Определение расчетных нагрузок линий распределительной сети 6-35 кВ
Коэффициент мощности и его значение
Словарь энергетика
Избирательные усилители и генераторы синусоидальных колебаний. Особенности работы и расчета выпрямителя с емкостным фильтром. Применение вентильных преобразователей в энергетике и электротехнике. Реверсивные выпрямители и непосредственные преобразователи частоты. Вентильные преобразователи с повышенным коэффициентом мощности. Влияние вентильных преобразователей на питающую сеть. Коэффициент мощности вентильных преобразователей. Во многих электрических сетях и системах вентильные преобразователи являются одним из основных видов нагрузки. Преобразователь является для сети нелинейной нагрузкой, и его работа оказывает влияние на режимы работы сети, особенно если мощности преобразователя и сети соизмеримы. Поэтому при проектировании как электрических сетей, так и вентильных преобразователей необходимо учитывать влияние преобразователей на питающую сеть. Только в этом случае создаются установки с высокими технико-экономическими показателями. Данный вопрос привлекает большое внимание как специалистов в области электроэнергетики и электротехники, так и разработчиков преобразовательных устройств и требует их совместной работы. В общем виде вентильный преобразователь как нагрузка сети может быть охарактеризован коэффициентом мощности:. Активная мощность - активная мощность нагрузки, характеризующая полезный эффект преобразования энергии; - мощность потерь в преобразователе. Иначе можно записать - КПД преобразователя. Поскольку КПД преобразователя обычно высок,. Кажущаяся мощность S определяется действующими значениями напряжения и тока в питающей сети. Высокие значения S требуют увеличения установленной мощности сети, в том числе трансформаторного оборудования, увеличения сечения проводов, повышения прочности изоляции. Все сказанное выше относится не только к вентильным преобразователям, но и к любым другим нагрузочным элементам электрических сетей. Для выявления особенностей вентильных преобразователей как нелинейной нагрузки сети сопоставим процессы энергообмена нагрузки и сети для линейных нагрузок и вентильных преобразователей. При работе на активную линейную нагрузку рис. Кривая мгновенной мощности рис. При работе на активно-индуктивную нагрузку рис. На интервалах полярности напряжения тока противоположны, нагрузка возвращает энергию в сеть, значения мгновенной мощности на этих интервалах отрицательны рис. Активную мощность можно определить по выражению 7. Для уяснения физических процессов рассмотрим эту операцию подробнее, для этого представим ток в виде суммы двух составляющих: Кривая мгновенной мощности также может быть представлена в виде суммы. Кривые приведены на рис. Результат интегрирования второго слагаемого равен нулю, так как кривая не имеет постоянной составляющей и характеризует бесполезный обмен энергией межу сетью и нагрузкой. В соответствии с 7. Рассмотрим теперь работу сети на нелинейную нагрузку. Полагаем, что индуктивность в цепи нагрузки выпрямителя велика, пренебрегаем коммутационными процессами в вентильном комплекте. Для нахождения активной мощности в этой схеме достаточно воспользоваться выражением 7. Результат интегрирования второго слагаемого равен нулю, так как кривая не имеет постоянной составляющей и также характеризует бесполезный обмен энергией между сетью и нагрузкой. Таким образом, передача в нагрузку активной мощности обусловлена только 1-й гармоникой тока , высшие гармонические составляющие вызывают лишь бесполезный об мен энергией между сетью и нагрузкой. Кажущаяся мощность при работе сети на неуправляемый выпрямитель может быть представлена в виде. Так же как и реактивная мощность, мощность искажения вызывает снижение , нежелательные результаты этого снижения были перечислены выше. Кроме того, при работе преобразователя от сети соизмеримой мощности возникают дополнительные отрицательные эффекты, вызванные искажением тока, потребляемого вентильными преобразователями. Несинусоидальные токи преобразователей создают на внутреннем