Номинальный коэффициент — мощность — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Номинальный коэффициент — мощность
Cтраница 1
Номинальный коэффициент мощности ( ваттметров, варметров) — значение коэффициента мощности ( cos ср — для ваттметров и sin ф — для варметров), указанное на приборе, являющееся множителем при определении предела измерения в единицах мощности. [1]
Номинальный коэффициент мощности для большинства двигателей составляет cos фном 0 8 — ь 0 9 и зависит от мощности двигателя. С ростом мощности и номинальной угловой скорости двигателя повышается номинальный коэффициент мощности. Коэффициент мощности асинхронного двигателя в сильной степени зависит от нагрузки; при холостом ходе коэффициент мощности мал вследствие значительной реактивной мощности, затрачиваемой на создание потока, и малой активной мощности, связанной лишь с постоянными потерями. По мере роста нагрузки примерно до номинальной активная мощность растет быстрее реактивной и cos ф возрастает до номинального значения. [2]
Номинальный коэффициент мощности ( cos p) представляет отношение номинального значения активной мощности на зажимах машины к номинальному значению кажущейся мощности. [3]
Номинальный коэффициент мощности ( cos f) представляет отношение номинального значения активной мощности на зажимах машины к номинальному значению кажущейся мощности. [4]
Номинальный коэффициент мощности ( ваттметров, варметров) — значение коэффициента мощности ( cos ср — для ваттметров и sin ф — для варметров), указанное на приборе, являющееся множителем при определении предела измерения в единицах мощности. [5]
Номинальный коэффициент мощности равен значению cos рн при нагрузке, равной номинальной мощности электроприемника. [7]
Номинальный коэффициент мощности для асинхронных электродвигателей составляет 0 75 — 0 90, в зависимости от типа и номинальной мощности двигателя. [8]
Номинальный коэффициент мощности согласно ГОСТ принимается равным 0 8 для генераторов мощностью до 125 MB-А, 0 85 для турбогенераторов мощностью до 588 MB-А и гидрогенераторов до 360 MB-А, 0 9 для более мощных машин. [9]
Номинальный коэффициент мощности согласно ГОСТ принимается равным 0 8 для генераторов мощностью 125 MB-А и ниже, 0 85 — для турбогенераторов мощностью до 588 MB — А и гидрогенераторов до 360 MB — A, 0 9 — для более мощных машин. [10]
Номинальный коэффициент мощности приемника равен значению cos фном при нагрузке, равной номинальной мощности электроприемника. [12]
Номинальный коэффициент мощности синхронных машин
Чем выше номинальный коэффициент мощности coscpH электродвигателя, тем относительно меньшую реактивную мощность Qx он потребляет при холостом ходе. [15]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Как выбрать коэффициент мощности? | Проектирование электроснабжения
При расчете электрических нагрузок мы постоянно сталкиваемся с необходимостью выбора коэффициентов мощности для различных электроприемников. В данной статье хочу рассказать, как выбрать cosϕ и чем руководствоваться в таких случаях.
Чтобы правильно выбрать cosϕ и правильно рассчитать ток самый верный способ – посмотреть в паспорт на оборудование либо руководство по эксплуатации. Лично я очень редко туда заглядываю, т.к. не всегда паспорта имеются под рукой, поэтому пойдем по другому пути.
Проектировщик любое свое решение должен подкреплять требованиями нормативных документов. Кое-что можно найти в ТКП 45-4.04-149-2009 (п.8.1.15, 8.2.18) и СП 31-110-2003 (п.6.12, 6.30).
Также советую иметь у себя:
М788-1069. Справочные данные по расчетным коэффициентам электрических нагрузок.
Скачать М788-1069 можно на форуме.
1 Выбор коэффициента мощности для освещения.
Для освещения выбрать cosϕ проще всего.
Коэффициент мощности зависит от типа лампы. У ламп накаливания он 1,0, у люминесцентных – 0,92; у ДРЛ, ДРИ, МГЛ — 0,85; у светодиодных – до 0,98.
При проектировании наружного освещения и промышленных объектов cosϕ лучше выбирать из каталогов производителей светильников, поскольку они могут немного колебаться от приведенных значений. Не стоит брать коэффициент мощности больше 0,92 для освещения, несмотря на то, что в каталогах можно встретить и 0,96, и 0,98. Пусть будет небольшой запас, поскольку заказчик может купить светильник совсем другого производителя и лучше ориентироваться на требования нормативных документов. Лучше бы производители указывали и потребляемый ток светильников, поскольку часть электроэнергии теряется в ПРА.
Для освещения у меня 3 значения: 1,0; 0,92 и 0,85.
2 Выбор коэффициента мощности для силовых электроприемников.
Коэффициент мощности для электроприемников, которые не нашел ТНПА я выбираю исходя из режима работы и наличия двигательной нагрузки. Если не знаешь cosϕ для силового оборудования — принимай 0,8 Например, лифты, подъемные механизмы имеют cosϕ около 0,65.
