Расчет cos фи: Определите коэффициент мощности, косинус фи, кВт, кВА — аренда техники онлайн

Расчёт значения коэффициента мощности CosFi мотора холодильного компрессора БИТЦЕР

 Коэффицие́нт мо́щности — безразмерная физическая величина, характеризующая потребителя переменного электрического тока с точки зрения наличия в нагрузке реактивной составляющей. Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения.

Численно коэффициент мощности равен косинусу этого фазового сдвига.

Можно показать, что если источник синусоидального тока (например, розетка ~220 В, 50 Гц) нагрузить на нагрузку, в которой ток опережает или отстаёт по фазе на некоторый угол от напряжения, то на внутреннем активном сопротивлении источника выделяется повышенная мощность. На практике это означает, что при работе на нагрузку со сдвинутыми напряжением и током от электростанции требуется больше энергии; избыток передаваемой энергии выделяется в виде тепла в проводах и может быть довольно значительным.

На графиках: 

Синусоидальное напряжение (красная линия) и ток (зелёная линия) имеют фазовый сдвиг φ = 45^о , т.о. Cosφ = 0,71  — нагрузка имеет и активную, и реактивную составляющие. Мгновенная мощность (синяя линия) и активная мощность (голубая линия) рассчитаны из переменного напряжения и тока с коэффициентом мощности, равным 0,71. Расположение синей линии (графика мгновенной мощности) под осью абсцисс показывает, что некоторая часть подводимой мощности всё же возвращается в сеть в течение части цикла, отмеченного φ.

Коэффициент мощности математически можно интерпретировать как косинус угла между векторами тока и напряжения. Поэтому в случае синусоидальных напряжения и тока величина коэффициента мощности совпадает с косинусом угла, на который отстают соответствующие фазы. Это можно представить в виде треугольника векторов.

где :

S — полная или «видимая» мощность , потребляемая из сети (kVA)

Q — реактивная или «неактивная» мощность (kvar)

P — активная или «реальная» мощность (kW)

Т. о. Cosφ равен отношению потребляемой электроприёмником активной мощности к полной мощности. Активная мощность расходуется на совершение работы. Полная мощность — геометрическая сумма активной и реактивной мощностей (в случае синусоидальных тока и напряжения). В общем случае полную мощность можно определить как произведение действующих (среднеквадратических) значений тока и напряжения в цепи. Полная мощность равна корню квадратному из суммы квадратов активной и неактивной мощностей. В качестве единицы измерения полной мощности принято использовать вольт-ампер (В∙А) вместо ватта (Вт).

Cosφ — коэффициент мощности каждого потребителя электроэнергии необходимо учитывать при проектировании электросетей. Низкий коэффициент мощности ведёт к увеличению доли потерь электроэнергии в электрической сети в общих потерях, что выражается в избыточном потреблении электроэнергии и снижении КПД электрооборудования, питающегося от данной сети.

При одной и той же активной мощности нагрузки мощность, бесполезно рассеиваемая на проводах, обратно пропорциональна квадрату коэффициента мощности. Таким образом, чем меньше коэффициент мощности, тем ниже качество потребления электроэнергии. 

Безусловно, холодильный компрессор, в состав которого входит асинхронный трёхфазный двигатель переменного тока, является таковым потребителем, и величина его коэффициента мощности существенно влияет на величину электропотребления всей холодильной установки.

Из теории электрических машин следует, что значение коэффициента мощности Cosφ является величиной переменной и зависит от величины нагрузки на электродвигатель. Т.е. чем ближе текущая нагрузка на валу асинхронного электродвигателя к наибольшей расчётной, тем выше значение Cosφ, тем оно ближе к 1.

Перекачиваемый холодильным компрессором газообразный хладагент  в зависимости от требуемых от холодильной установки холодо- или теплопроизводительности имеет различные рабочие температуры  t_o и  t_c , а следовательно и величины рабочих давлений p_o и p_{c ,} которые могут варьироваться в довольно широком диапазоне (в пределах области допустимого применения разумеется). Т.о. и нагрузка на мотор холодильного компрессора может быть весьма различной — чем выше значения t_o и  t_c , тем нагрузка на мотор выше и, соответственно, чем ниже t_o и  t_c , тем и нагрузка на мотор ниже. Неслучайно, практически все производители компрессорного оборудования предусматривают оснащение нескольких моделей одинаковой объёмной производительности  различными приводными электродвигателями, оптимизированными под различную нагрузку: высоко- , средне- и низкотемпературные модели. Это позволяет не только оптимизировать стоимость компрессоров различного назначения, но и улучшить показатели их энергопотребления.