сопротивлении сети ограниченно мощности несинусоидальное падение напряжения, вызывая искажение кривой питающего напряжения. Несинусоидальность напряжения сети оказывает неблагоприятное влияние на работу многих потребителей энергии: Поэтому ГОСТ ограничивает возможную несинусоидальность кривой напряжения сети. Продолжая рассмотрение коэффициента мощности вентильных преобразователей, обратимся к наиболее общему случаю и рассмотрим работу управляемого вентильного преобразователя с RL-нагрузкой по-прежнему полагаем, что индуктивность в цепи нагрузки выпрямителя велика. Схема приведена на рис. Ток имеет несинусоидальную форму, его 1-я гармоника рис. Для нахождения активной мощности, потребляемой преобразователем, воспользуемся 7. Ранее мы установили, что активная мощность передается в нагрузку только синфазной составляющей 1-й гармоники потребляемого тока:. Коэффициент мощности вентильного преобразователя зависит от его схемы, характера нагрузки и режима работы. В наиболее типичном для выпрямителя режиме работы на RL-нагрузку при непрерывности выходного тока и при любом числе фаз выпрямителя m выходное напряжение определяется выражением 6. Зависимость приведена на рис. Эта зависимость показывает, что при регулировании выходного напряжения выпрямителя коэффициент мощности выпрямителя сильно снижается, что обусловлено ростом угла управления и реактивной мощности, потребляемой преобразователем. Низкое значение коэффициента мощности и его зависимость от режима работы являются серьезными недостатками выпрямителей с фазовым управлением: Значение коэффициента мощности преобразователя зависит также от коэффициента несинусоидалыюсти тока v. В режиме непрерывного тока нагрузки кривые потребляемого тока для различных выпрямительных схем имеют форму, показанную на рис. Разложение в ряд Фурье первичного тока выпрямителей с различным числом фаз m позволяет найти значения v для этих выпрямителей. Результаты расчетов, выполненных без учета процессов коммутации, приведены в табл. New Page 2 Таблица 7. При увеличении числа пульсации на периоде частоты сети в кривой выходного напряжения выпрямителей, равного числу m, улучшается гармонический состав потребляемого от сети тока и растет v. Это является преимуществом многофазных преобразователей. Коэффициент мощности ведомых сетью инверторов может быть найден по 7. Поскольку в инверторном режиме то расчет по 7. Это объясняется тем, что активная мощность не потребляется, а отдается вентильным преобразователем в сеть; обычно знак "-" в 7. Коэффициент мощности ВП других типов определяется по тон же методике, что и для выпрямителей. Для расчета необходимо проанализировать гармонический состав кривой тока, потребляемого от сети, и рассчитать действующее значение его первой гармоники. Это позволяет найти коэффициент искажений v. Фазовый сдвиг 1-й гармоники тока относительно напряжения сети позволяет найти. Анализ ограничим случаем активной нагрузки преобразователя. При широтно-импульсном регулировании напряжения активная мощность нагрузки. Пренебрегаем активными потерями в преобразователе, тогда и. Вследствие активного характера нагрузки фазовый сдвиг тока относительно напряжения сети отсутствует, реактивную мощность преобразователь не потребляет. Таким образом, мощность искажения при широтном импульсном регулировании обусловлена наличием низкочастотных составляющих в спектре тока. При фазовом управлении преобразователем переменного напряжения активная мощность нагрузки определяется формулой 7. Однако составляющие коэффициента мощности теперь иные. Несинусоидальность тока вызывает потребление мощности искажения,. Нахождение коэффициента мощности регулируемых преобразователей при работе на активно-индуктивную нагрузку требует проведения более сложных расчетов по методике, изложенной выше. Стремление к устранению этого недостатка привело к разработке большого числа преобразователей с повышенным коэффициентом мощности. В полном виде такая задача до настоящего времени неразрешима, однако ряд современных разработок обеспечивает получение весьма высоких значений