Если мощность ЭП не превышает пару кВт, то не правильно выбранный cosϕ не значительно повлияет на расчетный ток.
Для мощных ЭП при выборе коэффициента мощности нужно относиться более ответственно, а также для однотипного оборудования имеющегося в большом количестве.
2.1 Выбор коэффициента мощности для электронно-вычислительной техники.
Отдельным пунктом следует выделить компьютерное оборудование. В проектах для ЭВМ я принимаю cosϕ=0,7. У некоторых он может быть чуть выше, все зависит здесь от блока питания.
2.2 Выбор коэффициента мощности для холодильного оборудования.
Коэффициенты мощности для холодильного оборудования нужно принимать в зависимости от мощности. У данного оборудования cosϕ от 0,65 до 0,85. Например, у моего холодильника cosϕ=0,85, хотя по ТНПА нужно принимать 0,65. cosϕ=0,75 – среднее значение для всех холодильных установок.
2.3 Выбор коэффициента мощности для нагревательного оборудования.
Чайники, электрические плиты, водонагреватели и другие электронагревательные ЭП имеют коэффициент мощности близкий к 1,0.
Чтобы лучше запомнить, подведем итоги:
- cosϕ для освещения — 1,0; 0,92 и 0,85.
- cosϕ для нагревательного оборудования – 1,0.
- cosϕ для ЭВМ – 0,7.
- cosϕ для холодильников – 0,75.
- cosϕ для других силовых ЭП – 0,65-0,8.
Советую почитать:
§57. Мощность переменного тока и коэффициент мощности
Мгновенное значение мощности. В цепи, содержащей активное, индуктивное и емкостное сопротивления, в которой ток I и напряжение u в общем случае сдвинуты по фазе на некоторый угол ?, мгновенное значение мощности р равно произведению мгновенных значений силы тока i и напряжения u. Кривую мгновенной мощности р можно получить перемножением мгновенных значений тока i и напряжения u при различных углах ?t (рис. 199, а. Из этого рисунка видно, что в некоторые моменты времени, когда ток и напряжение направлены навстречу друг другу, мощность имеет отрицательное значение. Возникновение в электрической цепи отрицательных значений мощности является вредным. Это означает, что в такие периоды времени приемник возвращает часть полученной электроэнергии обратно источнику; в результате уменьшается мощность, передаваемая от источника к приемнику. Очевидно, что чем больше угол сдвига фаз ?, тем больше время, в течение которого часть электроэнергии возвращается обратно к источнику, и тем больше возвращаемая обратно энергия и мощность.
Активная и реактивная мощности. Мгновенная мощность может быть представлена в виде суммы двух составляющих 1 и 2 (рис. 199,б). Составляющая 1 соответствует изменению мощности в цепи с активным сопротивлением (см. рис. 175,б).
Среднее ее значение, которое называют активной мощностью,
P = UI cos ? (75)
Она представляет собой среднюю мощность, которая поступает от источника к электрическим установкам при переменном токе.
Составляющая 2 изменяется подобно изменению мощности в цепи с реактивным сопротивлением (индуктивным или емкостным, см. рис. 179, а и б). Среднее ее значение равно нулю, поэтому для оценки этой составляющей пользуются ее амплитудным значением, которое называют реактивной мощностью:
Q = UI sin ? (76)
Рассматривая кривые мощности (см. рис. 199,б), можно установить, что
Рис. 199. Зависимость мгновенной мощности р (а) и ее составляющих (б) от угла ?t
Рис. 200. Диаграмма, иллюстрирующая передачу электрической энергии между источником и приемником, содержащим активное и реактивное сопротивления, при отсутствии компенсатора (а) и при наличии его (б): 1 — источник; 2,3 — условные изображения активной и реактивной энергии; 4 — приемник; 5 — компенсатор
непрерывно циркулирует по электрической цепи от источника электрической энергии 1 к приемнику 4 и обратно (см. рис. 200, а).
Возникновение реактивной мощности в цепи переменного тока возможно только при включении в эту цепь накопителей энергии, таких как катушка индуктивности или конденсатор. В первом случае электрическая энергия, поступающая от источника, накапливается в электромагнитном поле катушки индуктивности, а затем отдается обратно; во втором случае она накапливается в электрическом поле конденсатора, а затем возвращается обратно к источнику. Постоянная циркуляция реактивной мощности от источника к приемникам загружает генераторы переменного тока и электрические сети реактивными токами, не создающими полезной работы, и тем самым не дает возможности использовать их по прямому назначению для выработки и передачи потребителям активной мощности. Поэтому в производственных условиях стараются по возможности уменьшить реактивную мощность, потребляемую электрическими установками.