В программе подбора оборудования BITZER Software 6.3.2 при вычислении потребляемой мощности компрессоров значение Cosφ учитывается следующим образом:  P = S Cosφ (см. векторный треугольник выше). В результатах расчёта конкретного компрессора на определённом режиме работы в графе «Потребл. мощность» указывается теоретическое значение активной потребляемой мощности Р(кВт), а в графе «Ток (400V)» указывается реальное значение рабочего тока I (А), полученное с учётом реально потребляемой компрессором полной мощности S. 

Таким образом, значение Cosφ можно вычислить по простой формуле: Cosφ = P/S = P/(1,732 *U*I).

Обращаю внимание на то, что при расчётах в программе напряжение сети принимается U=400V. Но, если реальная величина напряжения отличается от расчётной, то на величину реальных Р и Cosφ это не влияет, так как выполняется соотношение U * I = const. Т.е. чем ниже напряжение в сети, тем выше рабочий ток.

Рассмотрим два примера расчёта одного и того же самого большого винтового компактного компрессора БИТЦЕР CSH95103-320Y, работающим на R134a с ECO на двух различных режимах:

1 режим —  тепловой насос, t_o =12^оС,   t_c =70^оС    Cosφ =0,89

2 режим —  чиллер ледового катка, t_o = -15^оС,   t_c =25^оС    Cosφ =0,74

Очевидно, что нагрузка на мотор этого компрессора на режиме 2 значительно более низкая, чем на режиме 1. Соответственно, значения коэффициента мощности у одного и того же мотора, но работающего на разных нагрузках получается разное.

Для повышения качества электропотребления применяются различные способы коррекции коэффициента мощности, то есть его повышения до значения, близкого к единице.

Из приведённых выше примеров 1 и 2  наглядно видно, что даёт эта коррекция для  холодильных установок, особенно для компрессора чиллера ледового поля — режим 2. Величина реактивной мощности при таком режиме работы становится значительной. Величина полной мощности, учитывающей величину активной мощности, а также потребление из сети и генерацию в сеть реактивной мощности, составляет  S=P/Cosφ = 140kVA

Если в системе электропитания компрессора установить корректирующую систему, повышающую значение  Cosφ  до 0,95 , то это позволит снизить величину полной потребляемой мощности компрессора до 132,7kVA и, таким образом, уменьшить рабочий ток с 201А до 156,6А.

Это реальный аргумент для заказчика большой холодильной машины, электропитание которой ограничено проектным заданием. Известно, что применение системы коррекции коэффициента мощности было успешно применено на объекте  Хладотехника, Новосибирск. Винтовые централи с воздушными маслоохладителями на комплексе фирмы «Инмарко» . На этом комплексе добились существенного снижения полной потребляемой мощности за счёт корректировки  Cosφ уже на этапе проектирования.

Коррекция реактивной составляющей полной мощности потребления устройства выполняется путём включения в цепь реактивного элемента, производящего обратное действие. Например, для компенсации действия электродвигателя переменного тока, обладающего высокой индуктивной реактивной составляющей полной мощности, параллельно цепи питания включается конденсатор большой ёмкости.

В настоящее время многие производственные электротехнические компании предлагают готовые собранные в щите корректирующие системы по вполне приемлемым ценам. См. например, предложение Санкт-Петербургской компании ЭЛЕКТРОМИР на Установки компенсации реактивной мощности (АУКРМ)

Cos фи трансформатора

Дата публикации: 24 апреля Категория: Электротехника. Допустим, что на электростанции установлен генератор однофазного переменного тока мощностью кВА, напряжением В. Ток, который может отдать генератор в сеть,.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Таб. 1.10. Значения коэффициентов мощности для сетей 6…35 кВ
• Значение и расчет коэффициента мощности трансформатора
• Коэффициент мощности определение и расчет
• Реактивная мощность и cos фи
• Компенсация реактивной мощности и треугольник мощностей, теория и практика
• Необходимость увеличения косинуса фи
• Силовые трансформаторы
• Где Uн и Iн — номинальные напряжения и сила тока вторичной (первичной) обмотки трансформатора
• §66. Мощность, к. п. д. и коэффициент мощности трансформатора

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Коэффициент мощности косинус фи (cos fi). Объяснение сути важного электротехнического параметра.

