POLITECHNIKA POZNAŃSKA INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI PRZEMYSŁOWEJ Zakład Podstaw Elektrotechniki |
|||
Laboratorium Podstaw Elektrotechniki
Ćwiczenie nr 4
Temat: Poprawianie współczynnika mocy |
|||
Rok akademicki: II
Wydział Elektryczny
Studia dzienne magisterskie
Nr grupy:
|
Wykonawcy:
1. 2. 3. 4. |
Data |
|
|
|
Wykonania ćwiczenia |
Oddania sprawozdania |
|
|
|
|
|
|
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 |
w |
tg(w) |
Qw |
Qc |
F] |
[V] |
[A] |
[W] |
[VA] |
- |
[0] |
- |
[var] |
[var] |
0 |
40 |
0,39 |
4 |
15,6 |
0,256 |
75,2 |
3,78 |
15,1 |
0 |
|
80 |
0,78 |
13 |
62,4 |
0,208 |
78,0 |
4,70 |
61,1 |
0 |
|
120 |
1,18 |
30 |
141,6 |
0,212 |
77,8 |
4,62 |
138,6 |
0 |
|
150 |
1,46 |
47 |
219,0 |
0,215 |
77,6 |
4,55 |
213,8 |
0 |
10 |
40 |
0,27 |
4 |
10,8 |
0,370 |
68,3 |
2,51 |
10,0 |
5,1 |
|
80 |
0,53 |
13 |
42,4 |
0,307 |
72,1 |
3,10 |
40,3 |
20,8 |
|
120 |
0,80 |
30 |
96,0 |
0,313 |
71,8 |
3,04 |
91,2 |
47,4 |
|
150 |
1,00 |
46 |
150,0 |
0,307 |
72,1 |
3,10 |
142,6 |
71,2 |
20 |
40 |
0,16 |
4 |
6,4 |
0,625 |
51,3 |
1,25 |
5,0 |
10,1 |
|
80 |
0,32 |
13 |
25,6 |
0,508 |
59,5 |
1,70 |
22,1 |
39,0 |
|
120 |
0,48 |
30 |
57,6 |
0,521 |
58,6 |
1,64 |
49,2 |
89,4 |
|
150 |
0,59 |
47 |
88,5 |
0,531 |
57,9 |
1,59 |
74,7 |
139,1 |
30 |
40 |
0,11 |
4 |
4,4 |
0,909 |
24,6 |
0,46 |
1,8 |
13,3 |
|
80 |
0,24 |
13 |
19,2 |
0,677 |
47,4 |
1,09 |
14,2 |
46,9 |
|
120 |
0,37 |
30 |
44,4 |
0,675 |
47,5 |
1,09 |
32,7 |
105,9 |
|
150 |
0,44 |
47 |
66,0 |
0,712 |
44,6 |
0,99 |
46,5 |
167,3 |
40 |
40 |
0,19 |
4 |
7,6 |
0,526 |
58,3 |
1,62 |
6,5 |
8,6 |
|
80 |
0,40 |
13 |
32,0 |
0,406 |
66,0 |
2,25 |
29,2 |
31,9 |
|
120 |
0,62 |
30 |
74,4 |
0,403 |
66,2 |
2,27 |
68,1 |
70,5 |
|
150 |
0,74 |
47 |
111,0 |
0,423 |
65,0 |
2,14 |
100,6 |
113,2 |
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=80V, C=0,10,20,30,40F
U=120V, C=0,10,20,30,40F U=150V, 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 |
80 |
30,4 |
120 |
30,6 |
150 |
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 = 0,11A dla napięcia U=40V).
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
0,78A
Ic
Ic
(C=40)
(C=30)
(C=20)
(C=10)
(C=30)
(C=20)
(C=10)
Ic
(C=40)
(C=40)
(C=30)
(C=30)
(C=20)
(C=20)
(C=10)
(C=10)
1,18A
1,46A
U
U
Ic