Полная мощность. Источники электрической энергии переменного тока (генераторы и трансформаторы) рассчитаны на определенный номинальный ток Iном и определенное номинальное напряжение Uном, которые зависят от конструкции машины, размеров ее основных частей и пр. Увеличить значительно номинальный ток или номинальное напряжение нельзя, так как это может привести к недопустимому нагреву обмоток машины или пробою их изоляции. Поэтому каждый генератор или трансформатор может длительно отдавать без опасности аварии только вполне определенную мощность, равную произведению его номинального тока на номинальное напряжение. Произведение действующих значений тока и напряжения называется полной мощностью,
S = UI
Следовательно, полная мощность представляет собой наибольшее значение активной мощности при заданных значениях тока и напряжения. Она характеризует ту наибольшую мощность, которую можно получить от источника переменного тока при условии, что между проходящим по нему током и напряжением отсутствует сдвиг фаз. Полную мощность измеряют в вольт-амперах (В*А) или киловольт-амперах (кВ*А).
Связь между мощностями Р, Q и S можно определить из векторной диаграммы напряжений (рис. 201, а). Если умножить на ток I все стороны треугольника ABC, то получим треугольник мощностей А’В’С’ (рис. 201,б), стороны которого равны Р, Q и S. Из треугольника мощностей имеем:
S = ?(P2 + Q2)
Из этого выражения следует, что при заданной полной мощности S (т. е. напряжении U и токе I) чем больше реактивная мощность Q, которая проходит через генератор переменного тока или трансформатор, тем меньше активная мощность Р, которую он может отдать приемнику. Иными словами, реактивная мощность не позволяет полностью использовать всю расчетную мощность источников переменного тока для выработки полезно используемой электрической энергии. То же самое относится и к электрическим сетям. Ток I = ?(Ia2+Ip2), который можно безопасно пропускать по данной электрической сети, определяется, главным образом, поперечным сечением ее проводов. Поэтому если часть Iр проходящего по сети тока (см. рис. 194,б) идет на создание реактивной мощности, то должен быть уменьшен активный ток Iа, обеспечивающий создание активной мощности, которую можно пропустить по данной сети.
Рис. 201. Векторная диаграмма напряжений (а) и треугольник мощностей (б) для цепи переменного тока
Если задана активная мощность Р, то при увеличении реактивной мощности Q возрастут реактивный ток Iр и общий ток I, проходящий по проводам генераторов переменного тока, трансформаторов, электрических сетей и приемников электрической энергии. При этом увеличиваются и потери мощности ?Р = I2Rпp в активном сопротивлении Rпp этих проводов.
Таким образом, бесполезная циркуляция электрической энергии между источником переменного тока и приемником, обусловленная наличием в нем реактивных сопротивлений, требует также затраты определенного количества энергии, которая теряется в проводах всей электрической цепи.
Коэффициент мощности. Из формулы (75) следует, что активная мощность Р зависит не только от тока I и напряжения U, но и от величины cos?, называемой коэффициентом мощности:
cos ? = P/(UI) = P/S = P/?(P2 + Q2)
По значению cos ? можно судить, как использует мощность источника данный приемник или электрическая цепь. Чем больше cos ?, тем меньше sin ?, следовательно, согласно формулам (75) и (76) при заданных U и I, т. е. S, тем больше активная и меньше реактивная мощности, отдаваемые источником. При повышении cos ? и постоянной активной мощности Р, поступающей в приемник, уменьшается ток в цепи I = P/(U cos ?). При этом уменьшаются потери мощности ?P = I2Rпp в проводах и обеспечивается возможность дополнительной загрузки источника и электрической сети, т. е. лучшего их использования. Если приемник питается от источника при неизменном токе нагрузки, то повышение cos ? ведет к возрастанию активной мощности Р, используемой приемником. При cos?=1 реактивная мощность равна нулю, и вся мощность, отдаваемая источником, является активной. Поэтому на всех предприятиях и во всех отраслях народного хозяйства стремятся всемерно повышать коэффициент мощности и доводить его по возможности до единицы.
Значения коэффициента мощности электрических установок переменного тока различны. Электрические лампы обладают, главным образом, активным сопротивлением, поэтому при их включении сдвиг фаз между током и напряжением практически отсутствует. Следовательно, для осветительной нагрузки коэффициент мощности можно считать равным единице. Коэффициент мощности для двигателей переменного тока зависит от нагрузки. При номинальной расчетной нагрузке двигателя cos? = 0,8-0,9, а у крупных двигателей даже выше. При недогрузке двигателей коэффициент мощности их резко снижается (при холостом ходе cos ? = 0,25-0,3).
Повышение коэффициента мощности. Cos ? повышают различными способами. Основной из них — включение параллельно приемникам электрической энергии специальных устройств, называемых компенсаторами. В качестве последних чаще всего используют батареи конденсаторов (статические компенсаторы), но могут быть применены также и синхронные электрические машины (вращающиеся компенсаторы).
Способ повышения cos ? с помощью статического компенсатора (рис. 202, а) называют компенсацией сдвига фаз, или компенсацией реактивной мощности. При отсутствии компенсатора от источника к приемнику, содержащему активное и индуктивное сопротивления, поступает ток i1 который отстает от напряжения и на некоторый угол сдвига фаз ?1. При включении компенсатора Хс по нему проходит ток ic, опережающий напряжение и на 90°. Как видно из векторной диаграммы (рис. 202,б), при этом в цепи источника будет проходить ток i<i1 и угол сдвига фаз его ? относительно напряжения также будет меньше ?1.