Таб. 1.10. Значения коэффициентов мощности для сетей 6…35 кВ

Регистрация Вход. Ответы Mail. Вопросы — лидеры Портал между измерениями нельзя открыть. Туннель портал пространства-времени при своем возникновении имеет бесконечную 1 ставка. Правильна ли Специальная теория относительности? Магнитный воин -какие силы стоят за эффектом Джанибекова? Решите задачу по физике 1 ставка. Лидеры категории Антон Владимирович Искусственный Интеллект. Кислый Высший разум. Голосование за лучший ответ. Александр Искусственный Интеллект 3 года назад смотря какой фи Nik Vas Искусственный Интеллект 3 года назад Зависит от конструкции, написано в паспорте.

Хрюн Моржов Искусственный Интеллект 3 года назад Сие от вида нагрузки зависит. Активная, аль реактивная. Комментарий удален Хрюн Моржов Искусственный Интеллект В паспорте смотри, я наугад тебе сейчас отвечу, примерно 0.

Сан Санов Просветленный 3 года назад Косинусом вперед. Сергей Гаврилов Искусственный Интеллект 3 года назад Косинус фи бывает у нагрузки. Андрей Искусственный Интеллект 3 года назад в военное время косинус фи трансформатора мощностью ква может достигать 4-х или даже 5-ти.

Fear Искусственный Интеллект 3 года назад и где же тут кос фи на двигателях есть а тут нету. Похожие вопросы. Также спрашивают.

Значение и расчет коэффициента мощности трансформатора

Здравствуйте, гость Вход Регистрация. Правила Форума «Электрик». Файловый архив форумов. Искать только в этом форуме? Дополнительные параметры.

Входящий в первое выражение cos φ имеет название в ЛЭП, обмотках трансформаторов и электрических машин, а также другого.

Коэффициент мощности определение и расчет

Большинство нагрузок в современных системах электроснабжения имеют индуктивный характер. К ним, например, относятся электродвигатели, трансформаторы, балласты люминесцентных ламп, индукционные печи. Для нормальной работы подобных нагрузок в них требуется создать магнитное поле. Активная составляющая тока отвечает за потребление активной мощности, которая может быть измерена с помощью ваттметра. Она измеряется в ваттах Вт и киловаттах кВт. Реактивная мощность не совершает никакой полезной работы, но циркулирует между генератором и нагрузкой. При этом она увеличивает нагрузку на источники питания и распредсистему. Реактивная мощность измеряется в вольт-амперах-реактивных вар. Вместе активная и реактивная мощность образуют полную или кажущуюся мощность.

Реактивная мощность и cos фи

Как мы уже знаем из предыдущих лекций по электротехнике электрическая цепь может иметь чисто активную, реактивную и смешанную нагрузку. А косинус фи принято называть коэффициентом мощности. При емкостном характере в нагрузке, протекающий ток будет опережать напряжение, а при индуктивной наоборот. Если в электрическую цепь поставить идеальную индуктивность, то угол между протекающим током и напряжением составит 90 градусов. В рассмотренном выше примере понятие коэффициента мощности возникает из-за индуктивной нагрузки.

Второе понятие используют в случае синусоидальных тока и напряжения, и только в этом случае оба понятия эквивалентны. Коэффициент мощности равен отношению потребляемой электроприёмником активной мощности к полной мощности.

Компенсация реактивной мощности и треугольник мощностей, теория и практика

А косинус фи является коэффициентом мощности. При емкостной нагрузке ток будет опережать напряжение, а при индуктивной — отставать. Если в цепь поставить идеальную индуктивность, то угол между током I и напряжением U будет составлять 90 электрических градусов. В приведенном примере понятие коэффициента мощности возникает из-за индуктивной нагрузки. На практике чисто индуктивная нагрузка невозможна, обязательно присутствует какое-то активное сопротивление, то есть нужно рассматривать смешанную нагрузку. Коэффициент мощности — это отношение активной мощности P к полной S , и формула принимает вид:.

