Расчет косинуса фи: Коэффициент мощности

Содержание

КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И ТРЕУГОЛЬНИК МОЩНОСТЕЙ, ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

Особенности индуктивных нагрузок

Большинство нагрузок в современных системах электроснабжения имеют индуктивный характер. К ним, например, относятся электродвигатели, трансформаторы, балласты люминесцентных ламп, индукционные печи. Для нормальной работы подобных нагрузок в них требуется создать магнитное поле.

Индуктивные нагрузки требуют наличия двух составляющих тока:

Активной составляющей, за счет которой происходит нагрев, получение света, механическое движение, полезная работа и т.п.;
Реактивной составляющей, необходимой для получения и поддержания магнитного поля.

Активная составляющая тока отвечает за потребление активной мощности, которая может быть измерена с помощью ваттметра. Она измеряется в ваттах (Вт) и киловаттах (кВт). Реактивная мощность не совершает никакой полезной работы, но циркулирует между генератором и нагрузкой. При этом она увеличивает нагрузку на источники питания и распредсистему. Реактивная мощность измеряется в вольт-амперах-реактивных (вар).

Вместе активная и реактивная мощность образуют полную или кажущуюся мощность. Она измеряется в киловольт-амперах (кВА).

Рис. 1. Активная мощность

Рис. 2.Реактивная мощность

Понятие коэффициента мощности (косинуса фи)

Под коэффициентом мощности понимают отношение активной мощности к полной. Этот коэффициент характеризует, насколько эффективно используется электроэнергия. Высокие значения коэффициента мощности соответствуют эффективному использованию электроэнергии, а низкие – напротив, неэффективному.

Для определение коэффициента мощности (PF) следует разделить активную мощность (в кВт) на полную (кВА). Для линейных систем с синусоидальными токами коэффициент мощности численно равен cos ?:

PF = кВт/кВА = cos ?

Например, для токарно-карусельного станка, работающего с полезной мощностью 100 кВт и полной мощностью 125 кВА, коэффициент мощности составит 100/125 = 0,8.

Рис. 3. Полная мощность

Рис. 4. Треугольник мощностей

Примечание: показанный на рис.4 треугольник мощностей используется для иллюстрации соотношений между активной, реактивной и полной мощностями.

Должен ли нас волновать низкий коэффициент мощности PF (косинус фи — cos ?)?

Низкий cos ? означает, что вы не полностью используете оплачиваемую вами электроэнергию.

Из показанных на рис.5 соотношений можно видеть, что полная мощность уменьшается с ростом коэффициента мощности. При коэффициенте мощности, равном 70%, для получения 100 кВт требуется 142 кВА. При коэффициенте мощности, равном 95%, для получения 100 кВт требуется только 105 кВА. Если посмотреть на все это с точки зрения величины тока, получается, что при коэффициенте мощности 70% требуется на 35% больший ток для совершения той же самой полезной работы.

Рис. 5. Типичные треугольники мощностей

Что можно сделать для повышения косинуса фи (коэффициента мощности)?

Коэффициент мощности можно повысить путем установки компенсирующих конденсаторов в распредсистеме предприятия

Если полная мощность (кВА) больше, чем полезная мощность (кВт), через энергосистему протекает сумма активного и реактивного токов. Силовые конденсаторы являются своего рода генератором реактивной мощности (см. рис. 6). Выдавая реактивный ток, они снижают общий ток, протекающий от энергосистемы к нагрузкам.

Наиболее выгодным является коэффициент мощности 95%

Теоретически конденсаторы могут выдать 100% требуемой реактивной мощности. Однако наиболее выгодным является поддержание коэффициента мощности на уровне 95%.

На рис.7 показано потребление полной мощности в системе до и после установки конденсаторов. Установка конденсаторов и увеличение коэффициента мощности до 95% обеспечивает снижение полной мощности со 142 кВА до 105 кВА, т.е. снижение составляет 35%.

Рис.6. Конденсаторы как генераторы реактивной мощности

Рис.7. Требуемая полная мощность до и после компенсации

Компенсация реактивной мощности: руководство для главного энергетика

Какова будет экономия при установке компенсирующих конденсаторов

Силовые конденсаторы дают множество преимуществ:

снижение расходов на электроэнергию;
снижение требований к мощности системы;
улучшение стабильности напряжения;
снижение потерь.