Для полной компенсации угла сдвига фаз ?, т. е. для получения cos ? =1 и минимального значения тока Imin, необходимо, чтобы ток компенсатора Iс был равен реактивной составляющей I1p = I1 sin ?1 тока I1.
При включении компенсатора 5 (см. рис. 200,б) источник 1 и электрическая сеть разгружаются от реактивной энергии 3, так как она циркулирует уже по цепи «приемник — компенсатор». Благодаря этому достигаются существенное повышение использования генераторов переменного тока и электрических сетей и уменьшение потерь энергии, возникающих при бесполезной циркуляции реактивной энергии между источником 1 и приемником 4. Компен-
Рис. 202. Схема, иллюстрирующая способ повышения cos ? с помощью компенсатора (а), и векторная диаграмма (б)
сатор в этом случае выполняет роль генератора реактивной энергии, так как токи Iсв конденсаторе и I1р в катушке индуктивности (см, рис. 202,б) направлены навстречу один другому (первый опережает по фазе напряжение на 90°, второй отстает от него на 90°), вследствие чего включение компенсатора уменьшает общий реактивный ток Iр и сдвиг фаз между током I и напряжением U. При надлежащем подборе реактивной мощности компенсатора можно добиться, что вся реактивная энергия 3 (см. рис. 200,б), поступающая в приемник 4, будет циркулировать внутри контура «приемник — компенсатор», а генератор и сеть не будут участвовать в ее передаче. При этих условиях от источника 1 к приемнику 4 будет передаваться только активная мощность 2, т. е. cos ? будет равен единице.
В большинстве случаев по экономическим соображениям в электрических установках осуществляют неполную компенсацию угла сдвига фаз и ограничиваются значением cos ? = 0,95.
electrono.ru
Коэффициент мощности, формула и примеры
Определение и формула коэффициента мощности
Средняя мощность переменного электрического тока , выражаемая через действующие значения силы тока (I) и напряжение (U) равна:
где — действующее (эффективное) значение силы тока, — амплитуда силы тока, — действующее (эффективное) значение напряжения, — амплитуда напряжения.
Коэффициент мощности используют для характеристики потребителя переменного тока как реактивную составляющую нагрузки. Величина этого коэффициента отражает сдвиг фазы () переменного тока, который течет через нагрузку, по отношению к приложенному к нагрузке напряжению. Из выражения (1) видно, что по величине коэффициент мощности равен косинусу от этого сдвига. Если сила тока отстает от напряжения, то сдвиг фаз считают большим нуля, если обгоняет, то
Практическое значение коэффициента мощности
На практике коэффициент мощности стараются сделать максимально большим. Так как при малом для выделения в цепи необходимой мощности надо пропускать ток большой силы, а это приводит к большим потерям в подводящих проводах (см. закон Джоуля — Ленца).
Коэффициент мощности учитывают при проектировании электрических сетей. Если коэффициент мощности является низким, это приводит к росту части потерь электрической энергии в общей сумме потерь. Для увеличения данного коэффициента применяют компенсирующие устройства.
Ошибки при расчетах коэффициента мощности ведут к повышенному потреблению электрической энергии и уменьшению коэффициента полезного действия оборудования.
Коэффициент мощности измеряют фазометром.
Способы расчета коэффициента мощности
Коэффициент мощности рассчитывают как отношение активной мощности (P) к полной мощности (S)
где — реактивная мощность.
Коэффициент мощности для трехфазного асинхронного двигателя вычисляют при помощи формулы:
Коэффициент мощности можно определить, используя, например треугольник сопротивлений (рис.1а) или треугольник мощностей (рис.1b).
Треугольники на рис. 1(a и b) подобны, так как из стороны пропорциональны.
Единицы измерения
Коэффициент мощности — безразмерная физическая величина.
Примеры решения задач
ru.solverbook.com
Вопрос №4. Коэффициент мощности и его технико-экономическое значение (10 мин.)
Технико-экономическое значение коэффициента мощности cosφ заключается в том, что от его значения зависят эффективность использования электрических установок и, следовательно, капитальные и эксплуатационные расходы.
Активная мощность, развиваемая генератором при номинальном режиме
где UНОМ – номинальное напряжение генератора;
IНОМ – номинальный ток, который при длительном прохождении вызывает предельно допустимое нагревание генератора.
Полное использование мощности генератора происходит, когда cosφ=1. В этом случае активная мощность Р максимальна и равна номинальной полной мощности
Влияние значений cosφ на режим работы оборудования:
1) уменьшение cosφ, значение которого определяется характером нагрузки, приводит к неполному использованию генератора;
2) уменьшение cosφ при постоянной мощности потребителя Р приводит к увеличению тепловых потерь в линии передачи, которые растут обратно пропорционально квадрату коэффициента мощности
. (16)
где Р0 – потери в линии при cosφ=1.