коэффициента мощности. Существующие преобразователи с повышенным коэффициентом мощности можно разделить на два класса:. Из числа преобразователей с естественной коммутацией вентилей рассмотрим выпрямитель с нулевым вентилем. Однофазная мостовая схема выпрямителя с нулевым шунтирующим вентилем приведена на рис. В момент подаются управляющие импульсы на тиристоры V1 и V2, ток протекает через нагрузку, и к нагрузке приложено напряжение , при этом полярность и направление совпадают, следовательно, энергия передается от сети в нагрузку. Диод заперт приложенным к нему напряжением. На этом этапе процессы в схеме развиваются, как и в обычном выпрямителе. В момент полярность напряжения изменяется и открывается шунтирующий диод. Ток нагрузки замыкается через диод и энергия, накопленная в индуктивности, рассеивается на сопротивлении. При включении диода ток через тиристоры V1 и V2 прекращается и В момент включаются тиристоры V3 и V4 и процессы в схеме повторяются. Таким образом, первичный ток прерывается при перемене знака напряжения. Фазовый сдвиг 1-й гармоники тока показана на рис. Кривая выходного напряжения выпрямителя имеет такой же вид, как при работе выпрямителя на активную нагрузку, и не содержит участков с отрицательным напряжением. Зависимость для однофазного выпрямителя с нулевым вентилем приведена на рис. Уменьшение длительности протекания тока уменьшает угол сдвига , при этом cos и повышаются. В многофазных схемах выпрямления повышение достигается в многомостовых несимметричных схемах. Первый из вентильных комплектов BK1 собран на тиристоpax, второй ВК2 - на диодах. Выходное напряжение выпрямителя является суммой выходных ЭДС ВК1 и ВК2; его среднее значение с учетом 6. Потребляемый из сети ток является суммой двух токов: Результирующий ток, потребляемый двухмостовым выпрямителем из сети, показан на рис. На ВК1 подают управляющие импульсы с углом управления , а на ВК3 - с углом управления. Среднее значение выходной ЭДС четырехмостового выпрямителя равно с учетом 6. Ток, потребляемый преобразователем из сети, состоит из суммы токов, потребляемых четырьмя вентильными комплектами, при этом токи, потребляемые ВК2 и ВК4, не имеют фазового сдвига относительно напряжения, а токи ВК1 и ВКЗ сдвинуты на углы соответственно. Фазовый сдвиг основной гармоники тока, потребляемого четырехмостовым выпрямителем из сети, вызван фазовым сдвигом тока ВК1 на угол Путем несложных вычислений можно получить. При выходное напряжение выпрямителя регулируется с помощью изменения угла управления ВК3 , угол управления ВК1 при пренебрежении коммутационными процессами и рассмотрении идеальных вентилей Фазовый сдвиг основной гармоники тока, потребляемого четырехмостовым преобразователем из сети, равен в этом режиме. Повышение коэффициента мощности с помощью многомостовых несимметричных выпрямителей широко применяется при использовании преобразователей большой мощности, где оправдано использование составных схем выпрямления см. Разработано большое число подобных преобразователей и режимов управления ими. Достоинством подобных способов повышения коэффициента мощности является то, что силовые схемы преобразователей при этом не содержат дополнительных элементов и капитальные затраты на создание таких преобразователей не увеличиваются по сравнению с симметричными преобразователями той же мощности. Сохраняется всегда и несинусоидальность тока, потребляемого из сети, хотя при применении многих многомостовых преобразователей значения v весьма близки к 1. Мощность полностью управляемых вентилей транзисторов, двухоперационных тиристоров до настоящего времени ограничена, в то же время преобразователи с высоким значением коэффициента мощности нас интересуют главным образом в области больших мощностей, поэтому на практике речь может идти о тиристорных преобразователях с цепями искусственной коммутации. Упрощенная схема трехфазного нулевого выпрямителя с искусственной коммутацией представлена на рис. При подаче в момент отстающий на угол от момента естественной коммутации, управляющего импульса на тиристор V1 он отпирается и