Снижение расходов на оплату электроэнергии

Ваша энергоснабжающая организация поставляет как активную (кВт), так и реактивную мощность (квар). Хотя реактивная мощность и не регистрируется счетчиками электроэнергии (считающими киловатт- часы), распределительная сеть должна быть достаточно мощной, чтобы обеспечить необходимую полную мощность. Поэтому у энергоснабжающих компаний есть масса способов заставить потребителей компенсировать их расходы на более мощные генераторы, трансформаторы, кабели, выключатели и т.п.

Как показано в случае ниже, конденсаторы могут сэкономить ваши деньги вне зависимости от того, как именно происходит начисление платы за электроэнергию.

Начисление за полную мощность (кВА)

Энергоснабжающая организация измеряет и тарифицирует каждый ампер потребляемого тока, включая реактивную составляющую.

Начисление за кВт с учетом коэффициента мощности

Энергоснабжающая организация начисляет плату в соответствии с потребляемой активной энергией и добавляет пени при низком коэффициенте мощности. Также может использоваться поправочный коэффициент, на который умножается величина активной энергии. Следующая формула иллюстрирует начисление, при котором «отправной точкой» является коэффициент мощности, равный 90%:

Потребление в кВт х 0,90

фактический коэффициент мощности

Если коэффициент мощности равен 0,84, поставщик электроэнергии увеличит плату на % в соответствии с формулой:

кВт х 0,90 / 0,84 = 107 (множитель)

Некоторые энергоснабжающие организации требуют дополнительную плату за низкий коэффициент мощности, но предоставляют вычеты или бонусы за потребление свыше определенного уровня.

Начисление за реактивную мощность

Энергоснабжающая организация напрямую взимает плату за реактивную мощность, которая обычно составляет определенную долю от активной мощности (кВт). Например, если эта плата составляет 1 рубль за каждый квар для всего, что находится сверх 50% активной мощности. Иными словами, если имеется нагрузка 400 кВт, энергоснабжающая организация предоставит 200 квар бесплатно.

Увеличение пропускной способности системы при компенсации реактивной мощности

Применение конденсаторов для компенсации реактивной мощности увеличивает пропускную способность системы по току. Повышение коэффициента мощности снижает количество квар на кВт полезной нагрузки. Таким образом, используя конденсаторы можно увеличить полезную нагрузку при сохранении величины полной мощности (кВА).

Рис.8. Увеличение пропускной способности трансформатора при компенсации

Компенсация реактивной мощности позволяет увеличить нагрузочную способность трансформатора

Предприятие имеет трансформатор мощностью 500 кВА, работающий почти на номинальной мощности. Он потребляет 480 кВА или 578 А при 400 В. Существующий коэффициент мощности – 75%, соответственно доступная активная мощность составляет 360 кВт.

Желательно увеличить производительность на 25%, т.е. необходимо получить 450 кВт. Как этого добиться? Самый простой выход – установить новый трансформатор. Для получения 450 кВт потребуется трансформатор мощностью 600 кВА при работе с коэффициентом мощности 75%. При этом, скорее всего, понадобится следующий стандартный типоразмер трансформатора (750 кВА).

Возможно, лучшим решением будет повысить коэффициент мощности, чтобы трансформатор смог работать с дополнительной нагрузкой. Для повышения коэффициента мощности с 75 до 95% при нагрузке в 450 кВт потребуется конденсатор с мощностью 450 х 0,553 = 248,8 квар.

Аналогичный принцип используется при необходимости снизить ток, протекающий через перегруженное оборудование. Повышение коэффициента мощности с 75 до 95% при той же активной мощности приводит к снижению тока на 21%. Если посмотреть по другому, при работе с коэффициентом мощности 75% ток возрастает на 26,7%, а при 65% — на 46,2%.

Отрасли промышленности с низким коэффициентом мощности, в которых выгодно использовать конденсаторы

Низкий косинус фи является следствием того, что множество двигателей работают с нагрузкой ниже номинальной. Такое часто происходит в циклических технологических процессах, например, при использовании циркулярных пил, шаровых мельниц, конвейеров, компрессоров, шлифовальных станков, прессов и т.п. Для подобных механизмов двигатели обычно выбираются, исходя из максимально возможной нагрузки. Примерами механизмов, работающих с низким коэффициентом мощности (от 30 до 50%), можно считать токарный станок, работающий в режиме неглубокого реза, ненагруженный компрессор, циркулярную пилу в отсутствии заготовки.

