Практическая коррекция коэффициента мощности

Когда возникает необходимость исправить низкий коэффициент мощности в системе питания переменного тока, у вас, вероятно, не будет возможности узнать точную индуктивность нагрузки в генри, чтобы использовать ее для своих расчетов.

Возможно, вам повезло, что у вас есть прибор под названием измеритель коэффициента мощности . чтобы сообщить вам, каков коэффициент мощности (число от 0 до 1) и полную мощность (которую можно вычислить, сняв показания вольтметра в вольтах и ​​умножив их на показания амперметра в амперах).

В менее благоприятных обстоятельствах вам, возможно, придется использовать осциллограф для сравнения форм сигналов напряжения и тока, измеряя фазовый сдвиг в градусах . и вычисление коэффициента мощности по косинусу этого фазового сдвига.

Скорее всего, у вас будет доступ к ваттметру для измерения истинной мощности, показания которого вы можете сравнить с расчетом полной мощности (умножением общего напряжения на измерения полного тока). По значениям истинной и полной мощности можно определить реактивную мощность и коэффициент мощности.

Пример проблемы

Давайте рассмотрим пример задачи, чтобы увидеть, как это работает:(рисунок ниже)

Ваттметр показывает истинную мощность; произведение показаний вольтметра и амперметра дает полную мощность.

Как рассчитать полную мощность в кВА

Во-первых, нам нужно рассчитать полную мощность в кВА. Мы можем сделать это, умножив напряжение нагрузки на ток нагрузки:

Как мы видим, 2,308 кВА - это намного больше, чем 1,5 кВт, что говорит нам о том, что коэффициент мощности в этой схеме довольно низкий (существенно меньше 1). Теперь мы рассчитаем коэффициент мощности этой нагрузки, разделив истинную мощность на полную:

Используя это значение коэффициента мощности, мы можем нарисовать треугольник мощности и по нему определить реактивную мощность этой нагрузки:(рисунок ниже)

Реактивную мощность можно рассчитать исходя из истинной и полной мощности.

Как использовать теорему Пифагора для определения неизвестного количества треугольников

Чтобы определить неизвестную величину треугольника (реактивная мощность), мы используем теорему Пифагора «в обратном направлении», учитывая длину гипотенузы (полная мощность) и длина соседней стороны (истинная мощность):

Как скорректировать коэффициент мощности с помощью конденсатора

Если эта нагрузка представляет собой электродвигатель или любую другую промышленную нагрузку переменного тока, у нее будет запаздывающий (индуктивный) коэффициент мощности, что означает, что нам придется исправить это с помощью конденсатора . подходящего размера, подключены параллельно.

Теперь, когда мы знаем количество реактивной мощности (1,754 кВАр), мы можем рассчитать размер конденсатора, необходимый для противодействия ее влиянию:

Округляя этот ответ до 80 мкФ, мы можем поместить конденсатор этого размера в схему и вычислить результаты:(рисунок ниже)

Параллельный конденсатор корректирует запаздывающую (индуктивную) нагрузку.

Конденсатор 80 мкФ будет иметь емкостное реактивное сопротивление 33,157 Ом, давая ток 7,238 ампер, и соответствующую реактивную мощность 1,737 кВАр ( только ). Поскольку ток конденсатора 180 ^o вне фазы от индуктивного вклада нагрузки в потребляемый ток, реактивная мощность конденсатора будет напрямую вычитаться из реактивной мощности нагрузки, в результате чего:

Эта коррекция, конечно, не изменит количество истинной мощности, потребляемой нагрузкой, но приведет к существенному снижению кажущейся мощности и общего тока, потребляемого от источника 240 В:(рисунок ниже)

Треугольник мощности до и после коррекции конденсатора.

Новую полную мощность можно найти из истинных и новых значений реактивной мощности, используя стандартную форму теоремы Пифагора:

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

• Таблица мощности переменного тока