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

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)

1,18A

1,46A

U

U

I_c

---