Для полного использования номинальной мощности генераторов и уменьшения тепловых потерь необходимо повышать cosφ приемников энергии до значений, близких к единице (0,95–1,0). В этом случае потребитель меньше нагружает линию реактивной мощностью.
Способы повышения коэффициента мощности:
1) естественный – правильный выбор оборудования и его эксплуатация;
2) подключение параллельно приемнику батарей конденсаторов в случае индуктивной нагрузки (асинхронные двигатели). Благодаря этому источником реактивной энергии для приемника становится емкость и линия передачи разгружается от реактивного тока.
Разберем следующие вопросы:
Коэффициент мощности электрической цепи синусоидального тока называется …
отношение активной мощности Р к полной мощности S
отношение полной мощности S к активной мощности Р
произведение активной мощности Р на полную мощность S
активная мощность Р
Активную мощность Р цепи синусоидального тока можно определить по формуле…
Если Q и S – реактивная и полная мощности пассивной электрической цепи синусоидального тока, то отношение Q к S равно…
tg φ
arcsin φ
Вывод по четвертому вопросу: синусоидальные токи и напряжения как функции времени могут быть описаны различными способами: алгебраически, векторными диаграммами и комплексами.
5. Заключение (10 мин.)
1) Процессы, протекающие в однофазных цепях переменного тока со смешанным последовательным соединением приемников, характеризуются появлением понятий полного сопротивления, полной мощности, треугольников сопротивлений и мощностей, повторяющих треугольник напряжений. В них также необходимо учитывать взаимные фазовые сдвиги напряжений и токов. Умение анализировать однофазные цепи со смешанным соединением резисторов является важным при изучении трехфазных цепей, принципа действия и устройства электрических машин.
2) Для расчета параллельного соединения приемников используется метод проводимостей.
3) При резонансном режиме работы цепи, содержащей приемники различного характера, ее сопротивление является чисто активным. Различают резонансы токов и напряжений, которые используются в радиотехнике и повышения коэффициента мощности.
3) От значения коэффициента мощности зависят эффективность использования электрических установок и, следовательно, капитальные и эксплуатационные расходы. Для его повышения необходимо правильно выбирать оборудование и условия его эксплуатации.
studfiles.net
6.3. Увеличьте коэффициент мощности!
Определение
Коэффициентом мощности называется отношение активной мощности, потребляемой активной нагрузкой (измеряемой в киловаттах), к полной мощности (измеряемой в киловольт∙амперах) в цепи переменного тока. Соотношение между активной мощностью (которая совершает полезную работу) и полной мощностью, не учитывающее сдвига фаз, зависит от индуктивной нагрузки, которая обеспечивает намагничивание, необходимое для работы электромагнитного прибора. Мощность реактивного сопротивления выражается в киловольт∙амперах (кВ∙Ар).
Векторная диаграмма показывает, как активная и реактивная нагрузки образуют полную нагрузку электродвигателя, рис. 6.2, см. также рис. 1.6.
Коэффициент мощности = кВт/кВА = соs Θ.
Рис. 6.2. Векторная диаграмма нагрузки электродвигателя
Влияние низкого коэффициента мощности
Низкий коэффициент мощности наказывает потребителя тремя способами.
Он «потребляет» энергию из сети, которая могла бы пойти на совершение полезной работы.
Он увеличивает ток до значений, которые не нужны для выполнения данной работы, а, следовательно, и падение напряжения, способствуя высоким потерям энергии в системе.
Он может привести к дополнительным затратам при оплате счетов за электроэнергию.
Почему увеличение реактивной нагрузки
наказывает потребителя при оплате счетов за электроэнергию
Счетчик, регистрирующий киловатт∙часы, фиксирует только киловаттную компоненту треугольника. Однако электросеть (включая генератор системы коммунального (электрогенерирующего) хозяйства и электрические линии туда и обратно) должна обеспечить энергией и реактивную нагрузку. Следовательно, почти все структуры тарифов за электричество для промышленных предприятий США построены таким образом, чтобы поощрить максимальный коэффициент мощности. Это в интересах коммунального хозяйства, поскольку необходимость произвести и передать по своим сетям и трансформаторам большее количество тока означает одновременно и увеличение потерь (пропорциональных квадрату тока), и более высокие требования к мощности генераторов, трансформаторов и к линиям электропередач.
Цена низкого коэффициента мощности
Коммунальные хозяйства используют разные способы расчетов с потребителями при низких коэффициентах мощности. Обычно не предусматривают никаких дополнительных оплат, пока коэффициент мощности не упадет ниже некоторого определенного значения, составляющего, как правило, 85–90 %. Бывает, что дополнительная оплата начисляется по величине отклонения коэффициента мощности от единицы (100 %). Поэтому в каждом конкретном случае необходим анализ системы оплаты, чтобы установить возможную экономию за счет увеличения коэффициента мощности.
