trở lại lưới điện.

Rõ ràng, hệ số công suất cao hơn (hệ số công suất tối đa) cho thấy hiệu suất chuyển đổi cao hơn của năng lượng cung cấp cho nhà máy để vận hành. Nếu hệ số công suất là 1, thì tất cả năng lượng cung cấp được sử dụng để thực hiện công việc.

Các tỷ lệ thu được cho phép biểu thị mức tiêu thụ hiện tại của cài đặt về hệ số công suất, công suất hoạt động và điện áp mạng:

Vì vậy, cosin phi càng nhỏ thì mạng càng cần nhiều dòng điện để thực hiện một công việc nhất định. Trong thực tế, hệ số này (dòng mạng tối đa) giới hạn khả năng truyền tải của đường truyền và do đó, hệ số công suất càng thấp, tải đường càng lớn và băng thông hữu ích càng thấp (cosin phi thấp dẫn đến hạn chế). Tổn thất joule trong đường dây điện với cosine phi giảm có thể được nhìn thấy từ công thức sau:

Trên điện trở hoạt động R của đường dây truyền tải, tổn thất càng tăng thì dòng điện I càng cao, mặc dù nó phản kháng với tải. Do đó, chúng ta có thể nói rằng với hệ số công suất thấp, chi phí truyền tải điện chỉ đơn giản là tăng lên. Điều này có nghĩa là tăng cosine phi là một nhiệm vụ kinh tế quan trọng của quốc gia.

Điều mong muốn là thành phần phản kháng của tổng công suất phải gần bằng 0. Để làm được điều này, tốt nhất là luôn sử dụng động cơ điện và máy biến áp ở mức đầy tải và tắt chúng khi kết thúc sử dụng để chúng không chạy không tải. Ở chế độ không tải, động cơ và máy biến áp có hệ số công suất rất thấp. Một cách để tăng cosine phi trong người dùng là sử dụng ngân hàng tụ điện Và máy bù đồng bộ.