Необходимость увеличения косинуса фи

Электрическая мощность определяет, сколько было потрачено электроэнергии за единицу времени. Чем выше показатель мощности, тем больший объём работы сможет проделать электроприбор. Киловольт-ампер кВА — абсолютная мощность переменного тока. Является фиксированной величиной для конкретного прибора. Определяет мощность устройства. Косинус фи говорит о наличии в сети искажений, которые возникают при подключении. Максимальное и идеальное его значение — единица.

Математически cos φ определяется как отношение активной мощности к установленной мощности трансформаторов, генератор и прочих машин.

Силовые трансформаторы

В масляных трансформаторах магнитопровод с обмотками помещают в бак с трансформаторным маслом, которое выполняет одновременно роль электрической изоляции и охлаждающего реагента. Масло, нагреваясь, поднимается вверх и, охлаждаясь, опускается вниз. При этом масло циркулирует в трубах, что способствует более быстрому его охлаждению.

Где Uн и Iн — номинальные напряжения и сила тока вторичной (первичной) обмотки трансформатора

Регистрация Вход. Ответы Mail. Вопросы — лидеры Портал между измерениями нельзя открыть. Туннель портал пространства-времени при своем возникновении имеет бесконечную 1 ставка.

Коэффициент мощности cos фи трансформатора определяется характером нагрузки, подключенной к его вторичной обмотке.

§66. Мощность, к. п. д. и коэффициент мощности трансформатора

Однако люди далекие от электротехники и позабывшие школьные уроки физики, не совсем понимают, что же означает данный параметр и зачем он вообще нужен. Давайте рассмотрим и объясним этот косинус, как можно более простыми словами, исключая всякие непонятные научные определения, типа электромагнитная индукция. В двух словах про него конечно не расскажешь, а вот в трех можно попробовать. Предположим перед вами есть 2 проводника. Один из этих проводников имеет потенциал. Не суть важно какой именно — отрицательный минус или положительный плюс. У другого провода вообще нет никакого потенциала.

Рассмотрим такие понятия, как: реактивная мощность , коэффициент мощности cos фи , низкое значение Cos FI и способы его повышения. И хотя определение выглядит весьма простым, само понятие реактивной мощности весьма зачастую туманно и запутанно даже для людей с неплохой технической подготовкой. Объяснение понятия реактивной мощности основывается на том, что в системе переменного тока в случае, когда напряжение и ток возрастают и уменьшаются одновременно, передается только активная мощность, а когда между током и напряжением есть сдвиг во времени сдвиг по фазе , передается как активная, так и реактивная мощность.

Измерение коэффициента мощности методом трех вольтметров

Измерение коэффициента мощности методом трех вольтметров

Введение

Измерение коэффициента мощности (также называемого cos φ )
что нам часто приходится делать при работе с сетевыми цепями переменного тока.
В идеале каждая нагрузка, подключенная к сети, должна иметь
cos(φ) из 1, но многие устройства, такие как электродвигатели или старые
балласты люминесцентных ламп являются индуктивными и имеют более низкий коэффициент мощности.
Для корректировки коэффициента мощности обычно используется конденсатор подходящего номинала.
подключены параллельно.
Но чтобы убедиться, что конденсатор эффективно корректирует коэффициент мощности,
нет другого способа, кроме как измерить его.

Надо сказать, что обратная ситуация, пусть и не очень частая, бывает.
также возможно: нагрузка переменного тока может иметь низкий коэффициент мощности из-за
емкость, которую можно исправить, добавив катушку индуктивности.
Опять же, измерение коэффициента мощности — единственный способ убедиться, что мы все сделали правильно.
работа.

Несколько слов о коэффициенте мощности

Если вы читаете эту страницу, я предполагаю, что вам нужно измерить
коэффициент мощности, а в данном случае вы уже знаете, что это такое.
Если нет, я попытаюсь кратко объяснить это здесь.

