Jaudas koeficients vai kosinelektrotehnika ir aktīvās jaudas P (W) attiecība pret kopējo S (VA): cos (φ) = P / S. Tas norāda, cik efektīvi šī ierīce izmanto elektroenerģiju.
Ideāla slodze
Lai izskaidrotu koeficienta fizisko nozīmijauda, apsveriet kosinusa phi aprēķināšanas piemēru dažādiem patērētājiem. Pieņemsim, ka ideāls kondensators ir pievienots maiņstrāvas līnijai. Tā kā mainīgais spriegums pastāvīgi maina savu polaritāti, kondensators uzlādēs pusi laika un pusi no laika, kad tas atgriezīs uzkrāto enerģiju atpakaļ avotā. Tā rezultātā elektroni nepārtraukti cirkulēs līnijā, bet neto enerģijas pārnešana nenotiks. Tātad, vadītājā būs gan spriegums, gan strāva, bet nebūs aktīvās jaudas. U un I reizinājumu sauc par iedomātu kardinalitāti, jo tas ir tikai matemātisks skaitlis, kam nav reālas fiziskas nozīmes. Šajā piemērā jaudas koeficients ir 0.
Tāpat, aprēķinot cos phi vienam ideālam induktoram, rezultāts būs cos (φ) = 0, izņemot to, ka tā strāva atpaliks no sprieguma.
Tagad apsveriet pretējo galējo gadījumupretestības slodze. Šajā gadījumā visa tam piegādātā elektriskā enerģija tiek patērēta un pārvērsta citos enerģijas veidos, piemēram, siltumā. Šis ir elektriskā kosinusa phi piemērs, kas vienāds ar 1. Visas reālās ķēdes darbojas kaut kur pa vidu starp šīm divām galējībām.
Vektormatemātika
Analizējot ķēdes, var būt sinusoidāls signālsattēlo kompleksu skaitli (sauktu par vektoru), kura modulis ir proporcionāls signāla lielumam, un leņķis ir vienāds ar tā fāzi attiecībā pret kādu atsauci. Lineārajās ķēdēs jaudas koeficients ir cos phi. Elektrotehnikā tas ir leņķis starp sprieguma un strāvas fāzēm. Šos vektorus un tiem atbilstošās aktīvās un reaktīvās jaudas komponentus var attēlot taisnleņķa trīsstūra formā. Protams, spriegums ir elektriskais lauks, un strāva ir elektronu plūsma, tāpēc tā sauktais leņķis starp to vektoriem ir nekas cits kā matemātiska vērtība. Mēs vienojāmies uzskatīt, ka induktīvā slodze rada pozitīvu reaktīvo jaudu Q (mērot reaktīvajā ampēros, VAR). Tas ir saistīts ar tā saukto "atpaliekošo" faktoru, jo strāva atpaliek no sprieguma. Tāpat kapacitatīvā slodze rada negatīvu Q un vadošo λ.
Nelineāra deformācija
Induktori un kondensatori nav vienīgiezemas cos phi cēloņi. Elektrotehnikā ir ierasts, ka (izņemot ideālās R, L un C) elektriskās ķēdes ir nelineāras, īpaši aktīvo komponentu, piemēram, taisngriežu, klātbūtnes dēļ. Šādās shēmās strāva I (t) ir nesamērīga ar spriegumu V (t), pat ja pēdējais ir tīrs sinusoīds, jo I (t) būs periodisks, bet ne sinusoidāls. Saskaņā ar Furjē teorēmu jebkura periodiska funkcija ir sinusoidālu viļņu summa ar frekvencēm, kas ir sākotnējā daudzkārtnes. Šos viļņus sauc par harmonikām. Var pierādīt, ka tie neveicina tīras enerģijas pārnesi, bet palielina strāvu un samazina koeficientu λ. Kad spriegums ir sinusoidāls, tikai pirmā harmonika I1 sniegs reālu spēku. Tomēr tā vērtība ir atkarīga no fāzes nobīdes starp strāvu un spriegumu. Šie fakti ir atspoguļoti vispārīgajā jaudas koeficienta aprēķināšanas formulā: λ = (I1/ I) × cos (φ). Pirmais termins šajā vienādojumā ir deformācija, bet otrais - aizspriedumi.
Aktīva un pasīva kompensācija
Kosinusa phi korekcija elektrotehnikā irjebkura tehnika jaudas koeficienta palielināšanai līdz 1. Kopumā cos (φ) var mainīties no 0 līdz 1. Jo lielāks jaudas koeficients, jo efektīvāk tiek izmantota elektrība. Nepilnības izraisa deformācijas un fāzes nobīde starp vienas un tās pašas frekvences sprieguma un strāvas harmoniku. Tāpēc pastāv divas galvenās jaudas koeficienta korekcijas metožu kategorijas.
Harmoniskos traucējumus izraisa nelineāritādas sastāvdaļas kā taisngrieža tilts līdzstrāvas barošanas avotos, kas tieši savienojas ar lielu uzglabāšanas kondensatoru. Tos var koriģēt barošanas avota projektēšanas posmā, ieviešot dažādas pasīvās vai aktīvās kompensācijas shēmas. Galvenais U-I fāzes nobīdes avots ir rūpnieciskie asinhronie motori, kuriem no ķēdes viedokļa ir induktīva slodze. Motora kosinusa phi (kas tukšgaitā nokrītas līdz 0,1) var palielināt, pievienojot ārējos kompensācijas kondensatorus. Tajā pašā laikā tie jāuzstāda pēc iespējas tuvāk slodzei, lai izvairītos no reaktīvās enerģijas aprites to izvietošanas vietā.