Рассмотрим дополнительные ежемесячные затраты из-за низкого коэффициента мощности на следующем примере, когда реальный коэффициент мощности составляет 80 %, а желаемый – 90 %, и реально потребляемая мощность определяется по мощности, выставленной в счете (кВт) через соотношение этих двух величин.
Дано:
3 долл. США – плата за 1 кВт полезной мощности,
0,9 – желаемый коэффициент мощности,
0,8 – действительный коэффициент мощности,
3000 кВт∙ч – расходы за месяц.
Дополнительные
расходы = 3
[(0,9/0,8)
3000
– 3000]
= 1125 долл. США.
Как увеличить коэффициент мощности
Для этого есть четыре возможности.
Использовать производственное оборудование с высоким коэффициентом мощности.
Использовать синхронные двигатели.
Использовать синхронные компенсаторы.
Использовать компенсирующие конденсаторы.
Использование производственного оборудования
с высоким коэффициентом мощности
Некоторое оборудование, как, например, специальная осветительная аппаратура, всегда имеет высокий коэффициент мощности. Коэффициент мощности другого оборудования зависит от режима работы – особенно для асинхронных двигателей.
Значительно улучшается коэффициент мощности асинхронного двигателя в том случае, если он работает с нагрузкой, близкой к номинальной. Дело в том, что реактивная компонента, которая обеспечивает силу намагничивания, остается фактически постоянной независимо от нагрузки, в то время как активная составляющая является функцией нагрузки.
Коэффициент мощности при номинальной нагрузке двигателя. В табл. 6.4 приведены коэффициенты мощности двигателей переменного тока при типичных нагрузках. Коэффициент мощности при полной нагрузке Т-серии двигателей со скоростью 1800 об./мин меняется при номинальном напряжении в зависимости от мощности так, что составляет 70 % при мощности 0,746 кВт; 82 % – при 7,46 кВт; 86 % при 74,6 кВт и 87,5 % – при нагрузке свыше 160 кВт.
Таблица 6.4
Коэффициент мощности (приблизительные значения)
типичных потребителей переменного тока,
близкий к единице | ||
Лампы накаливания | 1,0 | |
Лампы дневного света (со встроенным конденсатором) | 0,95–0,97 | |
Нагревательные приборы | 1,0 | |
Синхронные двигатели (в том числе с регулируемым коэффициентом мощности основной нагрузки) | 1,0 | |
Электромашинные преобразователи | 1,0 | |
«запаздывающий» | ||
Асинхронный двигатель при номинальной нагрузке | ||
однофазный, до 0,746 кВт | 0,55–0,75 | |
однофазный, 0,746–7,46 кВт | 0,75–0,85 | |
трехфазный, типа беличьей клетки | ||
высокоскоростной, до 0,746 кВт | 0,75–0,90 | |
высокоскоростной, 0,746–7,46 кВт | 0,85–0,92 | |
низкоскоростной | 0,70–0,85 | |
коллекторный | 0,80–0,90 | |
Группы асинхронных двигателей | 0,50–0,85 | |
Сварочные машины | ||
сварочные генераторы | 0,50–0,60 | |
сварочные трансформаторы | 0,50–0,70 | |
Электродуговые печи | 0,80–0,90 | |
Индукционные печи | 0,60–0,70 | |
«опережающий» | ||
Синхронные двигатели | 0,9; 0,8; 0,7 и т. д., в зависимости от того, на какой номинальный коэффициент двигатель рассчитан | |
Синхронные компенсаторы | Близок к нулю (практически вся мощность потребляется реактивной нагрузкой) | |
Конденсаторы (статические) | Нуль (практически вся мощность потребляется реактивной нагрузкой) | |
Эффект слишком мощных двигателей. Недогруженные двигатели имеют слишком низкие коэффициенты мощности. Уменьшение коэффициента мощности при нагрузке ниже номинальной существенно гораздо больше, чем снижение КПД при такой же нагрузке (см. рис. 6.1). Индикатором того, что мощность двигателей превышает потребности, является коэффициент мощности предприятия ниже 80 %.
Коэффициент мощности последовательно снижается при уменьшении нагрузки по отношению к номинальной полной нагрузке (принимаемой за 100 %) – на 25 %, если нагрузка составляет 50 %, на 45 % – при 30%-ной и на 60 % – при 10%-ной нагрузке. Такое быстрое уменьшение коэффициента мощности вносит вклад в низкий общий коэффициент мощности для данного предприятия, что значительно увеличивает дополнительные расходы при оплате счетов за электроэнергию.
Коэффициент мощности можно поднять, если двигатель будет работать с нагрузками, по возможности близкими к номинальным, хотя даже 90 % от номинала все еще дают уменьшение коэффициента мощности на 5 % по сравнению с коэффициентом мощности при номинальной нагрузке. Если это невозможно, то можно использовать конденсаторы, подключенные к линии или присоединенные непосредственно к двигателю. Они потребляют «опережающий» ток из сети (пропорциональный активной мощности), «зануляя» соответствующий «запаздывающий» ток, связанный с возбуждением двигателя.