В цепи постоянного тока мощность, рассеиваемая нагрузкой, равна ее току I
умножить на напряжение U на его клеммах: P =
У·И .
Для цепей с питанием от переменного тока все немного сложнее: напряжение и ток меняются.
со временем и сила тоже.
Другими словами, мгновенная мощность всегда является произведением
мгновенное напряжение и мгновенный ток, поэтому мы имеем
p(t) = u(t)·i(t) .
Но это нецелесообразно, так как мгновенная мощность p(t) изменяется
со временем: иметь сравнимую «постоянную» мощность P как у нас
используется в постоянном токе, p(t) усредняется по полному циклу переменного тока.

Теперь, в зависимости от фактической природы u(t) и i(t) ,
результирующая мощность P может отличаться.
Ограничимся линейными цепями (состоящими только из резисторов,
катушки индуктивности и конденсаторы) и синусоидальные сигналы, как обычно в цепях переменного тока,
так что мы можем использовать некоторые ярлыки и упростить математику.
Здесь для расчета (активной) мощности уравнение немного сложнее:
P = U·I·cos(φ) , где cos(φ)  –
коэффициент мощности и φ — фазовый угол между напряжением и током.

Просто умножая напряжение на ток, как мы привыкли делать в постоянном токе
схема дает полную мощность S = U·I .
Оно называется кажущимся, потому что не соответствует полезной мощности, которую
нагрузку можно использовать, она как раз получается путем умножения U и I .
Чтобы подчеркнуть разницу между активной мощностью P и полная мощность
S , первое измеряется в ваттах (Вт), а второе измеряется в
Вольт-Ампер (ВА), напомнив, как он был рассчитан.

Например, если нагрузка представляет собой чистый резистор, напряжение и ток
точно в фазе, φ = 0° , cos(φ) = 1
и мы можем просто вычислить P = U·I , как мы привыкли делать
с цепями постоянного тока.
Такими должны быть все нагрузки, подключенные к сети.

Если нагрузкой является идеальный конденсатор, ток всегда опережает напряжение на
φ = –90° и cos(φ) = 0 : это означает
мощность, усредненная за один полный цикл, равна нулю.
Это нормально, потому что конденсаторы не рассеивают мощность.
Но теперь у нас есть P = 0 , даже если U и I оба
ненулевой.
Здесь термин «кажущаяся» мощность заслуживает всего своего значения: она выглядит
как если бы мощность подавалась на нагрузку, S = U·I не является
ноль, но из-за разности фаз (коэффициента мощности) P равен нулю!
То же самое верно для идеального индуктора, где φ = +90° ,
но cos(φ) = 0  и P = 0 , как и раньше.

Реальные нагрузки никогда не бывают идеальными катушками индуктивности или конденсаторами, а представляют собой смесь сопротивлений.
с емкостью или индуктивностью.
В любом случае φ находится между –90° и +90°, а
cos(φ) всегда находится между 0 и 1.
Стоит отметить, что коэффициент мощности cos(φ) всегда
между 0 и 1, независимо от того, является ли угол φ отрицательным (емкостная
нагрузка) или положительная (индуктивная нагрузка).

Обратите внимание, что для вычисления мощности необходимо выразить U и I .
в их среднеквадратичном значении, а не в их пиковом значении.

Метод трех вольтметров

Измерители коэффициента мощности существуют, но их трудно найти и почти никогда не используют.
доступны на верстаке домашнего пивовара.
Даже если у вас есть осциллограф, это все еще сложное измерение:
осциллографы имеют внутреннее заземление и не могут быть напрямую подключены к
сеть переменного тока; плавающий осциллограф с разделительным трансформатором
опасная эксплуатация, так как шасси прицела будет находиться под потенциалом сети.
Тогда большинство осциллографов не выдерживают прямого сетевого питания.
напряжения на их входах и требуются специальные высоковольтные щупы.
С другой стороны, если все эти проблемы можно решить, измерив угол
φ на осциллографе очень точно.

К счастью, есть очень простой способ измерить cos(φ) , который называется
метод трех вольтметров : вам просто нужны три вольтметра переменного тока и
резистор.
Но на практике трех вольтметров особо и не нужно: можно обойтись и
только один, и очень часто лучше использовать только один.