Aktīvās reaktīvās jaudas kompensācijā tiek izmantotas aktīvas slēgtas kontūras elektroniskās ķēdes, kas izlīdzina iztaisnotās strāvas viļņu formu.
Nelineārās ierīces rada harmonikusvārstības ar frekvenci ƒ = 1 / (2π√LC). Ja tas sakrīt ar kādu no harmonikām, tas palielināsies, kas var izraisīt dažādas sekas, tostarp katastrofiskas. Lai no tā izvairītos, neliels induktors tiek sērijveidā savienots ar kompensācijas kondensatoru, kas veido tā saukto. šunta filtrs harmoniku nomākšanai.
Kāpēc jāpalielina jaudas koeficients?
Pielāgošanai ir vairāki iemeslicos phi dažādiem patērētājiem. Ir zināms, ka tad, kad λ <1, līnijā cirkulē maiņstrāvas, kas nepārraida aktīvo jaudu, bet rada siltuma izkliedi elektroinstalācijā, rada papildu slodzi ģeneratoriem un prasa lielāku elektroenerģijas ražošanas iekārtu. Tāpēc komunālie uzņēmumi var iekasēt lielajiem klientiem maksu par λ <0,95, rēķinu par pilnu jaudu vai soda naudu par pārsniegšanu. Tādējādi rūpniecības objektam kompensācija par iedomātu komponentu var būt izdevīga.
Korekcija λ mājās
Runājot par elektroniku, ir noteikumikas ierobežo harmoniku, ko tīklā ieved sadzīves tehnika (personālie datori, televizori utt.). Lai gan nav starptautisku standartu, kas tieši regulētu jaudas koeficientu, koriģējošais jaudas koeficients automātiski samazina harmoniskos traucējumus. Tādējādi barošanas avotu dizaineriem galvenais transformatora kosinusa phi paaugstināšanas iemesls ir konkrētas harmonikas satura prasību izpilde, pat ja tas var nedot tiešu labumu ne ražotājam, ne lietotājam.
Ikdienas dzīvē zems λ samazina caurlaidspējuvadītāji un automātiskie slēdži. Turklāt pretēji izplatītajam maldīgajam viedoklim starp tiem, kas nepārzina elektrotehnikas pamatus, māju īpašniekiem un patērētājiem nav labuma no jaudas koeficienta korekcijas.
Iedomāts ieguvums
Tiek ražotas vairākas "ierīces", kuras tiek piedāvātas caurInternets, kura pārdevēji apgalvo, ka samazinās rēķinus par elektrību, pielāgojot mājas elektrotīkla jaudas koeficientu. Tie tiek reklamēti ar dažādiem nosaukumiem. Šajā sakarā patērētāji bieži jautā, vai reaktīvās jaudas kompensācija samazinās rēķinus par elektrību? Patiešām, λ korekcija samazina kopējo strāvas patēriņu un attiecīgi samazina Q. Tomēr pašlaik dzīvojamajās ēkās reaktīvā jauda netiek uzlādēta. Elektrotehnikas pamatu pārzināšana ļauj izvairīties no šādas maldināšanas upuru likteņa.
Vai man jākompensē Q?
Patērētāji maksā tikai par aktīvajiemenerģijas, tas ir, uz kilovatstundu, un tas ir vienīgais, ko var izmērīt vecmodīgi rotējošie skaitītāji. Tehniski, samazinot reaktīvo komponentu, kabeļa zudumi starp lietderības skaitītāju un šķietamo jaudas kompensatora mezglu nedaudz samazināsies, taču šis efekts ir nenozīmīgs. Kopumā λ koeficienta uzlabošana un iedomātās strāvas samazināšanās praktiski neietekmē skaitītāja rādījumus. Teorētiski tas mainītos, ja vietējos tarifos būtu iekļauta maksa par kilovolta ampērstundām, ko mēra ar mūsdienu skaitītājiem, taču tas ir maz ticams. Protams, elektrības uzņēmumiem ir izdevīgi samazināt Q, bet vispirms jums jānosaka mājas slodzes rādītāji, lai neradītu vairāk ļauna nekā laba.
Vai jums ir nepieciešami iebūvēti izplešanās šuves?
To pašu iemeslu dēļ nav jēgas pirktaprīkojums ar iebūvētu jaudas koeficienta korekciju. Faktiski aktīvā kompensācijas sistēma pat palielina izmaksas, pateicoties pievienošanai pārveidošanas posmam. Tādējādi, ja visas pārējās lietas ir vienādas, elektrības patēriņš var palielināties. Tomēr jaudas koeficienta korekcija elektronikā sniedz noteiktas tehniskas priekšrocības. Tas jo īpaši palielina vatu skaitu, ko var iegūt no kontaktligzdas. Vēl viena priekšrocība ir tā, ka ierīces var darbināt ar jebkuru spriegumu (115 vai 230 V). Bet vai tas ir vērts papildu izmaksas?
