Повышение коэффициента мощности

Только активная составляющая тока определяет преобразование электроэнергии в другие виды энергии, то есть позволяет количественно оценить совершаемую работу. Реактивная же составляющая тока никакой работы не производит. Однако при её наличии увеличивается полный ток.

Представим электроприемник, потребляющий активную и индуктивную составляющие тока, схемой последовательного соединения элементов R_пр и X_Lпр.

На векторной диаграмме вектор приемника составляет с вектором напряжения угол φ_пр, причем

; .

В отсутствие емкости C, включенный параллельно с приемником Z_пр, ток в линии передачи равен току приемника. Если в проводах линии передачи (сопротивление которых R) протекает ток , то теряемая в них мощность . Так как в данном случае

,

то при и с уменьшением коэффициента мощности увеличивается ток в линии, а следовательно, и потеря мощности

.

Таким образом, для уменьшения потерь мощности в передающих устройствах необходимо увеличить коэффициент мощности приемников электроэнергии.

Конденсаторы емкостью C включают параллельно электроприемнику. Ток конденсатора является практически чисто реактивным, опережающим напряжение на угол π /2. Этот ток компенсирует реактивную индуктивную составляющую тока приемника, в результате чего общая реактивная составляющая тока уменьшается.

При емкости конденсатора, равной C ₂, и токе ток в линии , или .

Угол сдвига фаз φ ₂ между напряжением и током уменьшился, а коэффициент мощности увеличился ().

С увеличением емкости конденсатора ток увеличивается так, что при некотором значении емкости C ₃ можно получить равенство (режим резонанса токов). В этом случае реактивная составляющая тока приемника I_Lпр полностью компенсируется и ток в линии достигает минимального значения, равного активной составляющей тока приемника I_а.пр. При дальнейшем увеличении емкости конденсаторов и реактивная составляющая тока в линии, а следовательно, и полный ток в ней увеличиваются. Наступает режим перекомпенсации, когда реактивная составляющая тока в линии носит емкостной характер.

Следует помнить, что при подключении конденсаторов потребляемая реактивная индуктивная мощность электроприемника остается неизменной, но её источником становится батарея конденсаторов, установленная вблизи приемника. В результате в линии передачи реактивные токи уменьшаются.

Для обеспечения заданного значения коэффициента мощности предприятия необходимо устанавливать конденсаторы определенной мощности или емкости. Если электроприемники имеют мощность и , то они потребляют из сети реактивную индуктивную мощность . При заданном значении , которое должно обеспечить предприятие (), потребляемая реактивная мощность .

Разность реактивных мощностей компенсируется емкостной реактивной мощностью конденсаторов

.

Реактивную мощность конденсаторов можно также определить по формуле

.

Приравнивая правые части этих уравнений, получим

.

При этом емкость выражается в фарадах, если мощность выражена в ваттах, а напряжение – в вольтах. Для полной компенсации () необходимо, чтобы

.