Влияние скорости электродвигателя. Как уже отмечалось, коэффициент мощности для большинства двигателей со скоростью 1800 об./мин ниже 90 % и быстро уменьшается с уменьшением скорости. При скорости 1200 об./мин коэффициент мощности отличается от 90 % в полтора с лишним раза больше, чем при скорости 1800 об./мин; при скорости 900 об./мин – более чем в два раза.
Например, при мощности 149 кВт двигатель со скоростью 1800 об./мин имеет коэффициент мощности 87,5 % (на 2,5 % ниже 90 %). Для двигателя того же размера со скоростью 900 об./мин коэффициент мощности равен 85 % (отличие от 90 % равно 5 %).
Влияние перенапряжения. Превышение питающего напряжения уменьшает коэффициент мощности, поскольку в этом случае возрастает ток, чтобы намагнитить сердечник. Двигатели, сделанные в США до 1965 г. (серии U), рассчитывались на напряжения 220, 440, 550 В и т. д., т. е. кратные 110 В. Когда эти двигатели оказывались под напряжением на 10 % больше, что стало типичным начиная с 50-х гг. прошлого века, их коэффициент мощности уменьшался примерно на 10 % из-за сильного увеличения сдвинутого по фазе тока намагничивания, связанного с насыщением стальных пластин сердечника.
Двигатели серии Т рассчитываются для работы при напряжении 230, 460, 575 В и т. д., т. е. кратном 115 В. При этом они снижают коэффициент мощности несколько меньше (около 1,5 %), чем двигатели серии U при том же напряжении.
Применение синхронных двигателей
Коэффициент мощности синхронного двигателя, «зануляющего» влияние реактивной нагрузки на систему, определяется основной нагрузкой. Синхронные двигатели, как правило, бывают больших размеров – рассчитаны на сотни киловатт и выше, и с целью корректировки коэффициента мощности должны использоваться при непрерывно меняющихся нагрузках.
Применение синхронных компенсаторов
Синхронный компенсатор представляет собой синхронный двигатель, работающий без нагрузки. Его назначение исключительно в том, чтобы увеличить коэффициент мощности, не меняя нагрузки. Синхронные компенсаторы редко используются на промышленных предприятиях, обычно их используют производители электроэнергии.
Применение конденсаторов
для увеличения коэффициента мощности
Требуемое емкостное сопротивление
Применение конденсаторов – наиболее простой и самый прямой способ увеличить коэффициент мощности. Ток через конденсатор опережает по фазе напряжение на 90 градусов и может уменьшать индуктивную (сдвинутую по фазе) реактивную мощность напрямую. Например, конденсатор, рассчитанный на 1 кВ∙Ар, будет уменьшать на 1 кВ∙Ар реактивную мощность. Если реактивная мощность на векторной диаграмме (см. рис. 6.2) станет равной нулю, полная мощность (кВ∙А) будет равна мощности, потребляемой нагрузкой (кВт). Конденсаторы могут быть куплены блоками или соединены в блоки, чтобы обеспечить нужную величину емкостного реактивного сопротивления.
Выигрыш уменьшается, если коэффициент мощности приближается к 100 %. Считается что 95 % (при полной расчетной нагрузке) – это в некотором смысле критическая точка: только до этого значения имеет смысл увеличивать коэффициент мощности, рассчитывая получить экономическую выгоду из сделанных инвестиций.
Размещение
Если стремление изменить коэффициент мощности связано только с тем, чтобы отрегулировать потребление энергии и избежать дополнительных выплат за электричество, экономически наиболее выгодна установка конденсаторов на главной подстанции: стоимость киловольт∙ампера реактивной нагрузки наиболее низкая при высоких напряжениях. Однако такая установка не дает ни уменьшения падения напряжения, ни уменьшения мощности, подающейся в силовую сеть предприятия от подстанции. Установка конденсаторов при «источнике» низкого коэффициента мощности дает возможность получения и этих преимуществ в дополнение к оптимизации оплаты по счету.
На промышленных предприятиях достаточно распространены двигатели со средней мощностью 7,5 кВт. В этом случае емкость, необходимая для того, чтобы сделать коэффициент мощности близким к 100 %, будет потреблять реактивную мощность, составляющую в киловольт∙амперах 30 % от общей расчетной мощности (кВт) для двигателей серии U и 40 % – для серии Т. Емкость несколько меньшая нужна для больших двигателей, поскольку коэффициент нагрузки улучшается с размером двигателя.
В некоторых случаях предпочтительнее подсоединение конденсаторов подходящего размера непосредственно к двигателю. При этом расчетные емкости для двигателей со скоростью 1800 об./мин приведены в табл. 6.5.
