Wat is arbeidsfactor (cosinus phi)

De arbeidsfactor van een natuurlijke persoon (cosinus phi) is als volgt. Zoals u weet, zijn er in een AC-circuit over het algemeen drie soorten belasting of drie soorten vermogen (drie soorten stroom, drie soorten weerstand). Actieve P-, reactieve Q- en totale C-krachten zijn gerelateerd aan respectievelijk actieve r-, reactieve x- en totale z-weerstand.

Uit de elektrotechniek is bekend dat de weerstand actief wordt genoemd, waarbij warmte vrijkomt als er stroom doorheen gaat. Actieve weerstand wordt geassocieerd met actieve vermogensverliezen dPnGelijk aan het kwadraat van de stroom vermenigvuldigd met de weerstand dPn = Az2r W

Reactantie wanneer er stroom doorheen vloeit, veroorzaakt het geen verliezen. Deze weerstand is het gevolg van inductantie L en capaciteit C.

Inductieve en capacitieve weerstand zijn twee soorten reactantie en worden uitgedrukt door de volgende formules:

• reactantie of inductieve weerstand,

• capacitieve weerstand of capaciteit,

Dan x = xL — НС° С… Bijvoorbeeld, als in het circuit xL= 12 Ohm, xc = 7 Ohm, dan is de reactantie van het circuit x = xL — NSc= 12 — 7 = 5 Ohm.

Rijst. 1. Illustraties om de essentie van cosinus «phi» uit te leggen: a — circuit van serieschakeling van r en L in een wisselstroomcircuit, b — driehoek van weerstand, c — driehoek van vermogen, d — driehoek van vermogen bij verschillende waarden ​van actief vermogen.

De impedantie z omvat weerstand en reactantie. Voor een serieschakeling van r en L (fig. 1, a) wordt een weerstandsdriehoek grafisch weergegeven.

Als de zijden van deze driehoek worden vermenigvuldigd met het kwadraat van dezelfde stroom, verandert de verhouding niet, maar wordt de nieuwe driehoek een capaciteitsdriehoek (Fig. 1, c). Bekijk hier meer details — Driehoeken van weerstanden, spanningen en vermogens

Gezien vanuit de driehoek komen in een wisselstroomcircuit over het algemeen drie vermogens voor: actieve P, reactieve Q en totale S

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

Actief vermogen kan werkvermogen worden genoemd, dat wil zeggen, het "verwarmt" (emissie van warmte), "licht" (elektrische verlichting), "beweegt" (elektrische motoraandrijving), enz. Het wordt op dezelfde manier gemeten als constant vermogen , in watt.

Ontwikkeld actieve krachtB volledig spoorloos wordt verbruikt in ontvangers en geleidingsdraden met de snelheid van het licht - bijna onmiddellijk. Dit is een van de kenmerkende eigenschappen van actief vermogen: zoveel als het wordt opgewekt, zoveel wordt verbruikt.

Blindvermogen Q wordt niet verbruikt en vertegenwoordigt de oscillatie van elektromagnetische energie in een elektrisch circuit.De energiestroom van de bron naar de ontvanger en vice versa is gerelateerd aan de stroomstroom door de draden, en aangezien de draden actieve weerstand hebben, zijn er verliezen.

Dus met reactief vermogen wordt er niet gewerkt, maar treden er verliezen op, die voor hetzelfde actieve vermogen, hoe groter, hoe kleiner de arbeidsfactor (cosphi, cosinus «phi»).

Een voorbeeld. Bepaal het vermogensverlies in een lijn met weerstand rl = 1 ohm als er bij een spanning van 400 V een keer vermogen P = 10 kW doorheen wordt gestuurd bij cosphi1 = 0,5 en de tweede keer bij cosphi2 = 0,9.

Antwoord. Stroom in het eerste geval I1 = P / (Ucosphi1) = 10/(0,4•0,5) = 50 A.

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

In het tweede geval is de stroom Az1 = P / (Ucosphi2) = 10/(0,4•0,9) = 28 A.

Vermogensverlies dP2 = Az22rl = 282•1 = 784 W = 0,784 kW, d.w.z. in het tweede geval is het vermogensverlies 2,5 / 0,784 = 3,2 keer kleiner alleen omdat de cosfi-waarde hoger is.

Uit de berekening blijkt duidelijk dat hoe hoger de waarde van de cosinus «phi», hoe lager het energieverlies en hoe minder noodzaak om non-ferro metalen te plaatsen bij het plaatsen van nieuwe installaties.

Door de cosinus «phi» te verhogen hebben we drie hoofddoelen:

1) elektrische energie besparen,

2) besparing van non-ferrometalen,

3) maximaal gebruik van het geïnstalleerde vermogen van generatoren, transformatoren en in het algemeen AC-motoren.

De laatste omstandigheid wordt bevestigd door het feit dat het bijvoorbeeld mogelijk is om uit dezelfde transformator hoe meer actief vermogen te verkrijgen, hoe groter de waarde van cosfi-gebruikers.Dus van een transformator met een nominaal vermogen Sn= 1000 kVa bij cosfi1 = 0,7 kunt u het actieve vermogen krijgen P1 = Снcosfie1 = 1000 • 0,7 = 700 kW, en bij cosfi2 = 0,95 R2 = Сncosfi2= 1000 • 0,95 = 950 kW.

In beide gevallen wordt de transformator volledig belast tot 1000 kVA. Inductiemotoren en onderbelastingstransformatoren zijn de oorzaak van een lage arbeidsfactor in fabrieken. Een inductiemotor bij stationair toerental heeft bijvoorbeeld een cosfixx die ongeveer gelijk is aan 0,2, terwijl deze bij belasting tot een nominaal vermogen van sfin = 0,85 is.

Overweeg voor meer duidelijkheid een geschatte vermogensdriehoek voor een inductiemotor (afb. 1, d). Tijdens stationair draaien verbruikt de inductiemotor reactief vermogen dat ongeveer gelijk is aan 30% van het nominale vermogen, terwijl het actieve vermogen dat in dit geval wordt verbruikt ongeveer 15% is. Daarom is de arbeidsfactor erg laag. Naarmate de belasting toeneemt, neemt het actieve vermogen toe en verandert het blindvermogen marginaal en daarmee neemt de cosfi toe. Lees er hier meer over: Aandrijvingsvermogensfactor

De belangrijkste activiteit die de waarde van cosfi verhoogt, is draaien op volledige productiecapaciteit. In dit geval werken asynchrone motoren met vermogensfactoren die dicht bij de nominale waarden liggen.

Activiteiten ter verbetering van de arbeidsfactor zijn onderverdeeld in twee hoofdgroepen:

1) vereist geen installatie van compenserende apparaten en is in alle gevallen geschikt (natuurlijke methoden);

2) gerelateerd aan het gebruik van compensatiemiddelen (kunstmatige methoden).

Condensoreenheid om de arbeidsfactor te verhogen

De activiteiten van de eerste groep, volgens de huidige richtlijnen, omvatten de rationalisatie van het technologische proces, wat leidt tot de verbetering van de energiemodus van de apparatuur en de verhoging van de arbeidsfactor. Dezelfde maatregelen omvatten het gebruik van synchrone motoren in plaats van enkele asynchrone motoren (waar nodig wordt de installatie van synchrone motoren in plaats van asynchrone motoren aanbevolen om de efficiëntie te verhogen).

Lees ook over dit onderwerp: AC-voeding en vermogensverliezen