С низким коэффициентом мощности обычно работают предприятия в следующих отраслях:

Отрасли с низким коэффициентом мощности

Отрасль	Нескомпенсированный коэффициент мощности
Лесопильни	45-65%
Производство пластмасс (особенно экструдеры)	55-70%
Металлообрабатывающие станки, прессы	60-70%
Гальванопокрытия, текстиль, химическая промышленность, пивоварни	65-75%
Больницы, склады, литейное производство	70-80%

Включайте конденсаторы КРМ в новые проекты и проекты расширения производства

Включение конденсаторов в новые проекты и проекты модернизации производства позволяет уменьшить типоразмеры трансформаторов, шин, выключателей и т. п., что ведет к прямой экономии.

На рис. 9 показано, как высвобождается полная мощность системы (кВА) при увеличении коэффициента мощности. Увеличение коэффициента мощности с 70 до 90% высвобождает 0,32 кВА на кВт. При нагрузке 400 кВт высвобождается 128 кВт.

Повышение стабильности напряжения

Пониженное из-за больших потребляемых токов напряжение приводит к затрудненному пуску двигателей и их перегреву. По мере снижения коэффициента мощности растет общий ток в линии, что приводит к увеличению падения напряжения. Установка конденсаторов и конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности и снижение просадок позволяют добиться более эффективной работы двигателей и продлить их срок службы.

Снижение потерь

Потери из-за низкого коэффициента мощности связаны с реактивным током, протекающим в системе. Эти потери связаны с выделением тепла и могут быть устранены за счет коррекции коэффициента мощности. Мощность потерь (в ваттах) в распредсистеме рассчитывается как произведение квадрата тока на активное сопротивление контура (I2R). Рассчитать снижение потерь можно по формуле:

Снижение потерь (%) = 100 – 100 х (начальный коэф. мощности/конечный коэф. мощности)²

Рис.9. Высвобождение полной мощности при коррекции коэффициента мощности

Как правильно выбрать конденсаторы для конкретного случая?

Если сделан вывод о целесообразности компенсации реактивной мощности на том или ином объекте, понадобится выбрать оптимальный типоразмер и количество конденсаторов.

Существует два основных способа установки конденсаторов: «индивидуальный» (когда отдельные конденсаторы устанавливаются непосредственно у нагрузок, обычно линейных) и «групповой» (когда батарея с фиксированной или регулируемой емкостью устанавливается на присоединении или на подстанции).

Сравнение индивидуальной и групповой компенсации

Преимущества установки индивидуальных конденсаторов рядом с нагрузками:

Предсказуемость; конденсаторы не могут создать проблемы в сети при работе без нагрузки;
Не требуются отдельные выключатели; двигатель всегда включается вместе с относящимся к нему конденсатором;
Оптимизация режимов работы двигателей за счет более эффективного использования электроэнергии и снижения просадок напряжения;
Двигатели можно переставлять вместе с относящимися к ним конденсаторами;
Проще выбрать конденсатор для конкретной нагрузки;
Снижение потерь в линии;
Повышение пропускной способности системы.

Преимущества установки конденсаторных батарей на присоединении или на подстанции:

Ниже цена за квар;
Повышение коэффициента мощности всего предприятия, что снижает или исключает любые санкции за низкий коэффициент мощности;
Автоматическое переключение конденсаторов обеспечивает получение строго необходимой реактивной мощности, что исключает перекомпенсацию и связанные с ней перенапряжения.

Преимущества и недостатки индивидуальной и групповой (с нерегулируемыми и автоматически регулируемыми батареями) компенсации

Метод	Преимущества	Недостатки
Индивидуальные конденсаторы	Наиболее эффективный метод, наибольшая гибкость	Большая стоимость установки и обслуживания
Нерегулируемая батарея	Наиболее экономичное решение, требуется меньше точек установки	Менее гибкое решение, требуются выключатели и/или контакторы
Автоматически регулируемая батарея	Наилучшее решение при меняющихся нагрузках, исключаются перенапряжения, низкая стоимость установки	Выше стоимость оборудования
Комбинированный	Наиболее подходящее решение при большом количестве двигателей	Менее гибкое решение

Изучение особенностей объекта

Для выбора оптимального решения необходимо взвесить достоинства и недостатки каждого из возможных способов компенсации. При этом следует учитывать «переменные объекта», такие как тип нагрузок, их мощность, постоянство нагрузки, нагрузочная способность сети, способы пуска двигателей и способ начисления платы за электроэнергию.

