http: // ro. wikipedia. org Wikipedia. enciclopedia liberă
Factorul de putere pentru sistemul electric de curent alternativ este definit ca fiind raportul dintre puterea activă la putere aparentă, și poate lua valori de la 0 la 1. Puterea activă este o lucrare utilă se face printr-un circuit pentru un anumit timp. Puterea aparentă este produsul (RMS) tensiune de curent și curent în circuit. Puterea totală poate depăși puterea activă pentru următoarele motive: procesul de stocare a energiei este posibilă în sarcina cu livrarea ulterioară a energiei înapoi în rețea, ca sarcină și neliniare pot denatura puternic forma de undă a curentului de consum. Încărcați cu un factor de putere redus, creșterea pierderilor de rapredeleniya sisteme electroenergetice, contribuind astfel la creșterea prețului energiei electrice.
Factor de putere în circuite liniare
Lanțuri care conțin numai pur elemente rezistive de încălzire (incandescente, încălzitoare de bandă, aparat de bucătărie, și colab.), Au un factor de putere de 1,0. Lanț cuprinzând inductiv sau capacitiv elemente (lămpi cu descărcare de balast (fluorescente și colab.), Motoare și altele.) De multe ori au un factor de putere mai mică de 1,0.
De exemplu, în circuitele de lumină electrică, o valoare tipică a coeficientului
Conceptul factor de putere este baza următorul fapt: companiile de producție furnizează consumatorilor de energie electrică volt-amper, și proiectul de lege pus pe watt. Factor de putere mai jos 1.0 necesită rețea pentru a dezvolta mai mult decât minimul volt-amperi necesare pentru a încărca puterea activă (a cărui putere este dată de wați). Aceasta crește producția de energie electrică și prețul de transport al energiei electrice. De exemplu, în cazul în care factorul de putere de sarcină este 0.7, puterea totală va fi de 1,4 ori mai mare decât sarcina de putere activă.
Linia de circuit de curent va fi, de asemenea, de 1,4 ori mai mare decât curentul necesar la un factor de putere egal cu 1,0, astfel încât pierderile din circuit va fi de 2 ori mai mult (deoarece acestea sunt proporționale cu pătratul curentului). În acest caz, toate componentele sistemului, adică generatoare, conductori, transformatoare, comutare și dispozitivul de distribuție trebuie să fie crescut în dimensiune (și mică) pentru a rezista Inrush.
Note pentru diagramă: Instantaneu și medie de putere calculată din oscilogramele cunoscute curent și de tensiune:
1 Cote. putere este egal cu 1 (F = 0, F = cos 1)
2 Cote. Puterea este 0 (F = 90, cos F = 0)
3 Cote. putere rămâne în urmă (F = 45, cos F = 0,71)
Definirea și calculul factorului de putere
Fluxul de energie (de exemplu, puterea) în circuitul de curent alternativ este format din trei componente:
- puterea de putere activă iliReal (P), măsurată în wați (W Eng. W)
- Puterea reactivă de putere iliReactive (Q), măsurată în volți-amper reactiv (VAR Engl. VAr)
- Putere maximă de putere iliApparent (| S | sau doar S), măsurată în volți-Amperi (VA, engleză VA.)
Factorul de putere este definit ca.
În cazul unei sinusoide ideale, P. Q și S pot fi exprimate ca vectori care formează un triunghi vector, atunci:
Dacă F este unghiul de fază dintre vectorii de curent și tensiune, atunci factorul de putere este / cos F /, în consecință:
Deoarece dimensiunile unităților P și S coincid, factorul de putere este o cantitate adimensională definită de la 0 la 1. Când factorul de putere este 0, flux complet puterea reactivă, iar energia stocată în sarcina a revenit la sursa pentru fiecare ciclu complet (perioadă). Atunci când factorul de putere este 1, toată energia furnizată de sursa de la sarcina este complet consumată (este absorbită) de sarcină. De obicei, factorul de putere este descris ca fiind „lider“ sau „rămase“, în scopul de a arăta semnul unghiului de fază, cu un semn negativ corespunde outstrip.
Dacă sursa de alimentare este conectată la o sarcină pur rezistivă, curentul și tensiunea se va schimba polaritatea simultan, iar factorul de putere este unitatea (1); În acest caz, în timpul fiecărui ciclu (perioadă) din fluxurile de energie prin intermediul rețelei într-o singură direcție. sarcini inductive, cum ar fi transformatoare si motoare (orice tip de bobine) consumă putere reactivă, cu curent undă sinusoidală se situează în urma sinusoidei de tensiune. sarcini capacitive, cum ar fi băncile de condensatoare sau zaglublonny (pus în sol) cablu generează putere reactivă, cu curentul conduce tensiunea în fază. Capacitivă și inductivă sarcini va absorbi energie în timpul perioadei a patra a oscilațiilor AC; pentru că energia perioadă trimestru vor fi stocate într-un câmp magnetic dispozitive de încărcare sau electrice. Pe parcursul perioadei următoare trimestrului, energia stocată este returnat înapoi spre sursă.
