Понимание коэффициента мощности — Laurens Electric Cooperative
Коэффициент мощности — это показатель того, насколько эффективно вы используете электроэнергию. Различные виды энергии работают, чтобы обеспечить нас электрической энергией. Вот что делает каждый.
Рабочая мощность
Индуктивной нагрузке, такой как двигатель, компрессор или балласт, также требуется реактивная мощность для создания и поддержания магнитного поля для работы. Мы называем эту нерабочую мощность кВАр или киловольт-ампер-реактивная.
В каждом доме и офисе есть резистивные и индуктивные нагрузки. Соотношение между этими двумя типами нагрузок становится важным по мере добавления индуктивного оборудования. Рабочая мощность и реактивная мощность составляют полную мощность, которая называется кВА, или киловольт-ампер. Полную мощность определяем по формуле:
Формула полной мощности
кВА2 = кВ*А
Идя еще дальше, коэффициент мощности (PF) представляет собой отношение рабочей мощности к полной мощности, или формула 
Высокий PF приносит пользу как потребителю, так и коммунальному предприятию, в то время как низкий PF указывает на плохое использование электроэнергии.
Формула коэффициента мощности
PF = кВт/кВА
Вот пример:
Операция штамповки стали выполняется при 100 кВт (рабочая мощность), а измеритель полной мощности показывает 125 кВА. Чтобы найти коэффициент мощности, разделите 100 кВт на 125 кВА, чтобы получить коэффициент мощности 80 %. Это означает, что только 80 % поступающего тока совершает полезную работу, а 20 % тратится на нагрев проводников. Поскольку Laurens Electric должна обеспечивать потребности всех клиентов как в кВт, так и в кВА, чем выше PF, тем эффективнее становится наша распределительная система.
Улучшение коэффициента мощности может максимизировать пропускную способность по току, улучшить напряжение на оборудовании, снизить потери мощности и снизить счета за электроэнергию.
Самый простой способ улучшить коэффициент мощности — добавить в электрическую систему корректирующие конденсаторы коэффициента мощности.
Конденсаторы коррекции коэффициента мощности действуют как генераторы реактивного тока. Они помогают компенсировать нерабочую мощность, используемую индуктивными нагрузками, тем самым улучшая коэффициент мощности. Взаимодействие между конденсаторами PF и специализированным оборудованием, таким как приводы с регулируемой скоростью, требует хорошо спроектированной системы.
Конденсаторы коррекции коэффициента мощности могут включаться каждый день при запуске индуктивного оборудования. Включение конденсатора может вызвать кратковременное состояние «перенапряжения». Если у заказчика возникают проблемы с самопроизвольным отключением преобразователей частоты из-за «перенапряжения» каждый день примерно в одно и то же время, проверьте последовательность управления переключением. Если клиент жалуется на перегорание предохранителей на некоторых, но не на всех конденсаторах, проверьте гармонические токи.
Коррекция коэффициента мощности конденсаторами
Описание
Улучшение коэффициента мощности может максимизировать пропускную способность по току, улучшить напряжение на оборудовании, снизить потери мощности и снизить счета за электроэнергию.
Самый простой способ улучшить коэффициент мощности — добавить в электрическую систему корректирующие конденсаторы коэффициента мощности. Конденсаторы коррекции коэффициента мощности действуют как генераторы реактивного тока. Они помогают компенсировать нерабочую мощность, используемую индуктивными нагрузками, тем самым улучшая коэффициент мощности. Взаимодействие между конденсаторами PF и специализированным оборудованием, таким как приводы с регулируемой скоростью, требует хорошо спроектированной системы.
Конденсаторы коррекции коэффициента мощности могут включаться каждый день при запуске индуктивного оборудования. Включение конденсатора может вызвать кратковременное состояние «перенапряжения». Если у заказчика возникают проблемы с самопроизвольным отключением преобразователей частоты из-за «перенапряжения» каждый день примерно в одно и то же время, проверьте последовательность управления переключением. Если клиент жалуется на перегорание предохранителей на некоторых, но не на всех конденсаторах, проверьте гармонические токи.
Эффекты
Система распределения электроэнергии в здании или между зданиями может быть перегружена избыточным (бесполезным) током.
Мощность систем производства и распределения электроэнергии, принадлежащих Laurens Electric, измеряется в кВА (килоамперах).
кВА = ВОЛЬТ X АМПЕР X 1,73 (трехфазная система) / 1000
При единичном коэффициенте мощности (100%) потребуется 2000 кВА мощности генерирующей и распределительной сети для обеспечения 2000 кВт. Однако, если бы коэффициент мощности упал до 85%, потребовалась бы мощность 2353 кВА. Таким образом, мы видим, что более низкий коэффициент мощности оказывает негативное влияние на генерирующие и распределительные мощности.
Низкий коэффициент мощности вызывает перегрузку генерирующих, распределительных и сетей с избыточным кВА.
Если вы владеете большим зданием, вам следует рассмотреть возможность коррекции низкого коэффициента мощности по одной или обеим из следующих причин:
- Чтобы уменьшить вероятность дополнительных сборов за коэффициент мощности в случае, если Laurens Electric начнет выставлять счета за корректировку коэффициента мощности.
- Для восстановления мощности (кВА) перегруженных фидеров в здании или комплексе зданий.
Существует несколько методов коррекции низкого коэффициента мощности. Обычно используются: емкость.
Блоки конденсаторов
Наиболее практичным и экономичным устройством коррекции коэффициента мощности является конденсатор. Это улучшает коэффициент мощности, потому что влияние емкости прямо противоположно влиянию индуктивности.