Тип нагрузок

Если на предприятии установлено много крупных двигателей с мощностью 35 кВт и более, обычно целесообразно устанавливать на каждый двигатель свой конденсатор и включать его одновременно с относящимся к нему конденсатором. Если на предприятии используется много мелких двигателей, от 0,5 до 18 кВт, можно сгруппировать эти двигатели и установить один конденсатор в центральной точке системы. Часто наилучшим решением для предприятий с множеством двигателей разных мощностей оказывается комбинирование обоих типов компенсации.

Мощность нагрузки

Для предприятий с мощными нагрузками может оказаться выгодным комбинирование индивидуальной и групповой компенсации с нерегулируемыми или автоматическими конденсаторными батареями. С другой стороны, для небольшого объекта может оказаться достаточно одного единственного конденсатора в распределительном щите.

Иногда на предприятии обнаруживается изолированный «проблемный участок», в котором требуется коррекция. Такая ситуация может возникнуть, если на предприятии используются сварочные аппараты, индукционные нагреватели или приводы постоянного тока. В этом случае, если скомпенсировать реактивную мощность на конкретном фидере, питающем нагрузку с низким коэффициентом мощности, это повысит коэффициент мощности всего предприятия, и дополнительные конденсаторы будут не нужны.

Постоянство нагрузки

Если предприятие работает круглосуточно и потребляет постоянную мощность, использование нерегулируемых конденсаторов наиболее экономично. Если нагрузка «привязана» к восьмичасовому рабочему дню и потребляется пять дней в неделю, удобно использовать конденсаторные батареи, отключаемые в периоды с меньшей нагрузкой.

Нагрузочная способность

Если фидеры или трансформаторы перегружены, или требуется увеличить нагрузку и без того нагруженных линий, компенсацию реактивной мощности необходимо производить непосредственно на нагрузке. Если распредсистема имеет запас по току, конденсаторы можно устанавливать на главных фидерах. Если нагрузка сильно меняется, разумно использовать регулируемую батарею с автоматическим переключением ступеней.

Способ начисления платы за электроэнергию

Размеры тарифов и штрафы за низкий коэффициент мощности могут существенно влиять на экономический эффект от компенсации и срок окупаемости. Во многих отраслях оптимально подобранное оборудование для коррекции коэффициента мощности окупается менее чем за два года.

Сколько квар необходимо?

Единицей измерения мощности конденсаторов для компенсации реактивной мощности является квар, равный 1000 вар (вольт-ампер-реактивный). Количество квар характеризует, какую реактивную мощность выдаст конденсатор.

Выбор типоразмера конденсаторов для индивидуальной компенсации

Для выбора конденсаторов для индивидуальной компенсации моторных нагрузок следует обратиться к таблице 3. При этом необходимо использовать данные с заводской таблички двигателя — номинальную скорость и мощность. В таблице приведены мощности конденсаторов (квар), необходимые для доведения коэффициента мощности до 95%. В таблицах также приведено, насколько снизится ток после установки конденсаторов.

Выбор типоразмера конденсаторов для компенсации всего предприятия

Если известно, какую активную мощность (кВт) потребляет предприятие, его существующий коэффициент мощности и желаемый коэффициент мощности.

Как выбрать коэффициент мощности? | Проектирование электроснабжения

25 августа 2015 k-igor

При расчете электрических нагрузок мы постоянно сталкиваемся с необходимостью выбора коэффициентов мощности для различных электроприемников. В данной статье хочу рассказать, как выбрать cosϕ и чем руководствоваться в таких случаях.

Чтобы правильно выбрать cosϕ и правильно рассчитать ток самый верный способ – посмотреть в паспорт на оборудование либо руководство по эксплуатации. Лично я очень редко туда заглядываю, т.к. не всегда паспорта имеются под рукой, поэтому пойдем по другому пути.

