ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ. Технико экономическое значение коэффициента мощностиТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИПри потреблении приемником активной мощности Р происходит необратимый процесс преобразования электрической энергии в механическую, тепловую, световую и другие виды энергии. Реактивная же мощность Q характеризует интенсивность обмена энергией между приемником и источником, при котором энергия на приемнике не выделяется. Ряд приемников, например электродвигатели, потребляют активную и реактивную мощность одновременно,
P/S = cos φ. (4.19)
Из формулы (4.14) I=p/(Ucosφ). (4.20) Из формулы (4.20) следует, что уменьшение коэффициента мощности двигателя приводит к увеличению его тока, значит, к увеличению потерь на нагрев его обмоток. Вследствие низких значений коэффициента мощности увеличиваются потери на нагрев проводов электрических линий и трансформаторов. Это приносит экономический ущерб не только промышленным предприятиям, но и предприятиям электрических сетей, а также электростанциям, которые при низком cos φ непроизводительно загружаются реактивной мощностью. Возрастание тока линии за счет уменьшения соsφ приводит к увеличению потери напряжения в проводах линии, значит, к уменьшению напряжения на приемнике. Таким образом, для уменьшения потерь в электрических сетях и недопущения снижения напряжения на приемниках необходимо повышать коэффициент мощности (1). Низкие значения соs φ связаны в первую очередь с повышенным потреблением активной мощности, так как cos φ = P/S = P/√P2+√Q2. С целью повышения коэффициента мощности необходимо уменьшать реактивную мощность приемников (2). В первую очередь надо не допускать длительной работы приемников, например электродвигателей, в режиме холостого хода, при котором отсутствует полезная работа, а реактивная мощность потребляется. Надо стремиться загружать двигатели полностью, увеличивать потребляемую ими активную мощность, тогда по формуле (4.19) увеличится cosφ и работа приемника станет более эффективной. Конденсатор, обмениваясь реактивной мощностью с двигателем, приводит к уменьшению реактивной мощности в электрической сети, что повышает коэффициент мощности. Этот метод широко используется на практике.
Похожие статьи:poznayka.org Наивыгоднейший коэффициент мощности электроустановок - Коэффициент мощности и способы его повышения. Экономия электрической энергииНаивыгоднейший коэффициент мощности электроустановок зависит от схемы питания объекта и параметров питающей сети; он определяется из условия достижения наибольшей годовой экономии за счет снижения потерь электроэнергии от реактивных нагрузок сети или из условий использования увеличенной пропускной способности сети в связи с компенсацией реактивной нагрузки и поддержания уровня напряжения. Таким образом, наивыгоднейший коэффициент мощности — следствие оптимизации технико-экономических расчетов в конкретных условиях. Оптимальным является такое размещение компенсирующих устройств, при котором обеспечивается минимум годовых затрат. При определении затрат следует учитывать, что установка компенсирующего устройства увеличивает годовые затраты в связи с капиталовложением в это устройство, а годовые затраты уменьшаются за счет снижения потерь во всей цепи электроснабжения от источника питания до места установки компенсирующих устройств. Технико-экономическое значение коэффициента мощностиПри передаче приемнику электроэнергии в проводниках системы электроснабжения возникают потери активной мощности: где ΔРа+ΔРр — потери при передаче активной и реактивной мощностей. Учитывая, что коэффициент мощности в соответствии с определением (cosφ=P/S) и подставляя его значение в (смотрите первую формулу), находим, что ΔP=lP2/U2γScos2φ Следовательно, активная мощность потерь обратно пропорциональна квадрату коэффициента мощности. Этим подтверждается значение коэффициента мощности при передаче электроэнергии от источника литания к ее приемнику. Это положение делается еще нагляднее, если в выражении (смотрите формулу выше) величину R заменить через l/(γS). откуда сечение провода т. е. при той же допускаемой потере мощности сечение проводов обратно пропорционально квадрату коэффициента мощности. Пример. По высоковольтному бронированному кабелю, проложенному к средствам гидромеханизации, требуется передать активную мощность Р = 1500 кВт при напряжении 6000 В и cosφ = 0,85. Как изменится сечение провода, если cosφ снизится до 0,6? Решение. Полный ток, протекающий в кабеле: Найденному току по справочным таблицам соответствует сечение жилы 70 мм2, допускающее по нагреву ток 175 А. Если коэффициент мощности приемников снизится до величины 0,6, то для передачи энергии активной мощностью по кабелю ток должен составлять: для которого согласно того же справочного материала потребуется сечение жилы 120 мм2, допускающее ток 250 А. Из приведенной формулы (смотрите первую формулу) следует, что при снижении передаваемой реактивной мощности Q, активная мощность потерь снижается от величины ΔР1 до величины ΔР2, что достигается применением компенсирующих устройств (смотрите рисунок ниже). Векторная диаграмма работы компенсирующего устройства «Электроснабжение строительно-монтажных работ», Г.