напряжение на выходе выпрямителя В момент V1 запирается с помощью специального узла искусственной коммутации УИК , для что в этот момент к тиристору прикладывается обратное напряжение предварительно заряженного конденсатора, входящего в состав УИК. На интервале за счет энергии, накопленной в индуктивности цепи нагрузки, ток протекает через диод , и эта энергия рассеивается в сопротивлении. В момент включается тиристор V2, который запирается при воздействии УИК. На интервале работает V3. Моменты запирания тиристоров и т. Поэтому коэффициент мощности, определяемый лишь несинусоидальностью тока , высок. Таким образом, выпрямители с искусственной коммутацией позволяют повышать коэффициент мощности до высоких значений за счет полного исключения потребления преобразователем реактивной мощности по 1-й гармонике. Это является большим достоинством таких преобразователей, вызвавших к ним повышенный интерес. Большую роль в развитии подобных устройств сыграли работы советских ученых, в том числе работы проф. Чиженко, Однако вентильным преобразователям с искусственной коммутацией присущи серьезные недостатки: Создание надежных схем искусственной коммутации на уровне больших мощностей представляет большие трудности. Поэтому вентильные преобразователи с повышенным коэффициентом мощности и искусственной коммутацией не нашли до настоящего времени широкого применения, хотя продолжающиеся работы демонстрируют заметный прогресс в этом направлении. Другим способом повышения коэффициента мощности является применение источников реактивной мощности и фильтрокомпенсирующих устройств, подключение которых ко входу преобразователя позволяет повысить коэффициент мощности схемы. Источники реактивной мощности позволяют повысить коэффициент мощности любых цепей, однако их использование вместе с вентильными преобразователями имеет свою специфику, обусловленную нелинейным характером входного сопротивления и несинусоидальностью входного тока преобразователя, потребляемого из сети. Источники реактивной мощности могут выполняться различными способами, наибольшее распространение в преобразовательной технике получили конденсаторные неуправляемые и тиристорно-конденсаторные управляемые источники реактивной мощности. Рассмотрим возможность повышения коэффициента мощности с помощью источника реактивной мощности, состоящего из так называемых косинусных конденсаторов рис. Набор конденсаторов включен параллельно входу преобразователя, поэтому ток i, потребляемый из сети, равен сумме тока преобразователя и компенсирующего тока. Разложим ток на его составляющие см. Если ток конденсаторов ток i синфазен питающему напряжению и установка рис. Реактивная мощность, потребляемая преобразователем в этом случае, компенсируется за счет реактивной мощности, вырабатываемой конденсаторами. Ток через каждый конденсатор в схеме Напряжение на конденсаторе Таким образом,. Для защиты конденсаторов от перегрева за счет высших гармоник тока, генерируемых преобразователем, в схему введены небольшие индуктивности показаны на рис. Выше указывалось, что вентильный преобразователь потребляет от сети реактивную мощность, которая зависит от угла управления , величины и характера нагрузки. Поскольку реактивная мощность преобразователя изменяется в процессе работы, полная компенсация реактивной мощности в схеме возможна лишь в одном из режимов. В других режимах возможна неполная компенсация реактивной мощности либо генерация в сеть избыточной реактивной мощности. Выбор емкости конденсаторов при этом определяется режимами работы преобразователя и сети, а также экономическими соображениями, поскольку увеличение емкости конденсатора повышает стоимость установки. С целью снижения уровня высших гармонических составляющих в сети при работе вентильных преобразователей к сети подключают фильтрокомпенсирующие устройства. Частота резонанса в каждом из этих контуров соответствует частотам наиболее интенсивных высших гармонических составляющих напряжения сети, обусловленных работой преобразователя или другой нелинейной нагрузки. В трехфазных системах гармоники, кратные