Проектировщик любое свое решение должен подкреплять требованиями нормативных документов. Кое-что можно найти в ТКП 45-4.04-149-2009 (п.8.1.15, 8.2.18) и СП 31-110-2003 (п.6.12, 6.30).

Также советую иметь у себя:

М788-1069. Справочные данные по расчетным коэффициентам электрических нагрузок.

Скачать М788-1069 можно на форуме.

1 Выбор коэффициента мощности для освещения.

Для освещения выбрать cosϕ проще всего.

Коэффициент мощности зависит от типа лампы. У ламп накаливания он 1,0, у люминесцентных – 0,92; у ДРЛ, ДРИ, МГЛ — 0,85; у светодиодных – до 0,98.

При проектировании наружного освещения и промышленных объектов cosϕ лучше выбирать из каталогов производителей светильников, поскольку они могут немного колебаться от приведенных значений. Не стоит брать коэффициент мощности больше 0,92 для освещения, несмотря на то, что в каталогах можно встретить и 0,96, и 0,98. Пусть будет небольшой запас, поскольку заказчик может купить светильник совсем другого производителя и лучше ориентироваться на требования нормативных документов. Лучше бы производители указывали и потребляемый ток светильников, поскольку часть электроэнергии теряется в ПРА.

Для освещения у меня 3 значения: 1,0; 0,92 и 0,85.

2 Выбор коэффициента мощности для силовых электроприемников.

Коэффициент мощности для электроприемников, которые не нашел ТНПА я выбираю исходя из режима работы и наличия двигательной нагрузки. Если не знаешь cosϕ для силового оборудования — принимай 0,8 =) Например, лифты, подъемные механизмы имеют cosϕ около 0,65.

Если мощность ЭП не превышает пару кВт, то не правильно выбранный cosϕ не значительно повлияет на расчетный ток.

Для мощных ЭП при выборе коэффициента мощности нужно относиться более ответственно, а также для однотипного оборудования имеющегося в большом количестве.

2.1 Выбор коэффициента мощности для электронно-вычислительной техники.

Отдельным пунктом следует выделить компьютерное оборудование. В проектах для ЭВМ я принимаю cosϕ=0,7. У некоторых он может быть чуть выше, все зависит здесь от блока питания.

2.2 Выбор коэффициента мощности для холодильного оборудования.

Коэффициенты мощности для холодильного оборудования нужно принимать в зависимости от мощности. У данного оборудования cosϕ от 0,65 до 0,85. Например, у моего холодильника cosϕ=0,85, хотя по ТНПА нужно принимать 0,65. cosϕ=0,75 – среднее значение для всех холодильных установок.

2.3 Выбор коэффициента мощности для нагревательного оборудования.

Чайники, электрические плиты, водонагреватели и другие электронагревательные ЭП имеют коэффициент мощности близкий к 1,0.

Чтобы лучше запомнить, подведем итоги:

cosϕ для освещения — 1,0; 0,92 и 0,85.
cosϕ для нагревательного оборудования – 1,0.
cosϕ для ЭВМ – 0,7.
cosϕ для холодильников – 0,75.
cosϕ для других силовых ЭП – 0,65-0,8.

Советую почитать:

Cos ϕ в зависимости от коэффициента мощности λ — Теория

Определение типов реактивной мощности

Cos ϕ и коэффициент мощности λ

В этом техническом отчете обсуждается различие между коэффициентом мощности и косинусом phi.
Косинус фи, ранее широко известный как отношение активной мощности к полной мощности, однако сегодня для многих потребителей имеет другое значение. Существует поразительная разница в определении того, как рассчитывается коэффициент мощности или косинус фи.

Формула для коэффициента мощности (лямбда) показывает, что последний представляет собой произведение напряжения на основной ток и косинус угла Phi (фазовый сдвиг между основным напряжением и основным током).

1 Формула коэффициента мощности лямбда

По отношению к полной мощности (U x I) коэффициент мощности определяется как отношение активной мощности к полной мощности.

Только если и ток, и напряжение в сети синусоидальны (свободны от гармоник), коэффициент мощности и косинус Phi идентичны. Однако в настоящее время это редко бывает так, потому что на практике, по крайней мере, ток имеет гармоники и часто сильно отклоняется от чистой синусоиды.

В этом случае в дополнение к основной реактивной мощности в сети также получается реактивная мощность гармоник или реактивная мощность искажений.