Н. Глушков  Максимальная нагрузка ТП определяется рассмотренными методами. Если эту нагрузку умножить на число часов работы приемников (или трансформаторов), то мы получим максимально возможный расход электрической энергии. Использованная электроэнергия оплачивается потребителем в соответствии с действующими тарифами. Для различных групп потребителей установлено два вида тарифов — одноставочный и двухставочный. Одноставочный тариф применяется для предприятий, установленная мощность которых не…  На рисунке ниже приведена U-образная кривая синхронного электродвигателя I = f(Iв), которая показывает, что опережающий ток можно получить при увеличении тока возбуждения синхронного двигателя. U-образная кривая синхронного электродвигателя Увеличение тока возбуждения и переход синхронного двигателя на работу с опережающим (емкостным) cosφ вызывает увеличение мощности потерь в двигателе (возрастают потери в обмотках статора и ротора). Потери…  Современное строительство является энергоемким. Крупные стройки по потреблению электроэнергии не уступают промышленному городу, поэтому экономия электрической энергии является задачей первоначальной важности. Можно наметить схему рациональной экономии электроэнергии на строительстве и стройиндустрии. Внедрение в установках электроснабжения глубокого ввода высокого напряжения 220, 110, 35, 10 и 6 кВ; размещение подстанций в центре нагрузок; дробление мощностей; применение минимального… Смотрите – Экономия электрической энергии Здесь были указаны рекомендации в основном для приемников электроэнергии. Однако одновременно наши государственные органы проводят энергосберегающую политику в народном хозяйстве, поскольку это является непременным условием дальнейших успехов в экономике. «Какими бы темпами мы не развивали энергетику,— отметил товарищ Л. И. Брежнев на ноябрьском (1979 г.) Пленуме ЦК КПСС,— сбережение тепла…  Вращающийся момент электродвигателя пропорционален квадрату приложенного напряжения, следовательно, при уменьшении напряжения в √3 пусковой и максимальный мо-менты уменьшаются в 3 раза. Поэтому при переключении обмотки статора с треугольника на звезду необходимо учитывать пусковые условия приводимого электродвигателем механизма. Следует иметь в виду, что данный способ применим только для электродвигателей, постоянно работающих при соединении обмоток статора в… www.ktovdome.ru ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИИзобретательство |
их полная мощность S = √P2+ Q2 Эффективность энергопотребления приемника оценивается коэффициентом мощности, равным отношению активной мощности к полной мощности P/S. Коэффициент мощности показывает, какую часть от полной мощности приемника составляет его активная мощность. Из рис. 4.23
их полная мощность S = √P2+ Q2 Эффективность энергопотребления приемника оценивается коэффициентом мощности, равным отношению активной мощности к полной мощности P/S. Коэффициент мощности показывает, какую часть от полной мощности приемника составляет его активная мощность. Из рис. 4.23| . | (2.77) |
Следовательно, при резонансе токов активная мощность достигает максимального значения, а ток в неразветвленной части цепи минимален. Поэтому в отличие от резонанса напряжений, резонанс токов не только не является аварийным режимом, но даже весьма желателен. Этот режим широко применяется в радиотехнике.
2.13. Технико-экономическое значение коэффициента мощности и методы его повышения.
Промышленные приемники работают при постоянном напряжении сети и заданной мощности. Поэтому величина потребляемого тока определяется коэффициентом мощности
| . | (2.78) |
Если электротехническая установка спроектирована с низким коэффициентом мощности, то величина потребляемого тока будет большой, что приведет к увеличению потерь в линии передачи. Если сопротивление линии передачи R, то мощность потерь в ней
| . | (2.79) |
Подставляя 2.78 в 2.79 получим
| . | (2.80) |
Как видно из 2.80 мощность потерь в линии передачи тем больше, чем меньше коэффициент мощности, т.е. чем ниже cosпотребителя, тем дороже будет обходиться передача к нему электроэнергии. Увеличение тока установок с низким коэффициентом мощности требует установки более мощного коммутирующего оборудования, что в целом ведет к увеличению капитальных затрат. Поэтому повышение коэффициента мощности имеет огромное технико-экономическое значение. Например, его повышение всего на 0,01 только в московской энергосистеме дает ежегодно экономию в несколько миллионов киловатт-часов.