Недостатком является то, что он отлично работает только для линейных нагрузок, таких как двигатели или
трансформаторы; он также неплохо работает с некоторыми слегка нелинейными нагрузками, такими как
индуктивные балласты люминесцентных ламп или трансформаторные дуговые сварочные аппараты, но
не работает с сильно нелинейными нагрузками, такими как выпрямители (практически любые
электронный балласт, импульсный источник питания, двигатель с частотным приводом
преобразователи…).

Идея проста: достаточно подключить резистор R последовательно с нагрузкой
и измерьте три напряжения U ₁ , U ₂ и
U ₃ , как показано на этой схеме:

Соединения трех вольтметров и дополнительного резистора.

После измерения трех напряжений U ₁ ,
U ₂ и U ₃ , просто используйте следующие
уравнение для прямого расчета коэффициента мощности:

Фактическое значение R не требуется для расчета мощности
Фактор, падение напряжения U ₂ на нем — это все, что вам нужно.

Практические замечания

Правильный выбор резистора имеет решающее значение.
Чтобы узнать лучшее значение R , вы должны сбалансировать два аспекта:
точность и падение напряжения.
Вам нужен резистор, достаточно большой, чтобы ваш вольтметр (или мультиметр) мог
измерить его с достаточной точностью; но не слишком большой, иначе напряжение
доступных для нагрузки будет слишком мало.

Напряжение сети питания обычно гарантировано в пределах ±5%.
от своего номинала (а иногда даже ±10%): потеря нескольких вольт
через R часто не проблема.
И многие мультиметры имеют тенденцию быть довольно неточными при измерении малых переменных величин переменного тока.
напряжения (по крайней мере, дешевые), поэтому, я думаю, от 5 до 10 В на этом
резистор разумный.

Резистор должен выдерживать мощность ( P =
U ₂ ² /R ) без перегрева, по крайней мере, для всех
время, необходимое для выполнения измерений, поэтому используйте деталь с соответствующей номинальной номинальной мощностью.

Вы также хотите резистор, который не является индуктивным, но это обычно не
проблема на частоте 50 или 60 Гц, где индуктивность, например, 100 мкГн, часто может
пренебрегать.

Мощные резисторы могут быть дорогими или их трудно найти, но этот метод
не требует точного значения R : проявив изобретательность, вы можете
возможно, вы найдете подходящую деталь в своем мусорном ящике.
Например, лампочка накаливания может быть решением: она не индуктивная и
некоторые модели могут выдерживать большую мощность.
Лампочки представляют собой нелинейные резисторы, так как их номинал меняется в зависимости от тока.
но если ваша нагрузка стабильна, их можно использовать.
Другими примерами являются резистивные нагревательные элементы, такие как электрические водогрейные котлы.
чайники, тостеры,… все они имеют мощные резисторы внутри, может быть, вы
может найти то, что вам нужно на вашей кухне.

Теперь несколько слов об использовании трех вольтметров одновременно или только одного.
и измерьте три напряжения одно за другим.
Позже мы увидим, что этот метод определяет угол, измеряя три
стороны треугольника, две очень длинные стороны ( U ₁ и
U ₃ ) и очень короткий ( U ₂ ).
Если одно или два измерения неверны, это приведет к значительным
ошибка в ракурсе.
С другой стороны, если все измерения отличаются на один и тот же процент, все
ошибки компенсируются, и угол будет правильным.
Итак, если у вас нет трех точных и хорошо откалиброванных инструментов, это намного
лучше использовать один и тот же для измерения трех напряжений.
Проверьте свои инструменты перед проведением измерений, это сэкономит вам
много времени!

Пять мультиметров, измеряющих напряжение сети: не все они совпадают
такое же значение.
Это хорошая идея, чтобы проверить ваши инструменты в первую очередь. (нажмите, чтобы увеличить).

Но использование только одного вольтметра имеет некоторые недостатки: во-первых, напряжение сети
часто неустойчивы.
Если он изменится во время измерения, это приведет к ошибкам.
Для этого можно попробовать проводить измерения ночью, когда меньше
вариации.
Контроль сетевого напряжения с помощью дополнительного прибора (даже если он не
точно) может быть хорошей идеей: он покажет вам, насколько стабильно напряжение, и
если вы видите, что он слишком сильно меняется, просто повторите все три измерения (в конце концов
это не займет много времени).

