Необходимость увеличения косинуса фи

Допустим, что на электростанции установлен генератор однофазного переменного тока мощностью 240 кВА, напряжением 1200 В. Ток, который может отдать генератор в сеть,

Фазометр
Рисунок 1. Фазометр для измерения cos φ

Разберем случай, когда к генератору присоединена нагрузка, имеющая только активное сопротивление (электронагревательные приборы, лампы накаливания). Так как в этом случае вся мощность, отдаваемая генератором, есть мощность активная, то cos φ равен единице.

Активная мощность генератора

P = I × U × cos φ = 200 × 1200 × 1 = 240000 Вт = 240 кВт.

Если мы теперь к тому же генератору подключим нагрузку, имеющую cos φ = 0,8 (активное и индуктивное сопротивления), то активная мощность, отдаваемая генератором в сеть,

P = I × U × cos φ = 200 × 1200 × 0,8 = 192000 Вт = 192 кВт.

Генератор по активной мощности будет не загружен, хотя прежний ток 200 А проходит по его обмотке, нагревая ее. Увеличить ток генератора свыше 200 А нельзя, так как это опасно для обмоток генератора.

При нагрузке, имеющей cos φ = 0,5, генератор отдает активную мощность,

P = I × U × cos φ = 200 × 1200 × 0,5 = 120000 Вт = 120 кВт.

Таким образом, мы видим, что, чем меньший cos φ имеет потребитель, тем меньшую активную мощность будет отдавать генератор, тем менее он будет загружен по активной мощности и тем меньше будет коэффициент полезного действия машины. Это заставило учитывать не только активную энергию, забираемую потребителем от электростанции, но также и реактивную энергию. Поэтому у потребителя, имеющего реактивную нагрузку, должны быть установлены электросчетчики активной и реактивной энергии. При этом активная и реактивная энергии при постоянстве активной и реактивной мощностей могут быть определены по формулам:

Aа = P × t (кВт × ч);

Aр = Q × t (квар × ч);

Низкий "косинус фи" потребителя приводит:

1. К необходимости увеличения полной мощности электрических станций и трансформаторов.

Из формулы

видно, что

Так, например, если мощность двигателей цеха равна 80 кВт, а cos φ сети цеха равен 0,8, то мощность трансформатора для питания двигателей будет:

При понижении cos φ сети цеха до 0,6 при той же мощности двигателей необходимая мощность трансформатора будет уже:

Если в первом случае подойдет трансформатор в 100 кВА, то во втором случае необходимо взять следующий по мощности трансформатор – в 180 кВА.

2. К понижению коэффициента полезного действия генераторов и трансформаторов. Генератор или трансформатор, работающие на нагрузку с низким "косинусом фи", по току могут быть загружены, а по активной мощности нет. У машины, работающей с недогрузкой, коэффициент полезного действия падает, что ведет к излишнему расходу энергии первичных двигателей (соответственно торфа или угля на тепловых электростанциях, жидкого топлива в двигателях внутреннего сгорания и так далее).

3. К увеличению потерь мощности и напряжения в проводах и увеличению сечения проводов. Из формулы мощности однофазного переменного тока

P = I × U × cos φ

видно, что

Так, например, при мощности P = 1 кВт, cos φ = 0,9 и напряжении U = 200 В

Но уже при cos φ = 0,6

Таким образом, при одних и тех же значениях мощности и напряжения уменьшение cos φ сопровождается увеличением тока в проводах и, следовательно, возрастанием потерь на нагрев (I2 × r). Во избежание опасного нагрева при увеличении тока сечение провода необходимо увеличить. Кроме того, увеличение тока в проводах при неизменном их сечении приводит к увеличению падения напряжения в них.

Источник: Кузнецов М. И., "Основы электротехники" - 9-е издание, исправленное - Москва: Высшая школа, 1964 - 560 с.

увеличения косинуса фи"/>

05 апреля 2013 | Трансформаторы

При намагничивании магнитопроводов трансформаторов вследствие насыщения магнитной цепи возникают явления, требующие отдельного изучения. Для этого рассмотрим режим холостого хода трансформатора, когда первичная обмотка подключается на синусоидальное напряжение, а вторичная обмотка...

21 сентября 2016 | Справочник электромеханика

Прежде чем приступить к ремонту обмотки якоря следует выполнить ряд подготовительных работ. Подобрать инструмент, вынуть старую обмотку, обработать пазы и зубцы. Обо все этом читайте далее. Виды ремонта вращающихся электрических машин Устанавливаются...

18 января 2015 | Электротехника

Свинец Мягкий, пластичный металл сероватого цвета. Прочность свинца на разрыв 1,6 кг/мм². Свинец устойчив к действию воды, серной и соляной кислот. На воздухе свинец покрывается тонкой пленкой окиси, защищающей его от...

17 июля 2013 | Электротехника

Условия параллельной работы трансформаторов. Большинство трансформаторов питает потребителей параллельными группами. Для включения на параллельную работу трансформаторы должны иметь: одинаковые коэффициенты трансформации. В противном случае между их вторичными обмотками будет циркулировать уравнительный...

09 сентября 2014 | Машины постоянного тока

Основные номинальные режимы работы Режимы работы электрических машин в условиях эксплуатации весьма разнообразны. Машины могут работать с полной нагрузкой в течение длительного времени (как, например, генераторы на электрических станциях, электродвигатели насосных...

Информационный сайт "Электромеханика", © 2011-2019. Копирование материалов запрещено.