2 Треугольник мощности как трехмерная конструкция

Треугольник мощности, состоящий из активной мощности, реактивной мощности и полной мощности, теперь расширился до трехмерной конструкции. Это расширение включает рассмотрение основной реактивной мощности (Q-50), которая может быть как емкостной, так и индуктивной. Таким образом, угол между активной и реактивной мощностью равен 90 градусов. Третье измерение треугольника мощности включает в себя реактивную мощность искажения (D) гармоник, которая находится под прямым углом к основной реактивной мощности. Чтобы получить полную реактивную мощность цепи, их необходимо суммировать в квадрате. Чтобы получить кажущуюся мощность, необходимо возвести в квадрат активную мощность (Q) и реактивную мощность, которые находятся под прямым углом друг к другу.
Полная мощность определяется по формуле напряжение x ток.

Практический пример этого также можно найти в видео, показанном здесь:

Блок PQ используется для измерения напряжения с частотой 50 Гц. Ток имеет частоту 150 герц. Путем умножения выборок мощность теперь вычисляется из этих двух частот. В определенные моменты мощность положительна и течет из сети к потребителю. Существует также красная кривая мощности, которая является отрицательной и находится в отрицательном диапазоне. По определению, здесь мощность передается от потребителя к сети (отрицательный знак мощности).

Cos ϕ в зависимости от коэффициента мощности λ – Практика

3 Напряжение и ток из примера измерения

В технологии измерения мощности необходимо всегда интегрировать мощность по площади. В сети с частотой 50 герц наименьший интервал измерения составляет одну полуволну синусоиды, то есть 10 миллисекунд. Для расчета мощности площадь под кривой мощности интегрируется за этот период. В этом примере интегрирование зеленых кривых мощности над нулевой линией дает значение 118 Вт, в то время как большая красная кривая ниже нулевой линии имеет значение минус 118 Вт. Интеграл общей мощности за 10 миллисекунд дает нулевое значение, указывающее колебательную мощность, которая определяется как реактивная мощность. Хотя эта реактивная мощность нагружает нашу линию и трансформатор, она не должна генерироваться как активная мощность. На практике все гармоники тока умножаются на основное колебание напряжения для расчета реактивной мощности искажения. Поскольку преобладают основные колебания напряжения, а другие гармоники напряжения обычно не играют существенной роли, в методике измерения этим можно пренебречь.

Реактивная мощность – вид мощности, присутствующий в электрической сети, который не используется, а служит только для увеличения сетевой нагрузки и потерь в сети.

Существуют следующие виды реактивной мощности:

Основная реактивная мощность
реактивная мощность гармоник/реактивная мощность искажений
небаланс реактивной мощности
модуляция реактивной мощности

Для каждого типа реактивной мощности существуют разные средства защиты.

4 Типы реактивной мощности и меры по их устранению

Реактивная мощность относится к отклонению между полной мощностью, отображаемой в сети, и фактической активной мощностью, используемой оборудованием.

Несбалансированная реактивная мощность возникает, когда нагрузки в трехфазной сети имеют несбалансированную нагрузку. Это может произойти, например, из-за разной мощности на трех фазах L1, L2 и L3. Хотя в этом случае полная мощность и активная мощность на фазу равны, в системе в целом возникает реактивная мощность, которая называется несбалансированной реактивной мощностью. Чтобы уменьшить эту реактивную мощность, можно использовать, например, систему компенсации небаланса, которая компенсирует несимметричные токи и, таким образом, минимизирует реактивную мощность

Модуляция реактивной мощности вызывается большими колебаниями модуляции тока, например, в контроллерах генераторных установок. Сегодня существует множество различных типов реактивной мощности, которые современные анализаторы мощности, такие как PQ-Box, оценивают и регистрируют индивидуально.

5 – Меню выбора мощности анализатора мощности PQ-Box6 – Типы реактивной мощности

Суммарная суммарная реактивная мощность представляет собой сумму квадратов всех типов реактивной мощности .

Это совокупная общая реактивная мощность , таким образом, объясняет отклонение между активной и полной мощностью. Следует отметить, что суммарная реактивная мощность никогда не имеет знака, так как все виды реактивной мощности суммируются в квадрате и, следовательно, знак всегда положительный. Только основная реактивная мощность может иметь знак. Знак минус, если это емкостная и положительный знак, если эта основная реактивная мощность является индуктивной.