Увеличение коэффициента мощности промышленных предприятий осуществляется главным образом естественным путем, т.е. упорядочением энергетического режима оборудования, рациональным использованием установленных мощностей асинхронных двигателей и трансформаторов, заменой мало загруженных двигателей двигателями меньшей мощности, ограничением режимов холостого хода трансформаторов и двигателей.
В случае необходимости используют искусственный способ повышения коэффициента мощности.
Идея искусственного повышения cosзаключается в компенсации реактивной составляющей тока индуктивного потребителя путем параллельного подключения к нему приемника с емкостным током. Таким приемником может быть либо батарея конденсаторов, либо синхронный компенсатор.
Подавляющее большинство промышленных приемников имеет индуктивный характер; их схема замещения представлена на рис. 2.22
Рис. 2.22. Схема замещения индуктивного приемника (а) и его векторная
диаграмма(б)
Рис. 2.23. Схема замещения индуктивного приемника с подключенной
батареей конденсаторов (а) и его векторная диаграмма (б)
Как видно из векторной диаграммы, в таком приемнике ток отстает по фазе от напряжения источника на угол . При подключении параллельно приемнику батареи конденсаторов рис. 2.23 ток конденсаторов будет опережать напряжение источника на угол , а суммарный ток приемника и конденсатора уменьшится.
Как видно из векторных диаграмм рис. 2.22б и 2.23б при подключении батареи конденсаторов угол сдвига фаз между током и напряжением источника уменьшается, т.е. коэффициент мощности увеличивается.
Обычно с помощью батарей конденсаторов повышают cosдо 0,9 - 0,95. Применение синхронных компенсаторов в маломощных установках экономически не целесообразно.
studfiles.net
Лекция 7 Резонанс токов
Резонанс токов возникает в цепях с параллельным включением индуктивного и емкостного элементов.
Рассмотрим электроцепь, схема замещения которой представлена на рис.1.
Схема замещения Векторная диаграмма с
Рис. 1 параллельными ветвями
Рис. 2
Зависимость общего тока цепи от Векторная диаграмма в
частоты питающего напряжения момент резонанса токов
Рис. 3 Рис. 4
Для этой цепи рассмотрим векторную диаграмму. При резонансе ток i до разветвления совпадает по фазе с напряжениемu (рис.4).
Используя проводимость, имеем
–реактивная проводимость;
–полная проводимость;
–активная проводимость.
Отсюда видно, что резонанс токов наступает при , т.е. при условии равенства активных составляющих полной проводимости параллельных ветвей цепи. Это означает, что при резонансе токов модули реактивных составляющих токов в параллельных ветвях должны быть равны. Тогда реактивная составляющая тока в цепи до разветвления будет равна нулю. Следовательно, для нашей цепи резонанс наступит при условии
или
.
Решая данное уравнение относительно резонансной угловой частоты получим
.
В случае, когда сопротивления ималы, и ими можно пренебречь,
и резонансная частота параллельной цепи с идеальными реактивными элементами определяется тем же уравнением, что и резонансная частота последовательной цепи.
В параллельных цепях L и C энергия магнитного поля передаётся от индуктивного элемента конденсатору, где она переходит в энергию электрического поля; затем энергия электрического поля конденсатора передаётся индуктивному элементу и т.д.
Обмен энергией между реактивными элементами происходит непосредственно между параллельными ветвями, минуя источник, в то время при резонансе напряжений обмен энергией осуществляется через источник. Вся энергия от источника выделяется в виде тепла на резисторах и , гдеи – реактивные мощности индуктивного и ёмкостного элементов.
Отсюда реактивная мощность цепи
,
а полная мощность цепи
.
Зависимость тока I от частоты показана на рис.3, а векторная диаграмма в момент резонанса токов на рис.4.
При резонансе токов ток в разветвлённой части цепи имеет наименьшее значение, в то время при резонансе напряжений ток в цепи достигает наибольшего значения. Однако токи в параллельных ветвях при резонансе токов могут значительно превышать ток в неразветвлённой части цепи, чем и объясняется название данного резонанса.
Технико–экономическое значение коэффициента мощности и способы его повышения
Коэффициент мощности показывает, какую часть общей мощности источника составляет полезная (активная) мощность, используемая приёмником.
При заданной активной мощности потребителя ток в сети тем меньше, чем больше коэффициент мощности. Наиболее благоприятный момент представляет, когда .
Один из способов повышения является подключение параллельно электрическим системам конденсаторных батарей.
Лекция 8 анализ трёхфазных электрических цепей Основные схемы трёхфазных цепей, их характеристики и методы расчёта
Основой электроснабжения потребителей электроэнергии является трёхфазная система токов. Она обладает рядом преимуществ. Обеспечивает получение кругового магнитного поля, которое используют в электрических машинах переменного тока, создание двух различных по значению напряжений от общего источника, эффективную передачу электроэнергии на большие расстояния.
