Poprawa współczynnika mocy

Współczynnik Mocy= cosϕ

ϕ- kąt przesunięcia fazowego między napięciem a prądem

Schemat zastępczy najczęściej występującej grupy odbiorników energii elektrycznej to obwód złożony z rezystora R i cewki L.
środki poprawy wsp. Mocy:
-Naturalne (właściwy dobór mocy silników asynchronicznych, wyłączanie silników, spawarek, transformatorów itp. Pracujących na biegu jałowym),

-Sztuczne (kompensacja mocy biernej indukcyjności przez równoległe włączenie do odbiorników indukcyjnych urządzenia pobierającego moc bierną pojemnościową. Kondensator lub kompensator asynchroniczny),

I₁- Prąd pobierany

I_1cz- składowa czynna

I_1b- składowa bierna

I_k- prąd bierny pojemnościowy pobierany przez kondensator

_k = jωC ∖ n

Pomiar mocy czynnej.

- Układ jednofazowy

-układ 3 fazowy czteroprzewodowy

Moc czynna jest sumą z 3 watomierzy

-układ 3 fazowy symetryczny

Jeden watomierz podłączony jak wyżej, obojętnie do której fazy, moc mnożymy razy 3

-układ trójprzewodowy

Wskazania watomierzy dodajemy. Jeżeli wskazówka watomierza odchyla się w przeciwną stronę należy przełączyć jego zaciski prądowe lub napięciowe i traktować wskazania jako ujemne.

Schemat zastępczy transformatora w stanie jałowym

I_Fe- Prąd związany ze stratami w rdzeniu

I_µ- Prąd magnesujący

I_o- Całkowity prąd stanu jałowego

_o = _Fe + _μ

E₁- Siła elektromotoryczna obw. Pierwotnego

R_Fe- Rezystancja odwzorowują straty mocy w rdzeniu

X_µ- Reaktancja główna transformatora

U₁- Napięcie zasilające obw. Pierwotny

Schemat zastępczy transformatora w stanie obciążonym

I_Fe- Prąd związany ze stratami w rdzeniu

I_µ- Prąd magnesujący

I_o- Prąd stanu jałowego

R_Fe- Rezystancja odwzorowują straty mocy w rdzeniu

X_µ- Reaktancja główna transformatora

Z_odb- impedancja odbiornika

ϑ- przekładnia transformatora

I₁- Prąd obwodu pierwotnego ₁ = ₀ + ₂^′

E₁- Siła elektromotoryczna obw. Pierwotnego

U₁- Napięcie zasilające obw. Pierwotny

I₂- Prąd obwodu wtórnego

E₂- Siła elektromotoryczna obw. wtórnego

U₂- Napięcie zasilające obw. wtórny

Symbole oznaczone prim- wielkości występujące w obw. Wtórnym przeliczone na stronę uzwojenia pierwotnego

Schemat zastępczy transformatora w stanie zwarcia

R₁ R₂- rezystancje uzwojeń

X₁ X₂- reaktancje rozproszeniowe

I_1n- prąd znamionowy

U₂- napięcie zwarcia

U_1n- napięcie znamionowe

E₁- Siła elektromotoryczna obw. Pierwotnego

Symbole oznaczone prim- wielkości występujące w obw. Wtórnym przeliczone na stronę uzwojenia pierwotnego

Straty mocy w transformatorach

Straty mocy czynnej można w przybliżeniu ograniczyć do strat mocy w rdzeniu ΔP_Fe oraz strat mocy w uzwojeniu ΔP_Cu .

ΔP_Fe=P_h+P_w

ΔP_h- straty histerezowe związane z cykliczny przemagnesowywaniem rdzenia

P_h=k_hB_m²f

k_h- współczynnik proporcjonalności zależny od materiału rdzenia

B_m- amplituda indukcji magnetycznej

f- częstotliwość prądu

ΔP_w­- straty może związane z indukowaniem się i przepływaniem prądów wirowych

Aby je ograniczyć:

-rdzenie wykonuje się z wielu cienkich blach odizolowanych od siebie

-blachy wykonuje się ze stali zawierającej dużo krzemu co znacznie zwiększa rezystywność

$$\mathbf{}\mathbf{P}_{\mathbf{w}}\mathbf{=}\mathbf{k}_{\mathbf{w}}\frac{\mathbf{B}_{\mathbf{m}}^{\mathbf{2}}\mathbf{f}^{\mathbf{2}}\mathbf{d}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{\rho}}$$

k_w- współczynnik proporcjonalności zależny od materiału rdzenia

d- grubość blach

B_m- amplituda indukcji magnetycznej

f- częstotliwość prądu

d- grubość blach

ρ- rezystywność blach

Straty mocy w uzwojeniach związane są z przepływem prądów przez uzwojenia pierwotne (indeks 1) oraz wtórne (indeks 2)