трем, обычно в силу симметрии отсутствуют, и гармоническими составляющими напряжения в сети бывают 5, 7, 11, я и т. Низшие из них наиболее интенсивны. Резонансная частота контура для этого контура выполняется соотношение. В контуре резонанс наступает на частоте поэтому. При резонансе входное сопротивление каждого из контуров равно нулю если пренебречь потерями в L и С и через них замыкаются гармонические составляющие токов, генерируемые преобразователем, минуя питающую сеть. В результате искажения кривой сетевого напряжения резко снижаются. На частоте сети сопротивление контуров имеет емкостный характер и конденсаторы компенсируют реактивную мощность, потребляемую преобразователем, подобно конденсаторам схемы рис. За счет этого рассматриваемое фильтрокомпенсирующее устройство не только позволяет снизить искажения формы питающего напряжения в сети, но и уменьшить потребление реактивной мощности по основной гармонике, поэтому это устройство можно считать также источником реактивной мощности. Поддержание коэффициента мощности на максимальном уровне при изменении реактивной мощности, потребляемой преобразователями, возможно при использовании управляемых конденсаторно-тиристорных, источников реактивной мощности. Схема такого однофазного устройства приведена на рис. Управляемый источник реактивной мощности состоит из знакомых по схеме рис. Если тиристоры V1 и V2 не отпираются управляющими импульсами, устройство подавляет гармонические искажения напряжения сети на 5-й и 7-й гармониках, а конденсаторы генерируют реактивную мощность. Рассмотрим работу тиристорного преобразователя переменного напряжения на чисто индуктивную нагрузку. При и широких управляющих импульсах преобразователь работает в режиме непрерывного тока, когда и поочередно открыт то один, то другой тиристор. Через индуктивность протекает синусоидальный ток, равный принужденной составляющей рис. Кривая тока в индуктивности остается симметричной относительно показанной на рисунке оси, а угол, в течение которого тиристоры проводят ток, Между импульсами тока возникают разрывы рис. Первая гармоника тока индуктивности сдвинута относительно напряжения на угол при любом угле управления. Учитывая, что при включении тиристора получим. Реактивная мощность, потребляемая цепью из двух встречно-параллельных тиристоров и индуктивности,. Таким образом, рассматриваемая цепь при изменении угла управления выполняет роль управляемой индуктивности. Результирующая реактивная мощность схемы на рис. Зависимость Q от угла управления приведена на рис. Таким образом, рассмотренный источник реактивной мощности генерирует реактивную мощность и осуществляет се регулирование, подавляя при этом гармонические искажения в сети. Поэтому такие источники реактивной мощности находят все более широкое применение для повышения коэффициента мощности вентильных преобразователей и других установок. Контрольные вопросы и задачи. Что такое коэффициент мощности? К каким издержкам приводит работа с низким коэффициентом мощности? Какой вид имеют временные диаграммы мгновенной мощности при потреблении активной мощности, реактивной мощности, мощности искажения? Как изменится costp и реактивная мощность, потребляемая преобразователем, если последовательно нагрузке включить сглаживающий дроссель? В каких режимах и какие вентильные преобразователи потребляют от сети только активную мощность? Какие вентильные преобразователи не потребляют реактивную мощность; мощность искажения? Как зависит реактивная мощность и мощность искажения на входе выпрямителя от характера нагрузки, угла управления, фазности вентильного преобразователя? Объяснить работу однофазного выпрямителя с нулевым вентилем. Почему введение нулевого вентиля повышает коэффициент мощности? Построить зависимость для однофазного выпрямителя без нулевого вентиля и с нулевым вентилем RL-нагрузка, индуктивность L велика. Объяснить причины отрицательного влияния вентильных преобразователей на качество электрической энергии в сетях соизмеримой мощности, перечислить экономические издержки при ухудшении качества