Во-вторых, если ваша нагрузка непостоянна, а меняется со временем, у вас будет
тяжелое время только с одним вольтметром.
В этом случае вам понадобятся три хороших и откалиброванных мультиметра, но если вы
у вас их еще нет, вероятно, дешевле купить измеритель коэффициента мощности …

Калькулятор коэффициента мощности

Следующий калькулятор рассчитает за вас: просто введите три
напряжения У ₁ , У ₂ и У ₃ ,
и нажмите кнопку «Вычислить», чтобы найти cos φ .

Если вы также введете значение сопротивления R (необязательно), это
калькулятор рассчитает ток линии I полная мощность S
и активной мощности P .

(*): Необязательное значение.

Как это работает

Окончательная формула выглядит очень просто, и вам может быть интересно, почему это работает.
Итак, давайте еще раз рассмотрим схему:

Принципиальная схема цепи. Подчеркнутые буквы — вектора.

Векторная сумма U ₂ и U ₃
конечно U ₁ , а поскольку R — чистый резистор,
ток I полностью совпадает по фазе с напряжением
U ₂ , как показано на векторной диаграмме ниже:

Векторная диаграмма трех напряжений U ₁ ,
U ₂ и U ₃ и их
отношение с углами α и φ .

Искомый угол равен φ , между током нагрузки
I и напряжение нагрузки U ₃ , при этом
α — угол между U ₂ и
У ₃ .
Используя закон косинусов и учитывая только величины фазоров,
мы можем написать:

Это просто отношение между тремя сторонами U ₁ ,
U ₂ и U ₃ треугольник и угол
α .

Теперь мы можем немного перестроиться и найти cos(α) :

Из нашей векторной диаграммы выше мы имеем следующее:

Подставляя и используя свойство cos(180° – x) =
–cos(x) , теперь мы можем найти cos(φ) :

И, наконец, мы имеем:

В приведенном выше калькуляторе, если задано значение R , ток нагрузки
рассчитывается с:

Что позволяет рассчитать полную мощность с помощью:

А так как мы только что нашли коэффициент мощности cos(φ) , то и активный
мощность можно легко рассчитать с помощью:

Несколько примеров

Чтобы лучше проиллюстрировать этот метод, давайте рассмотрим несколько примеров.
Даже если я обычно использую только один мультиметр, потому что у меня нет трех хороших
качественные надежные мультиметры, а потому с помощью одного и того же прибора три
раз точнее, здесь я позаимствовал некоторые верные инструменты, чтобы
может иметь все показания в той же картине.

Первый пример — асинхронный двигатель настольного шлифовального станка с номинальной мощностью
230 В _AC , 50 Гц, 250 Вт.
В качестве последовательного резистора я использовал массив из семи мощных резисторов, установленных на
радиатор на 8,15 Ом — 150 Вт, который я обычно использую
в качестве фиктивной нагрузки для тестирования усилителей звука.
Как вы можете видеть на рисунке ниже, U ₁  = 239,5 В ,
U ₂  = 4,630 В и
У ₃  = 235,7 В .

Настольный шлифовальный станок измеряется методом трех вольтметров.
Три мультиметра слева направо показывают U ₁ ,
U ₂ и U ₃ .
Резистор (вверху справа) имеет номинал 8,15 Ом — 150 Вт.
(нажмите, чтобы увеличить).

Подставив все эти значения в калькулятор, находим коэффициент мощности
cos(φ) = 0,82 , ток I = 0,57 А ,
полная мощность S = 134 ВА , а активная мощность
P = 110 Вт .
Неудивительно, что этот двигатель использует менее половины своего номинального значения.
мощность, потому что простаивает и просто компенсирует собственные потери.
Энергопотребление будет увеличиваться при измельчении чего-либо.

Тот же настольный шлифовальный станок измеряется с помощью анализатора мощности переменного тока.
(нажмите, чтобы увеличить).

Для проверки этого три измерения вольтметра и расчет, тот же стенд
кофемолка снова измеряется с помощью анализатора мощности переменного тока: он показывает 109,8 Вт.
и 0,579 мА, что хорошо подтверждает наш результат (точность всех
приборов, используемых здесь, не лучше ±1%).