7 Пример из промышленности: мостовой выпрямитель напряжения и тока B6 L1

Использование преобразователя частоты служит практическим примером. В этом случае перед приводом устанавливается схема мостового выпрямителя В6 с 4 диодами. При этом трехфазные напряжения или токи выпрямляются и подаются на вход инвертора. На рис. № 7 легко увидеть, что ток и напряжение находятся в фазе, выражая косинус фи, близкий к 1. Однако анализаторы мощности укажут большую реактивную мощность для этой нагрузки, так как коэффициент мощности (отношение от P до S) составляет 0,85. Анализ тока показывает, что в данном случае присутствуют пятая и седьмая гармоники тока, до 160А. Эти гармоники тока приводят к искажению реактивной мощности.

Другое видео показывает, на практическом примере, типы реактивной мощности на основе управления фазовым углом.

Autor
Юрген Блюм, менеджер по продукции Power Quality Mobile

Наши анализаторы качества электроэнергии

Нажмите на продукт для получения дополнительной информации

Хотите узнать больше о наших продуктах?

Свяжитесь с нами здесь!

Контакты

Вас также может заинтересовать

Все «Супра» с вашей сеткой?

Современные устройства и оборудование, такие как импульсные источники питания, преобразователи частоты, управляемые приводы, зарядные устройства для электромобилей или светодиодное освещение, работают внутри с высокими тактовыми частотами для эффективного регулирования мощности. Это может привести к линейным, а также полевым (связанным) помехам в энергосистеме. В этом техническом отчете мы объясняем, как вы можете обнаружить эти источники помех в сети, используя подходящую технологию измерения.

Подробнее

Анализ качества электроэнергии: советы и рекомендации II

Полезные советы и рекомендации по работе с устройствами для измерения качества электроэнергии и типичные ошибки пользователей — теперь в нашей статье, состоящей из двух частей! В этой статье представлены дополнительные сведения, практические советы и примеры приложений для анализа качества электроэнергии.

Подробнее

Анализ качества электроэнергии: советы и рекомендации I

Полезные советы и рекомендации по работе с приборами для измерения качества электроэнергии и типичные ошибки пользователей – теперь в нашей статье, состоящей из двух частей! В этой статье приводятся советы и рекомендации по выполнению измерений качества электроэнергии. В нем объясняется, какие ошибки при подключении могут быть допущены и какие предварительные соображения следует принять во внимание перед использованием измерительного устройства.

Подробнее

Четыре способа измерения тока

В следующем техническом отчете рассматриваются различные методы измерения тока. В нем обсуждается, как измеряются токи с помощью анализаторов мощности и токоизмерительных клещей. Также оцениваются соответствующие преимущества и недостатки различных технологий, таких как шунты, клещи нормального тока, датчики на эффекте Холла и т. д.

Подробнее

Cos ϕ в зависимости от коэффициента мощности λ — Практика

Перейти к содержимому

Практика

Этот второй технический отчет по реактивной мощности и, в частности, реактивной мощности с искажениями дополняет первый вклад № 05 (cosphi в сравнении с теорией коэффициента мощности). В этом отчете напряжение и ток лампочки измеряются анализатором мощности (PQ-Box 200) в онлайн-измерении, которое контролируется фазовым углом. В приложении к этому примеру измерения должно быть показано происхождение различных типов реактивной мощности.

1 Пример измерения

В примере показано, как использовать анализатор мощности для измерения напряжения, тока и мощности один раз на стороне сети в розетке и один раз непосредственно на нагрузке, в данном случае на лампочке. С помощью этих измеренных значений можно затем рассчитать и проанализировать реактивную мощность искажения.

2 Изображение онлайн-осциллографа

На изображении онлайн-осциллографа видны формы тока и напряжения. Сначала отображаются только напряжения
. Видна синусоида розетки, которая имеет четкую форму, но немного
сглаженный. Это характерно для офисных зданий, где используется большое количество однофазных источников питания.
Среднеквадратичное значение сетевого напряжения составляет около 230 В UL1. Когда управление фазовым углом установлено на максимальную яркость, среднеквадратичное значение тока составляет 1,33 А.