электрической энергии. Объяснить принцип действия сетевых фильтрокомпенсирующих устройств и источников реактивной мощности. Схема и кривые тока, напряжения и мгновенной мощности при работе источника сети переменного напряжения на активную нагрузку Рис. Схема и кривые тока, напряжения и мгновенной мощности при работе источника сети переменного напряжения на активно-индуктивную нагрузку Рис. Схема и кривые тока, напряжения и мгновенной мощности при работе источника сети переменного напряжения на неуправляемый выпрямитель Рис. Схема и кривые тока и напряжения при работе источника переменного напряжения на управляемый выпрямитель Рис. Однофазный выпрямитель с нулевым вентилем: Четырехмостовой несимметричный выпрямитель Рис. Выпрямитель с искусственной коммутацией вентилей: Подключение к вентильному преобразователю компенсирующих конденсаторов а и векторная диаграмма токов и напряжений б Рис. Схема подключения фильтрокомпенсирующего устройства Рис. Регулируемый источник реактивной мощности а , временные диаграммы токов и напряжении в регулируемом преобразователе переменного напряжения с индуктивной нагрузкой б, в, г и зависимость реактивной мощности от угла управления д. Московский государственный университет печати. Промышленная электроника Учебник для вузов. Характеристики и параметры биполярных транзисторов. Передаточная характеристика усилительного каскада. Схема замещения и основные показатели каскада с ОЭ. Виды связей и дрейф нуля в усилителях постоянного тока. Неинвертирующий операционный усилитель с обратной связью. Инвертирующий операционный усилитель с обратной связью. Компенсация входных токов и напряжения смещения нуля. Преимущества передачи информации в виде импульсов. Нелинейный режим работы операционного усилителя. Преобразование импульсных сигналов с помощью RС-цепей. Однофазные выпрямители с активно-индуктивной нагрузкой. Источники питания с многократным преобразованием энергии. Ведомые сетью преобразователи средней и большой мощности. Регулируемые преобразователи переменного напряжения. Системы управления вентильными преобразователями. Регулируемый источник реактивной мощности а , временные диаграммы токов и напряжении в регулируемом преобразователе переменного напряжения с индуктивной нагрузкой б, в, г и зависимость реактивной мощности от угла управления д 7. Влияние вентильных преобразователей на питающую сеть 7. Коэффициент мощности вентильных преобразователей Во многих электрических сетях и системах вентильные преобразователи являются одним из основных видов нагрузки. В общем виде вентильный преобразователь как нагрузка сети может быть охарактеризован коэффициентом мощности: Поскольку КПД преобразователя обычно высок, Кажущаяся мощность S определяется действующими значениями напряжения и тока в питающей сети. Кривая мгновенной мощности также может быть представлена в виде суммы Кривые приведены на рис. Найдем активную мощность по 7,2 с учетом 7. Таким образом, то есть передача в нагрузку активной мощности обусловлена только синфазной составляющей тока. Указанные составляющие кривой мгновенной мощности представлены на рис. Найдем активную мощность по 7. Таким образом, где - отношение действующего значения 1-й гармоники тока к действующему значению тока называется коэффициентом искажения тока. Коэффициент мощности неуправляемого выпрямителя в соответствии с 7. Кажущаяся мощность при работе сети на неуправляемый выпрямитель может быть представлена в виде где - мощность искажения. Ранее мы установили, что активная мощность передается в нагрузку только синфазной составляющей 1-й гармоники потребляемого тока: Следовательно, коэффициент мощности управляемого выпрямителя где первый сомножитель характеризует несинусоидальность потребляемого тока, а второй - фазовый сдвиг 1-й гармоники тока. Кажущаяся мощность то есть вентильные преобразователи потребляют из сети наряду с активной мощностью реактивную мощность по 1-й гармонике и мощность искажения. При этом Зависимость приведена на рис. Коэффициент искажений v первичного тока выпрямителей с различным числом m Схема выпрямителя.