Второй пример — большой трансформатор для галогенной лампы, рассчитанный на
220 В _AC , 50-60 Гц, 400 ВА, без подключенной нагрузки
к его вторичной обмотке (трансформатор без нагрузки обычно достаточно индуктивный).
Здесь, поскольку трансформатор не имеет нагрузки и потребляет гораздо меньшую мощность,
последовательный резистор 165 Ом, 17 Вт.
Как вы можете видеть на картинке ниже, U ₁  = 239,7 В ,
U ₂  = 11,10 В и
U ₃  = 232,9 В .

Трансформатор (без нагрузки) измеряется тремя вольтметрами
метод.
Три мультиметра слева направо показывают U ₁ ,
U ₂ и U ₃ .
Резистор (вверху справа) рассчитан на 165 Ом – 17 Вт.
(нажмите, чтобы увеличить).

Подставив все эти значения в калькулятор, находим коэффициент мощности
cos(φ) = 0,60 , ток I = 67 мА ,
полная мощность S = 16 ВА , а активная мощность
P = 9,4 Вт .

Тот же трансформатор (без нагрузки) при измерении мощности переменного тока
анализатор. (нажмите, чтобы увеличить).

Измерение активной мощности измерителем мощности переменного тока дает 90,46 Вт и
68,7 мА, что снова подтверждает наш расчет.

Если вам интересно, что находится в серой коробке, это просто сетевая розетка с двойным
полюсный переключатель и три перемычки.
Он позволяет прерывать любой из трех проводов переменного тока для измерения тока или
вставка резистора при использовании обычных изолированных штекеров типа «банан» 4 мм.
Это предотвращает оголение слишком большого количества токоведущих частей или плохой контакт, который может
гореть или искрить, если ток достаточно высок.

Заключение

Метод трех вольтметров для определения коэффициента мощности
привлекательная альтернатива домашнему экспериментатору с ограниченным оборудованием.
Его не так просто использовать, как настоящий анализатор мощности, и он не так точен, как анализатор мощности.
осциллограф (соответственно оборудованный для измерения высокого напряжения), но требует
только мультиметр и резистор.
Я надеюсь, что это будет полезно во многих ситуациях, когда используются специальные инструменты.
недоступны.

Библиография и дополнительная литература

Что такое cos phi в коэффициенте мощности?

Что такое cos phi в коэффициенте мощности?

cos phi (φ) используется, среди прочего, для рассчитать потребляемую мощность двигателя . … Cosφ — фазовый угол между напряжением и током. Cosφ также называют коэффициентом мощности (PF).

Что такое PHI в cos phi?

Коэффициент мощности cos φ Коэффициент мощности в цепи переменного тока представляет собой отношение активной мощности, используемой для выполнения работы, и полной мощности, подводимой к цепи. Cos φ — рассчитанный коэффициент мощности , где φ — фазовый угол между напряжением и током . Он указан на паспортной табличке двигателя.

Как измерить cos phi?

Здесь для расчета (активной) мощности уравнение немного сложнее: P = U·I·cos(φ) , где cos(φ) — коэффициент мощности, а φ — фазовый угол и текущий. Простое умножение напряжения на ток, как мы привыкли делать в цепи постоянного тока, дает полную мощность S = U·I.

Что такое косфиметр?

Измеритель Cos-Phi представляет собой рабочий измеритель коэффициента мощности для сети переменного тока, который измеряет фазовый сдвиг между напряжением и током на электрической нагрузке . В этом случае измеритель cos-Phi включает в себя прибор с поперечной катушкой электродинамического типа. … Если ток нагрузки I смещается на φ градусов к нагрузке.

В чем разница между cos phi и коэффициентом мощности?

Cos φ получается из отношения эффективной мощности (P) к основной полной мощности (S1). Коэффициент мощности λ = cos Φ получается из отношения эффективной мощности (P) к полной полной мощности (S) основной гармоники и гармоник.

Что означает Cos в электрике? 92+bx+c=0,` thenYouTube

Почему в методе 3 вольтметра используется индуктивность?

Трехвольтметр используется в индуктивной цепи для измерения значения коэффициента мощности . … В этом методе, как видно на рисунке 2, параллельно нагрузке индуктивной цепи, в которой определяется коэффициент мощности, параллельно ветви нагрузки подключается неиндуктивное сопротивление.