3.5. Коэффициент мощности цепи синусоидального тока

Коэффициентом мощности це­пи синусоидального тока называют от­но­­ше­ние активной мощности P к пол­ной мощ­но­сти S, потребляемой цепью, т.е.

cos =

Коэффициент мощности cos  важнейший энергетический пара­метр системы переменного тока. При cos = 1 ( = 0) имеем наиболее бла­го­при­ятный режим (по энергетическим соображениям) работы системы (це­­пи, уст­ройства, цеха и т.д.). В этом случае вся подводимая полная мощ­ность , например, к цеху, преобразуется в тепловую (меха­ни­ческую, све­товую и т. д.) энергию, т.е. используется полезно. При cos = 0 ( = 90) и , активная мощность P = 0, т.е. имеет место бес­полез­ная цир­куляция реактивной мощности между источником энергии и его пот­ре­бителями.

Допустимая минимальная величина коэффициента мощности нагрузки цеха, участка и т.п. определена ГОСТом:

cos  0,8.

Д ля повышения значения коэффициента мощности cos, например, цеховой нагрузки, носящей, как правило, активно-индуктивный ха­рак­тер, подключают параллельно нагрузке батарею конденсаторов, умень­шая тем самым полную реактивную мощность Q нагрузки (см. (рис. 3.18а)).

Упражнение 3.1. Определим ём­кость C и мощность Q_C ба­та­реи конден­саторов, под­клю­­чаемой парал­лель­но RL-цепи (рис. 3.18а) для по­вы­шения коэф­­­фици­ента мощ­но­сти cos до 0,91 (рис. 3,18б). К за­жимам цепи под­­ве­де­но синусоидальное напря­же­­ние U = 220 В (ча­стота f = 50 Гц). Потреб­ля­е­мая цепью ак­тив­ная мощн­ость Р = 1200 Вт при токе I = 11 А.

1. До улучшения коэффициент мощности

cos  = .

2. После улучшения коэффициента мощности (при P = const) полная реактивная мощ­ность Q цепи

3. Тогда мощность батареи конденсаторов

4. Так как реактивная ёмкостная мощность

то ёмкость батареи конденсаторов

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Перечислите методы расчёта цепей синусоидального тока в установив­шемся режиме.

2. Запишите выражения для индуктивного и ёмкостного сопротивле­ний.

3. Запишите формулы полного сопротивления участка цепи при последовательном соединении элементов R, L и С.

4. Поясните последовательность построения векторной диаграммы тока и напряже­ний при последовательном соединении элементов R, L и С.

5. Объясните, как найти угол сдвига фаз между напряжением и током учас­тка цепи, зная сопротивления её элементов?

6. Поясните методику расчёта цепей синусоидального тока при пос­ледова­тель­ном соединении элементов

7. Объясните, что понимают под активной, реактивной и полной мощ­нос­тями цепи, и покажите по каким формулам они определяются.

8. Поясните, как повысить коэффициент мощности cos = 0,6 цеха?

9. Выразите коэффициент мощности cos через активную и реактивную мощности цепи сину­со­и­даль­ного тока.

Литература и информационные источники

1. Сайт ИНФРА-М: ЭБС URL:new.znanium.com/ Марченко А.Л., Опадчий Ю.Ф. Электротехника и электроника. Учебник. В 2-х т. Том 1. Электротехника. – М.: Инфра-М. 2015, 2020.  574 с. (Первый вход выполнить на территории МАИ. Получите в библиотеке Логин и Пароль).

2. Беневоленский С.Б., Марченко А.Л. Основы электротехники. Учебное пособие для втузов. – М.: Физматлит, 2006, 2011. – 568 с. (Библиотека (282 экз.)).

3. Беневоленский С.Б., Марченко А.Л. Основы электротехники. Компакт-диск (600 МБ). ПУМК по электротехнике. – М.: Дискарт, 2006. (Возьмите CD в библиотеке по студенческому билету).