Таблица 6.5
Номинальная мощность конденсаторов в зависимости
от мощности трехфазного двигателя при 1800 об./мин
Мощность двигателя, кВт | Реактивная нагрузка, кВ∙Ар | |
Серия U | Серия Т | |
2,24 | 1,5 | 1,5 |
3,73 | 2 | 2,5 |
5,60 | 2,5 | 3 |
7,46 | 3 | 4 |
11,18 | 4 | 5 |
14,91 | 5 | 6 |
18,42 | 6 | 7,5 |
22,37 | 7 | 8 |
29,82 | 9 | 13 |
37,28 | 11 | 18 |
44,74 | 14 | 21 |
55,93 | 16 | 23 |
74,57 | 21 | 30 |
93,21 | 26 | 36 |
111,86 | 30 | 42 |
149,14 | 37,5 | 50 |
186,42 | 45 | 60 |
223,71 | 52,5 | 68 |
261,00 | 60 | 75 |
298,28 | 65 | 80 |
335,56 | 67,5 | 90 |
372,85 | 72,5 | 120 |
Вычисление коэффициента мощности
Для примера, приведенного в параграфе «цена низкого коэффициента мощности», величина емкостного сопротивления, необходимого для того, чтобы поднять коэффициент мощности до 90 %, определяется с помощью рис. 6.3.
До установки конденсатора (В) 3000 кВт | После установки конденсатора (А) 3000 кВт |
Коэффициент мощности равен 
соs.
сosВ= 0,8 | сosА= 0,9 |
В= 36,9о | А= 25,8о |
кВАрВ=tgВ = tg36,9о | кВАрА=tgА = tg25,8о |
[2250 – 1450 ] ∙ кВАр = 800 кВАр |
кВтВ=
3000 = 2250
кВтА=
3000 = 1450Рис. 6.3. Расчет коэффициента мощности
Можно видеть, что мощность емкостного сопротивления составляет 800 кВ∙Ар. Соответствующие таблицы изготовителей дадут возможность подобрать необходимый конденсатор.
studfiles.net
Номинальный коэффициент — мощность — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3
Номинальный коэффициент — мощность
Cтраница 3
Двигатели рассчитаны для работы с номинальным коэффициентом мощности cos фн 1, при частоте 50 Гц и напряжении сети 220 и 380 В. [31]
Будут разработаны малокосинусные ваттметры с номинальными коэффициентами мощности 0 02 — 0 05 класса 0 5 с номинальной либо расширенной областью частот примерно до 500 гц и выше. [32]
Генераторы рассчитываются для работы с их номинальным коэффициентом мощности, равным 0 8 — 0 85, при котором они способны выдавать номинальную активную мощность. [33]
Генераторы рассчитываются для работы с их номинальным коэффициентом мощности, равным 0 8 — 0 85, при котором они способны выдавать номинальную активную мощность. Первичные двигатели ( турбины) генераторов электростанций и котельное оборудование перестанут в этом случае использоваться по условленной мощности. Таким образом, при низких коэффициентах мощности у потребителей приходится для обеспечения передачи потребителям заданной активной мощности вкладывать дополнительные затраты в сооружение более мощных электростанций, увеличивать пропускную мощность сетей и трансформаторов и вследствие этого нести дополнительные эксплуатационные расходы. [34]
Ваттметры проверяются при номинальном напряжении и номинальном коэффициенте мощности. При определении величины верхнего предела учитываются коэффициенты трансформации измерительных трансформаторрв. [35]
Почему асинхронные электродвигатели небольшой мощности обычно имеют номинальный коэффициент мощности меньше, чем электродвигатели большой мощности. [36]
Поверка ваттметров производится при номинальном напряжении, номинальном коэффициенте мощности и равномерной нагрузке фаз. Кроме того, при выпуске приборов из производства или ремонта для одной из числовых отметок шкалы определяется погрешность при неравномерной нагрузке фаз: для щитовых приборов при токе 50 % номинального в одном элементе и номинальном токе — в остальных; для переносных приборов при токе, равном нулю, в одном элементе и номинальных токах — в остальных элементах. [38]
Большое значение для эффективного использования генератора имеет поддержание номинального коэффициента мощности. Если генератор работает с пониженным cos ф, то мощность газового двигателя используется не полностью. [39]
Большое значение для эффективного использования генератора имеет поддержание номинального коэффициента мощности. Если генератор работает с пониженным cos cp, мощность газового двигателя используется не полностью. [40]
Современные генераторы могут работать с номинальной мощностью и номинальным коэффициентом мощности при изменении напряжения на зажимах генератора в пределах 5 о от номинального. [41]
Современные генераторы могут работать с поминальной мощностью и номинальным коэффициентом мощности при изменении напряжения на зажимах генератора в пределах 5 % от номинального. [42]
Фном — Угол между током и напряжением, соответствующий номинальному коэффициенту мощности генератора. [43]
При применении электрометров для измерения мощности переменного тока с различными номинальными коэффициентами мощности ( cos ф) нагрузки вспомогательное напряжение должно изменяться обратно пропорционально cos ср нагрузки. [44]
Каждый генератор характеризуется также КПД при номинальной нагрузке и номинальном коэффициенте мощности. [45]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru