POLITECHNIKA POZNAŃSKA INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI PRZEMYSŁOWEJ Zakład Podstaw Elektrotechniki
Laboratorium Podstaw Elektrotechniki   Ćwiczenie nr 4   Temat: Poprawianie współczynnika mocy
Rok akademicki: I   Wydział Elektryczny   Studia zaoczne inżynierskie   Nr grupy: 2	Wykonawcy:   1. Łukasz Drankiewicz 2. Mateusz Grzybowski 3. Marcin Szyszyński 4. Marcin Kowalkowski 5. Marcin Kmiecik	Data
				Wykonania ćwiczenia	Oddania sprawozdania
				03.06.2012	09.06.2012
				Ocena:
Uwagi:

1. Wiadomości podstawowe:

Duża ilość odbiorników energii elektrycznej posiada charakter indukcyjny. Typowymi odbiornikami tego rodzaju są, między innymi, odbiorniki przemysłowe (np. silniki) oraz instalacje oświetleniowe z lampami wyładowawczymi. Współczynnik mocy (
) takich układów wynosi przeciętnie 0,5-0,6. Jest to wartość stanowczo za mała, dlatego w praktyce dążymy do częściowej poprawy współczynnika mocy.

Urządzenia służące temu celowi noszą nazwę urządzeń kompensacyjnych - są to najczęściej baterie kondensatorów, które łączy się z grupą odbiorników zawsze równolegle, choć teoretycznie istnieje możliwość łączenia szeregowego.

2. Przebieg ćwiczenia

 

2.1. Wyznaczanie współczynnika mocy układu przed i po kompensacji

 

2.1.1 Schemat połączeń:

2.1.2 Tabela wyników:

C	z pomiarów				z obliczeń
		U	I	P	S	cos	sinφ	w	tg(w)	Qw	Qc	Ic
F]	[V]	[A]	[W]	[VA]	-	-	[^0]	^-	[var]	[var]	[A]
0	40	0,39	2	15,6	0,128		75,2	3,78	15,1	-	0,12
		50	0,47	4	23.5	0,170		78,0	4,70	61,1	-	0,12
		60	0,56	6	33.6	0,178		77,8	4,62	138,6	-	0,12
		70	0,65	9	45.5	0,197		77,6	4,55	213,8	-	0,12
	10	40	0,26	2	10,4	0,192		68,3	2,51	10,0	5,1	0,17
		50	0,32	4	16	0,250		72,1	3,10	40,3	20,8	0,2
		60	0,39	6	23,4	0,256		71,8	3,04	91,2	47,4	0,22
		70	0,45	9	31,5	0,285		72,1	3,10	142,6	71,2	0,25
	20	40	0,15	2	6	0,333		51,3	1,25	5,0	10,1	0,27
		50	0,19	4	9,5	0,421		59,5	1,70	22,1	39,0	0,33
		60	0,23	6	13,8	0,434		58,6	1,64	49,2	89,4	0,39
		70	0,26	9	18,2	0,494		57,9	1,59	74,7	139,1	0,45
	30	40	0,1	2	4	0,500		44,6	0,99	46,5	167,3	0,39
		50	0,12	4	6	0,666		47,5	1,09	32,7	105,9	0,48
		60	0,14	6	8,4	0,714		47,4	1,09	14,2	46,9	0,57
		70	0,17	9	11,9	0,756		24,6	0,46	1,8	13,3	0,66
	40	40	0,16	2	6,4	0,312		58,3	1,62	6,5	8,6	0,51
		50	0,21	4	10,5	0,380		66,0	2,25	29,2	31,9	0,64
		60	0,25	7	15	0,466		66,2	2,27	68,1	70,5	0,76
		70	0,29	9	20,3	0,443		65,0	2,14	100,6	113,2	0,89

W przeprowadzonym ćwiczeniu pod uwagę brane były wzory:

- moc pozorna odbiornika:

- moc czynna odbiornika:

- moc bierna pobrana przez odbiornik przy braku kompensacji:

- wypadkowa moc bierna:

,

gdzie: - kąt miedzy prądem a napięciem po kompensacji

- moc bierna pobrana przez kondensator kompensujący (przy założeniu ):

2.2. Wykresy wskazowe:

U=40V, C=0,10,20,30,40F U=50V, C=0,10,20,30,40F

U=60V, C=0,10,20,30,40F U=70V, C=0,10,20,30,40F

3. Wartość pojemności potrzebnej do całkowitej kompensacji dla poszczególnych wartości napięć zasilania:

Obliczmy zatem (teoretyczną) pojemność pełnej kompensacji ze wzoru:

U	C
[V]	F]
40	30,1
50	30,4
60	30,6
70	30,3

4. Wnioski:

Wraz ze wzrostem pojemności dołączanego kondensatora kompensującego, a co się z tym wiąże - zwiększaniem współczynnika mocy ( - rośnie, - maleje) maleje prąd pobierany przez układ ze źródła. Maleje jednak tylko do czasu, gdy nie zostanie przekroczona pewna wartość pojemności kondensatora kompensującego, dla której zachodzi najlepsza kompensacja. W naszym ćwiczeniu była to wartość zbliżona do ok. 30 [μF] a prąd pobrany ze źródła osiągnął minimalną wartość (I = 0,17A dla napięcia U=70V).

Po przekroczeniu tej wartości układ znajdować się będzie w stanie przekompensowania, co dokładnie widać w przedstawionej tabelce.

Moc bierna pobierana przez układ w czasie kompensacji również maleje na rzecz rosnącej mocy biernej wytworzonej na kondensatorze kompensującym, a po przekroczeniu najlepszej kompensacji zaczyna znowu rosnąć. Suma mocy biernej układu i mocy biernej kondensatora kompensującego ma wartość stałą. Przy braku kompensacji moc bierna układu osiąga maksymalną wartość.

U

0,39A

(C=40)

U

0,47A

I_c

I_c

(C=40)

(C=30)

(C=20)

(C=10)

(C=30)

(C=20)

(C=10)

I_c

(C=40)

(C=40)

(C=30)

(C=30)

(C=20)

(C=20)

(C=10)

(C=10)

0,56A

0,65A

U

U

I_c

---