Güç Faktörü (Cosine Phi) Nedir?

Gerçek bir kişinin güç faktörü (kosinüs phi) aşağıdaki gibidir. Bildiğiniz gibi, bir AC devresinde genellikle üç tür yük veya üç tür güç vardır (üç tür akım, üç tür direnç). Aktif P, reaktif Q ve toplam C güçleri sırasıyla aktif r, reaktif x ve toplam z direnci ile ilişkilidir.

Elektrik mühendisliği dersinden, direncin aktif olarak adlandırıldığı ve akım geçtiğinde ısının salındığı bilinmektedir. Aktif direnç, aktif güç kayıpları ile ilişkilidir dPnAkımın karesinin dirençle çarpımına eşittir dPn = Az2r W

Reaktans içinden akım geçtiğinde kayıplara neden olmaz. Bu direnç, endüktans L'nin yanı sıra kapasitans C'den kaynaklanmaktadır.

Endüktif ve kapasitif direnç iki tür reaktanstır ve aşağıdaki formüllerle ifade edilir:

• reaktans veya endüktif direnç,

• kapasitif direnç veya kapasitans,

O zaman x = xL — НС° С… Örneğin devrede xL= 12 Ohm, xc = 7 Ohm ise devrenin reaktansı x = xL — NSc= 12 — 7 = 5 Ohm olur.

Pirinç. 1. Kosinüs "phi" nin özünü açıklayan çizimler: a - alternatif akım devresinde r ve L'nin seri bağlantı devresi, b - direnç üçgeni, c - güç üçgeni, d - farklı değerlerde güç üçgeni ​aktif güç.

Empedans z, direnci ve reaktansı içerir. r ve L'nin seri bağlantısı için (Şekil 1, a), bir direnç üçgeni grafiksel olarak gösterilmiştir.

Bu üçgenin kenarları aynı akımın karesi ile çarpılırsa oran değişmez ancak yeni oluşan üçgen bir kapasite üçgeni olur (Şekil 1, c). Daha fazla ayrıntıyı buradan kontrol edin — Direnç, gerilim ve güç üçgenleri

Üçgenden görüldüğü gibi, bir AC devresinde genellikle üç güç oluşur: aktif P, reaktif Q ve toplam S

P = Az2r = UIcosphy W,B = Az2x = Az2NSL — I2x° C = UIsin Var, S = Az2z = UIWhat.

Aktif güç, çalışma gücü olarak adlandırılabilir, yani "ısıtır" (ısı yayılımı), "ışıklar" (elektrikli aydınlatma), "hareket eder" (elektrik motoru tahrikleri), vb. Sabit güçle aynı şekilde ölçülür , watt cinsinden.

Gelişmiş aktif güçB tamamen iz bırakmadan alıcılarda ve kurşun tellerde ışık hızında - neredeyse anında tüketilir. Bu, aktif gücün karakteristik özelliklerinden biridir: Ne kadar üretilirse o kadar tüketilir.

Reaktif güç Q tüketilmez ve bir elektrik devresindeki elektromanyetik enerjinin salınımını temsil eder.Kaynaktan alıcıya enerji akışı ve bunun tersi, tellerden geçen akım ile ilgilidir ve tellerin aktif direnci olduğundan, bunlarda kayıplar olur.

Böylece, reaktif güçle iş yapılmaz, ancak aynı aktif güç için güç faktörü ne kadar büyükse, o kadar küçük kayıplar meydana gelir (cosphi, kosinüs "phi").

Bir örnek. Direnci rl = 1 ohm olan bir hattaki güç kaybını belirleyin, eğer güç P = 10 kW, bir kez cosphi1 = 0,5'te ve ikinci kez cosphi2 = 0,9'da 400 V'luk bir voltajda iletilirse.

Cevap. Birinci durumda akım I1 = P / (Ucosphi1) = 10/(0,4•0,5) = 50 A.

Güç kaybı dP1 = Az12rl = 502•1 = 2500 W = 2,5 kW.

İkinci durumda, mevcut Az1 = P / (Ucosphi2) = 10/(0,4•0,9) = 28 A.

Güç kaybı dP2 = Az22rl = 282•1 = 784 W = 0,784 kW, yani ikinci durumda güç kaybı sadece cosfi değeri daha yüksek olduğu için 2,5 / 0,784 = 3,2 kat daha küçüktür.

Hesaplama, kosinüs "phi" değeri ne kadar yüksek olursa, enerji kaybının o kadar düşük olduğunu ve yeni tesisler kurarken demir dışı metallerin yerleştirilmesine o kadar az ihtiyaç duyulduğunu açıkça göstermektedir.

"phi" kosinüsünü artırarak üç ana hedefimiz var:

1) elektrik enerjisi tasarrufu,

2) demir dışı metallerin tasarrufu,

3) Jeneratörlerin, trafoların ve genel olarak AC motorların kurulu gücünün maksimum kullanımı.

Son durum, örneğin aynı trafodan daha fazla aktif güç elde etmenin mümkün olduğu gerçeğiyle doğrulanır, cosfi kullanıcılarının değeri ne kadar büyük olursa.Böylece, cosfi1 = 0,7'de anma gücü Sn= 1000 kVa olan bir trafodan aktif gücü elde edebilirsiniz P1 = Снcosfie1 = 1000 • 0,7 = 700 kW ve cosfi2 = 0,95'te R2 = Сncosfi2= 1000 • 0 ,95 = 950 kW.

Her iki durumda da trafo 1000 kVA'ya kadar tamamen yüklenecektir. Asenkron motorlar ve düşük yük transformatörleri fabrikalarda düşük güç faktörünün nedenidir. Örneğin, bir asenkron motor rölantide yaklaşık olarak 0,2'ye eşit cosfixx'e sahipken, sfin = 0,85 nominal gücüne yüklendiğinde.

Daha fazla netlik için, bir asenkron motor için yaklaşık bir güç üçgeni düşünün (Şekil 1, d). Boşta çalışma sırasında endüksiyon motoru, nominal gücün yaklaşık %30'una eşit reaktif güç tüketirken, bu durumda tüketilen aktif güç yaklaşık %15'tir. Bu nedenle, güç faktörü çok düşüktür. Yük arttıkça aktif güç artar ve reaktif güç marjinal olarak değişir ve dolayısıyla cosfi yükselir. Bununla ilgili daha fazla bilgiyi buradan okuyun: Sürücü güç faktörü

Cosfi'nin değerini artıran ana faaliyet tam üretim kapasitesinde çalışmaktır. Bu durumda asenkron motorlar nominal değerlere yakın güç katsayıları ile çalışacaktır.

Güç faktörü iyileştirme faaliyetleri iki ana gruba ayrılır:

1) dengeleme cihazlarının kurulumunu gerektirmez ve her durumda uygundur (doğal yöntemler);

2) dengeleme cihazlarının (yapay yöntemler) kullanımı ile ilgili.

Güç faktörünü artırmak için yoğuşturma ünitesi

Mevcut yönergelere göre birinci grubun faaliyetleri, ekipmanın enerji modunun iyileştirilmesine ve güç faktörünün artmasına yol açan teknolojik sürecin rasyonelleştirilmesini içerir. Aynı önlemler, bazı asenkron motorlar yerine senkron motorların kullanımını içerir (verimliliği artırmak için gerektiğinde asenkron motorlar yerine senkron motorların takılması önerilir).

Ayrıca bu konuyu okuyun: AC güç kaynağı ve güç kayıpları