Čo je účinník (kosín Phi)

Faktor výkonu fyzickej osoby (kosínus fí) je nasledujúci. Ako viete, v obvode striedavého prúdu sú vo všeobecnosti tri typy záťaže alebo tri typy napájania (tri typy prúdu, tri typy odporu). Aktívny P, reaktívny Q a celkový C výkon súvisia s aktívnym r, reaktívnym x a celkovým z odporu.

Z priebehu elektrotechniky je známe, že odpor sa nazýva aktívny, v ktorom sa pri prechode prúdu uvoľňuje teplo. Aktívny odpor je spojený s aktívnymi stratami výkonu dPn Rovná sa štvorcu prúdu vynásobeného odporom dPn = Az2r W

Reaktancia keď ním preteká prúd, nespôsobuje žiadne straty. Tento odpor je spôsobený indukčnosťou L, ako aj kapacitou C.

Indukčný a kapacitný odpor sú dva typy reaktancie a sú vyjadrené nasledujúcimi vzorcami:

• reaktancia alebo indukčný odpor,

• kapacitný odpor alebo kapacita,

Potom x = xL — НС° С… Napríklad, ak v obvode xL= 12 Ohm, xc = 7 Ohm, potom reaktancia obvodu x = xL — NSc= 12 — 7 = 5 Ohm.

Ryža. 1. Ilustrácie na vysvetlenie podstaty kosínusu «phi»: a — obvod sériového zapojenia r a L v obvode striedavého prúdu, b — odporový trojuholník, c — výkonový trojuholník, d — výkonový trojuholník pri rôznych hodnotách ​aktívneho výkonu.

Impedancia z zahŕňa odpor a reaktanciu. Pre sériové zapojenie r a L (obr. 1, a) je graficky znázornený odporový trojuholník.

Ak sa strany tohto trojuholníka vynásobia druhou mocninou rovnakého prúdu, potom sa pomer nezmení, ale nový trojuholník bude kapacitný trojuholník (obr. 1, c). Viac podrobností nájdete tu — Trojuholníky odporov, napätí a výkonov

Ako je vidieť z trojuholníka, v obvode striedavého prúdu sa vo všeobecnosti vyskytujú tri výkony: aktívny P, reaktívny Q a celkový S

P = Az2r = UIcosphy W,B = Az2x = Az2NSL — I2x° C = UIsin Var, S = Az2z = UIWhat.

Aktívny výkon možno nazvať pracovným výkonom, to znamená, že „hreje“ (vyžarovanie tepla), „svieti“ (elektrické osvetlenie), „pohybuje sa“ (pohon elektromotorom) atď. Meria sa rovnakým spôsobom ako konštantný výkon , vo wattoch.

Vyvinuté aktívny výkonb úplne bez stopy sa spotrebuje v prijímačoch a vodičoch rýchlosťou svetla - takmer okamžite. Toto je jedna z charakteristických čŕt aktívneho výkonu: koľko sa generuje, toľko sa spotrebuje.

Jalový výkon Q sa nespotrebováva a predstavuje kmitanie elektromagnetickej energie v elektrickom obvode.Tok energie zo zdroja do prijímača a naopak súvisí s tokom prúdu cez vodiče a keďže vodiče majú aktívny odpor, vznikajú v nich straty.

Pri jalovom výkone sa teda nevykonáva práca, ale vznikajú straty, ktoré pri rovnakom činnom výkone, čím sú väčšie, tým je účinník menší (cosphi, kosínus «phi»).

Príklad. Určte stratový výkon vo vedení s odporom rl = 1 ohm, ak sa ním prenáša výkon P = 10 kW pri napätí 400 V raz pri cosphi1 = 0,5 a druhýkrát pri cosphi2 = 0,9.

Odpoveď. Prúd v prvom prípade I1 = P / (Ucosphi1) = 10/(0,4•0,5) = 50 A.

Strata výkonu dP1 = Az12rl = 502•1 = 2500 W = 2,5 kW.

V druhom prípade je prúd Az1 = P / (Ucosphi2) = 10/(0,4•0,9) = 28 A.

Strata výkonu dP2 = Az22rl = 282•1 = 784 W = 0,784 kW, t.j. v druhom prípade je strata výkonu 2,5 / 0,784 = 3,2 krát menšia len preto, že hodnota cosfi je vyššia.

Výpočet jasne ukazuje, že čím vyššia je hodnota kosínusu «phi», tým nižšia je energetická strata a tým menšia je potreba umiestňovať neželezné kovy pri inštalácii nových inštalácií.

Zvyšovaním kosínusu «phi» máme tri hlavné ciele:

1) úspora elektrickej energie,

2) úspora neželezných kovov,

3) maximálne využitie inštalovaného výkonu generátorov, transformátorov a všeobecne striedavých motorov.

Poslednú okolnosť potvrdzuje skutočnosť, že napríklad z rovnakého transformátora je možné získať čím viac aktívneho výkonu, tým väčšia je hodnota užívateľov cosfi.Takže z transformátora s menovitým výkonom Sn= 1000 kVa pri cosfi1 = 0,7 môžete získať aktívny výkon P1 = Снcosfie1 = 1000 • 0,7 = 700 kW a pri cosfi2 = 0,95 R2 = Сncosfi2= 09500 • kW.

V oboch prípadoch bude transformátor plne zaťažený na 1000 kVA. Indukčné motory a transformátory pod zaťažením sú príčinou nízkeho účinníka v továrňach. Napríklad indukčný motor pri voľnobežných otáčkach má cosfixx približne rovný 0,2, zatiaľ čo pri zaťažení menovitým výkonom sfin = 0,85.

Pre väčšiu prehľadnosť zvážte približný výkonový trojuholník pre indukčný motor (obr. 1, d). Počas prevádzky naprázdno spotrebováva indukčný motor jalový výkon približne rovnajúci sa 30 % menovitého výkonu, pričom spotrebovaný činný výkon je v tomto prípade približne 15 %. Preto je účinník veľmi nízky. Keď sa zaťaženie zvyšuje, aktívny výkon sa zvyšuje a jalový výkon sa mení len okrajovo, čím sa zvyšuje cosfi. Prečítajte si o tom viac tu: Účiník pohonu

Hlavnou činnosťou, ktorá zvyšuje hodnotu cosfi, je prevádzka na plnú výrobnú kapacitu. V tomto prípade budú asynchrónne motory pracovať s účinníkmi blízkymi nominálnym hodnotám.

Činnosti na zlepšenie účinníka sú rozdelené do dvoch hlavných skupín:

1) nevyžaduje inštaláciu kompenzačných zariadení a je vhodný vo všetkých prípadoch (prirodzené metódy);

2) súvisiace s používaním kompenzačných zariadení (umelé metódy).

Kondenzačná jednotka na zvýšenie účinníka

K činnostiam prvej skupiny podľa súčasných smerníc patrí racionalizácia technologického procesu, vedúca k zlepšeniu energetického režimu zariadení a zvýšeniu účinníka. Rovnaké opatrenia zahŕňajú použitie synchrónnych motorov namiesto niektorých asynchrónnych (v prípade potreby na zvýšenie účinnosti sa odporúča inštalácia synchrónnych motorov namiesto asynchrónnych).

Prečítajte si aj na túto tému: Napájanie striedavým prúdom a straty energie