P_Cu=I₁²R₁+I₂²R₂

Zasada działania silnika indukcyjnego

Zasadę tą można przedstawić na uproszczonym modelu silnika, złożonym ze stojana, w którym układ cewek zasilany z sieci trójfazowej wytwarza pole magnetyczne wirujące, i wirnika którym jest przymocowana do ułożyskowej osi ruchomej cewka mająca uzwojenie zwarte. Symbolicznie przedstawiona jako cewka o jednym zwoju – ramka. Gdy pole magnetyczne wirujące z prędkością kątową ω_p zbliża się z prędkością liniową v_p do początkowo nieruchomej ramki, wskutek zmiany tego pola magnetycznego w prętach ramki równoległych do osi obrotu indukują się siły elektromotoryczne. Pole przecina pręty ramki z prędkością v_p, więc wartość chwilowa siły elektromotorycznej indukowanej w pręcia ramki równoległym do obrotu:

e = Blv

B- wartość indukcji magnetycznej

l- długość pręta równoległego do osi

v- względna prędkość pręta ramki
Kierunek i zwrot siły F można wyznaczyć z reguły prawej dłoni, jednak aby użyć reguły należy zmienić układ odniesienia zakładając że poruszamy się razem z polem magnetycznym. Dłoń układamy tak, że linie pola magnetycznego wchodzą do niej a kciuk ustawiony prostopadle do wyprostowanych palców wskazuje kierunek i zwrot ruchu pręta v (przeciwnego do v_p).4 wyprostowane palce wskazują zwrot i kierunek siły elektromotorycznej indukowanej w pręcie równoległym do osi obrotu (na rysunku X- wektor zwrócony do kartki, ●- wektor zwrócony od kartki).

Siła powoduje że w zamkniętej ramce płynie prąd elektryczny (i). Powoduje on, że na każdy pręt działa zgodnie z prawem Ampere’a siła elektrodynamiczna:

F = Bil

B- wartość indukcji magnetycznej

i- prąd indukowany w ramce

l- długość pręta równoległego do osi

Kierunek i zwrot siły elektrodynamicznej wyznacza się z reguły lewej dłoni. Linie pola magnetycznego wchodzą do dłoni, cztery palce wskazują kierunek płynącego prądu w pręcie a kciuk ustawiony prostopadle do palców wskazuje zwrot i kierunek siły elektrodynamicznej.

Budowa silnika indukcyjnego

Silnik składa się z części mechanicznej- stojana i wirnika. Rdzeń magnetyczny stojana umieszczony jest w kadłubie stalowym żeliwnym lub aluminiowym. Jest wykonany w kształcie pierścienia z pakietu blach ferromagnetycznych odizolowanych od siebie. Na wewnętrznej powierzchni pierścienia znajdują się symetrycznie rozmieszczone żłobki w których znajdują się cewki wytwarzające wirujące pole magnetyczne. Rdzeń wirnika ma kształt walca wykonanego z pakietu blach ferromagnetycznych odizolowanych od siebie. Na powierzchni walca wzdłuż wału znajdują się żłobki w których w silniku pierścieniowym umieszczone są cewki trójfazowe których końce połączone są z trzema pierścieniami ślizgowymi umieszczonymi na wale, są one odizolowane od siebie i od wału. Do pierścieni przylegają szczotki połączone z zaciskami na tabliczce zaciskowej silnika. Umożliwia to włączenie do obwodu wirnika urządzeń rozruchowych i regulacyjnych. W silniku klatkowym w żłobkach rdzenia wirnika znajdują się pręty zwarte pierścieniami czołowymi. Zazwyczaj nie są one izolowane od rdzenia.

Prawo Coulomba

Siła F oddziaływania dwóch ładunków punktowych

$$\mathbf{F =}\frac{\mathbf{Q}_{\mathbf{1}}\mathbf{Q}_{\mathbf{2}}}{\mathbf{4}\mathbf{\text{πε}}\mathbf{r}^{\mathbf{2}}}$$

Q₁, Q₂- ładunki punktowe [C]- Kulomb

r- odległość ładunków od siebie [m]

ε- przenikalność elektryczna ośrodka

ε=ε_rε₀

ε_r- względna przenikalność elektryczna ośrodka

ε₀- przenikalność elektryczna próżni

Siła elektrodynamiczna

Działa na przewodnik w polu magnetycznym

F = BIlsinα

B- indukcja magnetyczna

I- natężenie prądu

l- długość przewodnika

α- kąt między kierunkiem przepływy prądu a kierunkiem linii pola magnetycznego

Kierunek i zwrot siły elektrodynamicznej określa reguła lewej dłoni