Номинальная мощность конденсатора в кВАр показывает, сколько реактивной мощности будет отдавать конденсатор. Поскольку этот вид реактивной мощности компенсирует реактивную мощность, вызванную индуктивностью, каждый киловар емкости уменьшает чистую потребность в реактивной мощности на ту же величину. Например, конденсатор на 15 кВАр компенсирует 15 кВА индуктивной реактивной мощности.
Конденсаторы могут быть установлены в любой точке электрической системы и улучшат коэффициент мощности между точкой приложения и источником питания.
Однако коэффициент мощности между нагрузкой и конденсатором останется неизменным. Конденсаторы обычно добавляются к каждой единице неисправного оборудования, перед группами двигателей (перед центрами управления двигателями или распределительными панелями) или в основных службах.
Переключаемые конденсаторы
Установки, оборудованные очень большими периодическими индуктивными нагрузками, такими как большие двигатели, компрессоры и т. д., могут потребовать переключаемых конденсаторов; то есть конденсаторы подключены к отдельным двигателям или группам двигателей. Поэтому они действуют только при включении нагрузки двигателя. Либо мощность может включаться и выключаться на подстанции в зависимости от измеренного коэффициента мощности. Функция переключения требуется только в том случае, если требуемые конденсаторы настолько велики, что вызывают нежелательный опережающий коэффициент мощности в то время, когда большие двигатели выключены.
Для получения дополнительной информации см.
информационный бюллетень «Снижение стоимости коэффициента мощности» (pdf), опубликованный Министерством энергетики США. Примечание. Для просмотра и печати PDF-файлов требуется Adobe Acrobat Reader.
Как рассчитать ток полной нагрузки однофазного и трехфазного двигателя (FLC) ~ Изучение электротехники
Рассчитать ток полной нагрузки однофазного или трехфазного двигателя переменного тока довольно просто. Однако необходимо полностью понимать термины входная мощность и мощность на валу двигателя, иначе в этом предполагаемом простом расчете будут допущены ошибки.
Входная мощность двигателя переменного тока — это мощность, которую он потребляет при подключении к однофазному или трехфазному источнику напряжения. Затем двигатель ускоряется, развивает крутящий момент и выдает мощность на валу.
Мощность на валу представляет собой выходную механическую мощность двигателя после учета потерь двигателя в статоре, роторе, обмотках и других потерь. Соотношение между входной электрической мощностью и механической мощностью на валу определяется следующим образом:
Выходная мощность двигателя на валу в кВт = Входная электрическая мощность в кВт x КПД двигателя
Таким образом, можно рассчитать потребляемую электрическую мощность, если известны данные о питании двигателя, т.
Однако, как это обычно бывает с большинством электродвигателей, номинальная мощность в кВт или л.с. обычно представляет собой мощность на валу, которую двигатель может передать нагрузке. Эта мощность на валу зависит от сетевого напряжения, коэффициента мощности, тока полной нагрузки и КПД двигателя, как показано ниже:
В Европе мощность на валу обычно измеряется в киловаттах (кВт). Однако в США мощность на валу измеряется в лошадиных силах (л.с.).
Мощность вала однофазного двигателя определяется по формуле:
Мощность на валу однофазного двигателя, кВт = |
Где:
U = Напряжение сети I = ток сети или ток полной нагрузки CosØ = Коэффициент мощности ɳ = КПД двигателя |
Вал Мощность трехфазного двигателя определяется по формуле:
3-фазный Мощность на валу двигателя, кВт = | U * I *CosØ*√3*ɳ/1000 |
Где:
U = Напряжение сети я = Линейный ток или Полный Ток нагрузки CosØ = Коэффициент мощностиɳ = КПД двигателя |
Как рассчитать ток нагрузки однофазного и трехфазного двигателя фазный двигатель переменного тока, питаемый от источника 240 В с расчетным коэффициентом мощности 0,8 и КПД 85%, ток полной нагрузки будет получен путем изменения формулы мощности для однофазных двигателей, чтобы получить ток полной нагрузки двигателя как:
Ток полной нагрузки, I = | Одиночная мощность в кВт *1000/(U* CosØ* ɳ) Здесь: У = 240 CosØ = 0,8 ɳ = 0,85 Мощность в кВт = 1,5 * 746/1000 = 1,119 Примечание 1 HP = 746 Вт |
Следовательно, I = | (1,119 * 1000)/(240 * 0,8 * 0,85) = 6,86 Ампер |
Предположим, у нас есть 3-фазный двигатель переменного тока мощностью 10 кВт с напряжением 415 В, 3-фазным источником питания с линейным напряжением, коэффициентом мощности 0,8 и КПД 88 %.
Полный ток нагрузки будет получен путем изменения формулы мощности для 3-фазные двигатели, обеспечивающие ток полной нагрузки двигателя:
Ток полной нагрузки, I = | Мощность трехфазного двигателя в кВт *1000/( U * I *CosØ*√3*ɳ) Здесь: У = 415 CosØ = 0,8 ɳ = 0,88 |
Следовательно, я = | (10*1000)/(415 * 0,8*0,88*√3) = 19,76 Ампер |
Важные примечания по расчету мощности двигателя
Электрическая мощность, потребляемая однофазным двигателем в кВт = U * I *CosØ/1000
Где ток здесь, I , представляет собой ток полной нагрузки или линейный ток который ДОЛЖЕН указывать для расчета мощности, потребляемой двигателем.