Коэффициент мощности для электрической системы переменного тока определяется как отношение активной мощности к полной мощности, и может принимать значения от 0 до 1. Полная мощность может превышать активную мощность по следующим причинам: Нагрузки, обладающие низким коэффициентом мощности, увеличивают потери в системах рапределения электрической энергии, в результате чего возрастают цены на электроэнергию. В чисто резистивной тоесть активной цепи переменного тока, фаза тока и фаза напряжения совпадают находятся в фазе то-есть синфазны , и меняют полярность одновременно в течение каждого периода. В цепях, где присутствуют реактивные нагрузки, такие, как ёмкости или индуктивности, происходит накопление энергии в нагрузках, что приводит к возникновению временной разницы то-есть сдвига фаз между синусоидой тока и синусоидой напряжения. Эта запасённая в нагрузке энергия затем возвращается обратно в источник и не совершает поэтому никакой полезной работы в нагрузке. Цепь с низким коэффициентом мощности, таким образом, будет иметь более высокие токи, чем цепь с высоким коэффициентом мощности при передаче одной и той же активной мощности. Цепи, содержащие только чисто резистивные нагревательные элементы лампы накаливания, ленточные нагреватели, кухонные электроплиты, и др. Цепи содержащие индуктивные или ёмкостные элементы балласты разрядных ламп люминисцентных и др. Для примера, в цепях электрического освещения, типичное значение коэффициента мощности обычного балласта 0. Улучшенные балласты имеют коэффициент мощности более 0. Понятие коэффициента мощности лежит в основе следующего факта: Коэффициенты мощности ниже 1. Это увеличивает выработку электроэнергии и цены на передачу электроэнергии. Например, если коэффициент мощности нагрузки равен 0. Линейный ток в цепи также будет в 1. В этом случае все компоненты системы, тоесть генераторы, проводники, трансформаторы, коммутационные и распределительные устройства должны быть увеличены в размерах и в цене с целью выдержать экстраток. Считается, что коэффициент мощности имеет хорошее или высокое значение если он превышает Поставщики электроэнергии обычно устанавливают добавочные цены для потребителей, которые имеют коэффициент мощности ниже определённой границы, которая обычно находится в пределах Инженеры часто интересуются коэффициентом мощности нагрузки, как одним из факторов оказывающих влияние на эффективность передачи электроэнергии. Мгновенная и усреднённая мощности, вычисленые по известным осциллограммам тока и напряжения:. Коэффициент мощности определяется как: В случае идеальной синусоиды, P , Q и S могут быть выражены как векторы, которые образуют векторный треугольник, тогда:. Так как размерности единиц P и S совпадают, то коэффициент мощности определяется безразмерной величиной от 0 до 1. Когда коэффициент мощности равен 0, поток энергии полностью реактивный, и запасённая в нагрузке энергия возвращается к источнику за каждый полный цикл период. Когда коэффициент мощности равен 1, вся энергия поступившая от источника на нагрузку, полностью потребляется поглащается нагрузкой. Если к источнику питания подключена чисто резистивная нагрузка, то ток и напряжение изменят полярность одновременно, и коэффициент мощности будет единичным 1 ; в этом случае в течение каждого цикла периода энергия течёт через сеть в единственном направлении. Индуктивные нагрузки, такие как трансформаторы и моторы с любым типом обмоток , потребляют реактивную мощность, причём синусоида тока отстаёт от синусоиды напряжения. Ёмкостные нагрузки, такие как конденсаторные батареи или заглублённый проложенный в грунте кабель, генерируют реактивную мощность, причём ток опережает напряжение по фазе. Ёмкостные и индуктивные нагрузки будут поглощать энергию в течении четверти периода колебания переменного тока; за эту четверть периода энергия будет запасаться в магнитном или электрическом поле нагрузочных устройств. В течение следующей четверти периода эта запасённая энергия будет возвращена обратно к источнику. При низком значении коэффициента мощности будет необходимо передать больше полной мощности для получения той же величины активной мощности. Для получения 1кВт активной мощности при