De exemplu, pentru a produce energie 1kW activă, dacă factorul de putere este unitate, este necesar să se transmită 1kVA putere maxima (1 kW / 1 = 1kVA). O valoare scăzută a factorului de putere va fi necesară pentru a transfera puterea mai completă pentru a obține aceeași valoare de putere. Pentru putere activă 1KW la un factor de putere egal cu 0,2, este necesar să se transmită 5kVA putere maximă (1 kW / 0,2 = 5kVA).
Măsuri speciale de creștere a factorului de putere al sistemului sunt adesea luate cu scopul de a aproxima factorului de putere la unitate. Această practică este cunoscută sub numele de corecție a factorului de putere. Cele mai simple metode de corecție a factorului de putere este de a conecta sau deconecta baterii suplimentare capacitive sau inductive. De exemplu, efectul de sarcini inductive care conțin motoare pot fi eliminate prin condensatori locale de racordare.
componente sinusoidale
În circuitele având doar curenți sinusoidali și tensiuni, factorul de putere determinat numai de diferența (offset) între curentul de fază și de tensiune. Termenul „rata capacității de forfecare“ este uneori folosit în astfel de cazuri. În general, factorul de putere este definit ca fiind raportul dintre puterea activă la putere aparentă. Acest concept poate fi aplicat la cazul general de calcul total (sau true care cuprinde distorsiune) factorul de putere atunci când puterea totală include toate componentele armonice. Acest lucru este foarte important atunci când se analizează sistemele practice de putere, care conțin sarcini neliniare, cum ar fi redresoare, unele tipuri de sisteme de iluminat, cuptoare cu arc electric, echipamente de sudură, sursele în comutație și alte dispozitive.
Un exemplu deosebit de important este milioanele de computere personale, care sunt de obicei echipate cu comutare surse de alimentare cu diferite putere nominală de la 250W la 750W. Punct de vedere istoric, aceste surse de alimentare mai ieftine au construit dvupoluperiodny redresor, care are o conductivitate numai atunci când tensiunea de alimentare instantanee depășește tensiunea de pe condensatori instalate la ieșire redresor. Acest lucru conduce la valori foarte mari ale raportului de vârf la curentul mediu de intrare la curentul de intrare, care, la rândul său, duce la factorul de putere scăzută cauzată de aceste distorsiuni ale nivelului actual și potențial periculoase ale fazei volumului de muncă și linii neutre.
Agențiile de reglementare, cum ar fi Uniunea Europeană și limitări privind compoziția armonică pentru a îmbunătăți factorul de putere. Reducerea costurilor componentelor electrice ale dezvoltării accelerate și introducerea a două metode diferite pentru a îmbunătăți factorul de putere. Acest lucru se face de obicei prin adăugarea fie element de serie inductanță de inclus (corectarea factorului de putere Metoda pasiv, Eng. Passive PFC), sau prin adăugarea unui convertor de impulsuri care generează o intrare sinusoidală (corecție Metoda factorului de putere activă, ing. PFC activ). De exemplu, factorul de putere de comutare surse de alimentare cu corectorul pasiv integrat poate atinge valori de .7-0.75. Factorul de putere de comutare surse de alimentare cu corectorul activă integrată poate atinge valori de până la 0,99. factor de putere de comutare surse de alimentare, fără nici o corectorului poate ajunge doar 0.55-0.65.
standardul modern al UE EN 61000-3-2 cuprinde cerințe minime: includerea factorului de putere pasiv în toate corectorului de comutare de alimentare cu o putere de ieșire mai mare de 75W.
Normal metru (tester) atunci când încearcă să măsoare curentul consumat de sarcina nesinusoidal, va da rezultate incorecte, și, prin urmare, nu permite să calculeze corect factorul de putere. Pentru o măsurare corectă SMR reale de curent și tensiune (și, prin urmare, capacitatea totala) ar trebui să fie utilizat multimetru pentru măsurarea valorii RMS true (ISKZ) Termenul corespunzător limba engleză: adevărata rădăcină - medie - pătrat (TRMS). Pentru trebuie utilizată măsurarea puterii active și contor de energie reactivă, special conceput pentru a lucra cu curenti nesinusoidali.