Трехфазно системой электрических цепей называют систему, в которой действуют три синусоидальные ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, сдвинцтые друг относительно друга по фазе на угол (1200) создаваемые общим источником энергии – трехфазным синхронным генератором.
Мгновенные значения ЭДС трехфазного источника:
, ,,
где – начальная фаза ЭДС;
– начальная фаза ЭДС.
Такая система ЭДС называется симметричной.
Временная и векторная диаграммы ЭДС трехфазной симметричной системы
Существует два способа соединения обмоток: звездой и треугольником.
При соединении обмоток источника питания (генератора, трансформатора) звездой концы обмоток (X, Y, Z) всех трех фаз объединяют в одну общую точку N выводят провода, по которым энергия подается потребителям.
Напряжения ,,между линейными проводами называют линейными напряжениями, а токи,,в линейных проводах – линейными токами.
Напряжения ,,между нейтральным проводом и соответствующим линейным проводом называют фазными напряжениями
Временная и векторная диаграммы фазных напряжений имеет такой же вид, что и диаграммы ЭДС.
При соединении обмоток источника питания треугольником объединяют в одну общую точку начало и конец соответствующих фаз: X и C, Y и C, Z и A. В этом случае фазные напряжения равны линейным .
Соотнощение между фазными и линейными напряжениями для соединения звездой. Согласно второму закону Кирхгофа уравнения связи между указанными напряжениями в комплексной форме:
,,.
Построим на комплексной плоскости векторную диаграмму. соответствующую приведенным уравнениям
Векторы линейных напряжений сдвинуты относительно друг друга так же, как и векторы фазных напряжений, на угол и опережают их на угол; векторы,,опережают соответственно векторы,,. Модули все напряжений равны:. Следовательно и модули всех линейных напряжений так же равны. Из треугольника векторной диаграммы, образованного векторами,иследует
.
Таким образом, при симметричной системе фазных напряжений и соединении обмоток трехфазного источника питания звездой модуль линейного напряжения в раз больше фазного.
studfiles.net
Вопрос №4. Коэффициент мощности и его технико-экономическое значение (10 мин.)
Изобретательство 
Вопрос №4. Коэффициент мощности и его технико-экономическое значение (10 мин.)
просмотров - 76
Технико-экономическое значение коэффициента мощности cosφ состоит по сути в том, что от его значения зависят эффективность использования электрических установок и, следовательно, капитальные и эксплуатационные расходы.
Активная мощность, развиваемая генератором при номинальном режиме
где UНОМ – номинальное напряжение генератора;
IНОМ – номинальный ток, который при длительном прохождении вызывает предельно допустимое нагревание генератора.
Полное использование мощности генератора происходит, когда cosφ=1. В этом случае активная мощность Р максимальна и равна номинальной полной мощности
Влияние значений cosφ на режим работы оборудования:
1) уменьшение cosφ, значение которого определяется характером нагрузки, приводит к неполному использованию генератора;
2) уменьшение cosφ при постоянной мощности потребителя Р приводит к увеличению тепловых потерь в линии передачи, которые растут обратно пропорционально квадрату коэффициента мощности
. (16)
где Р0 – потери в линии при cosφ=1.
Для полного использования номинальной мощности генераторов и уменьшения тепловых потерь крайне важно повышать cosφ приемников энергии до значений, близких к единице (0,95–1,0). В этом случае потребитель меньше нагружает линию реактивной мощностью.
Способы повышения коэффициента мощности:
1) естественный – правильный выбор оборудования и его эксплуатация;
2) подключение параллельно приемнику батарей конденсаторов в случае индуктивной нагрузки (асинхронные двигатели). Благодаря этому источником реактивной энергии для приемника становится емкость и линия передачи разгружается от реактивного тока.
Разберем следующие вопросы:
Коэффициент мощности электрической цепи синусоидального тока принято называть …
1. отношение активной мощности Р к полной мощности S
2. отношение полной мощности S к активной мощности Р
3. произведение активной мощности Р на полную мощность S
4. активная мощность Р
Активную мощность Р цепи синусоидального тока можно определить по формуле…
1.
2.
3.
4.
В случае если Q и S – реактивная и полная мощности пассивной электрической цепи синусоидального тока, то отношение Q к S равно…
1.
2.
3. tg φ
4. arcsin φ
Вывод по четвертому вопросу:синусоидальные токи и напряжения как функции времени бывают описаны различными способами: алгебраически, векторными диаграммами и комплексами.
oplib.ru