коэффициенте мощности равном 0. Часто принимаются специальные меры по увеличения коэффициента мощности системы с целью максимально приблизить коэффициент мощности к единице. Эта практика известна как коррекция коэффициента мощности. Простейшим способам коррекции коэффициента мощности является подключение или отключение дополнительных индуктивных или ёмкостных батарей. Для примера, индуктивный эффект нагрузок, содержащих моторы, может быть устранён локальным подключением конденсаторов. В цепях, имеющих только синусоидальные токи и напряжения, коэффициент мощности определяется только разницей сдвигом фаз между током и напряжением. В общем случае коэффициент мощности определяется как отношение активной мощности к полной мощности. Эта концепция может быть применена и к общему случаю вычисления полного или истинного, включающего искажения коэффициента мощности, когда полная мощность содержит все гармонические компоненты. Это очень важно при рассмотрении практических энергосистем, которые содержат нелинейные нагрузки, такие как выпрямители, некоторые типы систем освещения, электродуговые печи, сварочное оборудование, импульсные источники питания и другие устройства. Особенно важным примером являются миллионы персональных компьютеров, которые обычно оборудуются импульсными источниками питания с различной выходной номинальной мощностью от Вт до Вт. Это приводит к очень высоким значениям отношения пикового входного тока к среднему входному току, что в свою очередь приводит к низкому значению коэффициента мощности, обусловленного этими искажениями тока и к потенциально опасному уровню загруженности фазной и нейтральной линий. Органы государственного регулирования, например Европейского Союза, устанавливают ограничения на гармонический состав с целью улучшения коэффициента мощности. Снижение стоимости электротехнических компонентов ускорило разработку и внедрение двух различных методов улучшения коэффициента мощности. Обычно это делается либо добавлением последовательно включённого индуктивного элемента метод пассивной коррекции коэффициента мощности, англ. Для примера, коэффициент мощности импульсных источников питания со встроенным пассивным корректором может достигать значений 0. Коэффициент мощности импульсных источников питания со встроенным активным корректором может достигать значений до 0. Коэффициент мощности импульсных источников питания без какого-либо корректора может достигать значений только 0. Современный стандарт Европейского Союза EN содержит минимальные требования: Обычный мультиметр тестер при попытке измерить ток, потребляемый несинусоидальной нагрузкой, даст неправильные результаты, и, следовательно, не позволит правильно вычислить коэффициент мощности. Для правильных фактических измерений среднеквадратичного значения токов и напряжений а следовательно и полной мощности необходимо использовать мультиметр для измерения истинного среднеквадратичного значения ИСКЗ ; соответствующий английский термин: Для измерения активной и реактивной мощности необходимо использовать ваттметр, специально предназначенный для работы с несинусоидальными токами. Коэффициент мощности в линейных цепях В чисто резистивной тоесть активной цепи переменного тока, фаза тока и фаза напряжения совпадают находятся в фазе то-есть синфазны , и меняют полярность одновременно в течение каждого периода. Мгновенная и усреднённая мощности, вычисленые по известным осциллограммам тока и напряжения: Активная мощность или Real power P , измеряется в ваттах Вт, англ. W Реактивная мощность или Reactive power Q , измеряется в вольт-амперах реактивных ВАр, англ. VAr Полная мощность или A pparent power S или просто S , измеряется в вольт-амперах ВА, англ. VA Коэффициент мощности определяется как: В случае идеальной синусоиды, P , Q и S могут быть выражены как векторы, которые образуют векторный треугольник, тогда: Несинусоидальные компоненты В цепях, имеющих только синусоидальные токи и напряжения, коэффициент мощности определяется только разницей сдвигом фаз между током и напряжением.
Под небом парижа текст на французском транскрипция
Грустные стихи про войну
Приказ 12 пр
Сколько от алматы до астаны
Зубов с помощью активированного угля