Понятие коэффициента мощности

Компенсация реактивной мощности имеет большое значение и является частью общей проблемы повышения коэффициента полезного действия системы электроснабжения. Некоторые электроприемники, например асинхронные двигатели, для нормальной работы нуждаются как в активной, так и в реактивной мощностях, которые вырабатываются, как правило, синхронными генераторами и передаются по системе электроснабжения трехфазного переменного тока от электростанции к потребителям.

В процессе передачи потребителям активной и реактивной мощностей в проводниках системы электроснабжения создаются потери активной мощности:

, (7.1)

где и – соответственно передаваемая активная и реактивная мощности;

и – потери на передачу активной и реактивной мощностей.

Учитывая, что коэффициент мощности

, (7.2)

получаем

. (7.3)

Подставим (7.3) в (7.1) и получим

. (7.4)

Следовательно, потери активной мощности обратно пропорциональны квадрату коэффициента мощности.

Из (7.1) следует, что при снижении передаваемой реактивной мощности потеря активной мощности в сети снижается от величины до величины . Получаемое при этом снижение потерь активной мощности по отношению к передаваемой реактивной мощности называется коэффициентом снижения потерь или экономическим эквивалентом . Последний составляет 0,02-0,12 кВт/квар и зависит от , схемы электроснабжения предприятия и его удаленности от источника питания.

Реактивная мощность, потребляемая промышленными предприятиями, распределяется между отдельными видами электроприемников следующим образом: 65-70 % приходится на асинхронные двигатели; 20-25 % – на трансформаторы и около 10 % – на воздушные электрические сети и другие электроприемники (люминесцентные лампы, реакторы, индуктивные приборы и т. п.).

Увеличение потребления реактивной мощности электроустановкой вызывает рост тока в проводниках любого звена системы электроснабжения и снижение величины коэффициента мощности электроустановки.

Повышение коэффициента мощности электроустановки зависит от снижения потребления реактивной мощности. На рисунке 7.1 показана диаграмма работы компенсирующего устройства. При мощности компенсирующего устройства потребление реактивной мощности понизится до значения . При этом значение угла уменьшится до . Следовательно, коэффициент мощности увеличивается с до .

Рис. 7.1. Диаграмма работы компенсирующего устройства.

Применение устройств, компенсирующих реактивную мощность, несколько удорожает эксплуатацию электрических установок. Кроме того, в них создаются дополнительные потери активной мощности , которые значительно меньше потерь активной мощности . Дополнительные потери активной мощности в компенсирующих устройствах характеризуют экономичность выработки реактивной мощности и целесообразность их установки.

Коэффициент мощности в каждый момент времени определяется по формуле (7.2), где и – соответственно активная и реактивная мощности в данный момент времени.

Активные и реактивные мощности предприятий изменяются не только в течение длительных промежутков времени (суток, месяца), но и в течение одной производственной смены.

Значение коэффициента мощности в данный момент времени наиболее точно определяется по фазометру. При отсутствии фазометра можно определить одним из следующих способов:

а) двумя трехфазными ваттметрами или одним ваттметром с переключателем измеряются в некоторый момент времени и и определяется значение

, (7.5)

по которому находится ;

б) двумя ваттметрами измеряется активная мощность и для фаз А и С соответственно и определяется

, (7.6)

по которому находится ;

в) амперметром, вольтметром и трехфазным ваттметром измеряются ток , напряжение и активная мощность , затем определяется

. (7.7)

На практике получила распространение величина, называемая средневзвешенный коэффициент мощности , определяемая по показаниям счетчиков активной и реактивной энергии за определенный промежуток времени

, (7.8)

. (7.9)

Понятие средневзвешенного коэффициента мощности используется только для расчетов с абонентами и не имеет особого физического смысла.