Теперь напряжение отключается с помощью управления фазовым углом до тех пор, пока не будет достигнуто эффективное значение тока 1 А. Ток одинаков во всех точках цепи, а также равен 1 А на лампочке.
Напряжение на лампочке было снижено до среднеквадратичного значения 135В. Поскольку лампочка представляет собой омическую нагрузку, ток соответствует приложенному напряжению 1:1. В результатах измерения напряжение на розетке показано зеленым цветом, а напряжение, полученное посредством управления фазовым углом лампочки, показано синим цветом.

3 Активация контроля фазового угла4 Упрощенная схема представления значений тока и напряжения

При измерении на лампочке было измерено напряжение 135 вольт и сила тока 1 ампер. Со стороны сети было измерено 230 вольт и 1 ампер. Таким образом, возникает вопрос, какие значения измерения мощности получаются на стороне сети, а также на стороне потребителя? Какая мощность считается активной мощностью?
Использование управления фазовым углом приводит к смещению напряжения основного колебания к току основного колебания. Это дает нам фазовый угол основного сдвига. В этом случае ток отстает от напряжения на 40 градусов. Фазовый угол на фазах L2, L3 (на лампочке) почти равен нулю, что соответствует косинусу фи ровно 1. Следует отметить, что лампочка остается омической нагрузкой.

На рисунке № 5 показаны все значения измерения мощности измерительных входов PQ-Box 200. Все значения измерения фазы L1 относятся к источнику питания (розетке), значения измерений L2 и L3 были определены непосредственно на лампочке. .

5 Учет всех показаний мощности

В результате получаются следующие измеренные значения мощности:

Измеренные значения на лампочке (L2, L3)
Активная мощность соответствует полной мощности. Cosphi, а также коэффициент мощности PF имеют значение 1, что соответствует чисто резистивной нагрузке.
Измеренные значения при подключении к сети (до контроля фазового угла; L1)
Из-за фазового сдвига от основного тока к напряжению прибл. 40°, есть основная реактивная мощность
114Var. Одна только эта реактивная мощность не может объяснить разницу между полной мощностью
(232 ВА) и активной мощностью (140 Вт). Коэффициент мощности, полученный в результате деления полной и активной мощности, равен 0,6. Косфи, рассчитанный по фазовому углу фи, дает значение 0,77.

6 Мощность на электростанции

Если активная мощность на входе схемы рассчитывается по известной формуле P = U x I x Cos(Phi), измеренные значения будут неверными. В нашем случае активная мощность 177Вт. Чтобы формула рассчитала правильную активную мощность, необходимо убедиться, что для электричества используется только участок тока 50 Гц. Это соответствует 1А.

7 Анализ спектра тока

Анализ спектра тока показывает среднеквадратичное значение 1 А, которое представляет собой сумму основной гармоники и всех гармоник тока. Если курсор установлен на 50 Гц, программное обеспечение WinPQ mobil показывает значение 770 мА, а, например, на 150 Гц значение 118 мА. Правильный расчет активной мощности требует использования 230 вольт, умноженных на правильный ток, который ограничен 50-герцовой составляющей 0,770 А и косинусом угла Phi, равным 0,77. Результат теперь соответствует значению, преобразованному светом 9лампа 0003. Счетчик уже рассчитывает это правильно, в результате чего активная мощность на стороне сети составляет 139 Вт. Лампа в настоящее время преобразует 136 Вт. Разница в несколько ватт обусловлена потерями диммера.

В этой цепи реактивной мощностью гармоник можно пренебречь. Это видно на графике 9 (обозначен буквой D).

8 Графическое отображение измеренных значений

В этом измерении общая реактивная мощность состоит из реактивной мощности основной гармоники 114Вар и реактивной мощности искажений (реактивная мощность гармоник) 147Вар. В сумме они дают общую реактивную мощность 186Вар. Активная мощность 138 Вт. Реактивная мощность основного смещения 114Вар находится под прямым углом к активной мощности (зеленый). Сумма квадратов двух реактивных мощностей дает общую реактивную мощность для фазы L1 (красная) 186вар. Активная мощность и общая реактивная мощность, суммированные в квадрате, дают 232 ВА (синий), что снова соответствует U, умноженному на I. Следует отметить, что в электроустановках, если ток не синусоидальный, реактивная мощность имеет искажения, и это необходимо учитывать. при расчете мощностей.