Коэффициент мощности в цепях

Переменного тока

     Цель работы:

1. Ознакомиться с понятиями и технико-экономическим значением повышения коэффициента мощности.

2. Изучить практические способы определения и улучшения коэффициента мощности электрических цепей.

Электрическая схема лабораторной установки

Расчетные формулы

Номинальная или полная электрическая мощность определяется:

S = U × I                                                 (1)

Величина активной мощности:

Р = U × I × cosj                                          (2)

Степень полезного использования потребителя электрической мощности генератора определяется величиной косинуса угла сдвига фаз между током I и напряжением U.

                                                (3)

который называется коэффициентом мощности потребителя или коэффициентом мощности цепи переменного тока.

     Реактивная мощность:

Q = U × I × cosj =S cos j                                  (4)

     Между мощностями S, P и Q существует зависимость:

S² = P² + Q²                                           (5)

     Генератор выгодно эксплуатировать так, чтобы вырабатываемая электроэнергия полностью использовалась у потребителя на совершение полезной работы. Это происходит при cosj = 1.

     Если потребитель рассчитан на неизменное напряжение U и мощность Р, то потребляемый им ток, который является током всей цепи и генератора, будет тем больше, чем меньше коэффициент мощности:

                                                (6)

     Повышение коэффициента мощности:

1. Естественным путем

2. Искусственным путем.

Графическая иллюстрация искусственных методов повышения cosj может быть треугольниками мощностей:

а) для исходной цепи с активно-индуктивным сопротивлением:

 

 

б) при параллельном подключении к цепи активного сопротивления:

в) при параллельном подключении к цепи активного сопротивления:

Х_L = 2pfL (Ом) – индуктивное сопротивление обмотки возбуждения.

Активная мощность цепи:

Р = (I₁ × 10^-3)² × R (Вт)

Р = (I₁ × 10^-3)² × R +(I₂ × 10^-3)² Rдоб.

Реактивная индуктивная мощность цепи:

Q_L = (I₁ × 10^-3)² × X_L (ВAp).

Реактивная емкостная мощность конденсатора:

Q_С = (I₁ × 10^-3)² × X_С (ВAp).

Суммарная реактивная мощность

Q = Q_L - Q_C (ВAp).

     Полная электрическая мощность потребителя:

 (ВА).

Коэффициент мощности цепи переменного тока:

cosj = P/S

     Общий ток цепи:

.

 

Результаты измерений и расчетов

 

№ п/п	Измерено						Вычислено
	U B	I1 мА	I2 мА	ХL Ом	ХС Ом	Р Вт	QL Вар	QC Вар	Q Вар	S ВА	cosj	I мА
1	41	116	0	314	-	1,64	4,23	-	4,23	4,53	0,36	0,111×10-3
2	41	116	30	314	-	2,54	4,23	-	4,23	4,9	0,52	0,119×10-3
3	41	116	44	314	-	1,64	4,23	-	2,43	2,03	0,50	0,07× 10-3

Выводы:

В этой лабораторной работе рассмотрены понятия и технико-экономическое значение повышения коэффициента мощности, а также изучены практические способы определения и изучения коэффициента мощности электрических цепей.

Сдвиг по фазе j между током и напряжением, объясняется тем, что у потребителей существуют различные концентрации обмоток с различным активно-индуктивным электрическим сопротивлением. Поэтому, подводимые от генератора ток I и напряжение U сдвинуты по фазе у потребителя и во всей цепи на некоторый угол j.

При переменном напряжении U и мощности Р потребляемый ток, который является током всей цепи и генератора будет тем больше, чем меньше коэффициент мощности cosj. При низких коэффициентах мощности из-за повышения значения тока и загрузки цепи значительными потоками реактивной мощности возникают потери электроэнергии на нагрев ЛЭП.

Технико-экономическое значение повышения заключается в том, что при повышении значения выгоднее эксплуатировать полностью генератор, так что вырабатываемая им электроэнергия полностью использовалась у потребителей.

В опыте №2 ток в цепи имеет наименьшее значение (0,17×10^-3 А), т.к. коэффициент мощности cosj имеет наибольшее значение (0,23). Т.о. при подключении (параллельном) к цепи значение cosj имеет максимальное значение.

 

 

Лабораторная работа №5