CCI20111111081

-r v

7

,

o oporze czynnym, których współczynnik mocy cos <p = 1. W tym przypadku moc czynna i pozorna są sobie równe i moc prądnicy jest całkowicie wykorzystana. Jeżeli natomiast ta sama prądnica zasila odbiorniki, których ogólny współczynnik mocy cos <p = 0,8, to przy tych samych wartościach napięcia i natężenia prądu największa moc czynna, jaką może być bez przeszkody obciążona prądnica, wynosi 0,8 S czyli 80% mocy czynnej. Aby otrzymać wówczas większe wartości mocy czynnej, należałoby w odpowiednim stosunku zwiększyć albo natężenie prądu, albo napięcie, co pociągnęłoby za sobą niebezpieczeństwo uszkodzenia prądnicy, ponieważ w przypadku tym zostałyby przekroczone wartości znamionowe bądź to prądu, bądź napięcia.

Obciążenie więc źródeł napięcia prądu przemiennego odbiornikami o małych wartościach współczynnika mocy uniemożliwia całkowite wyzyskanie ich mocy znamionowej. Mały współczynnik mocy powoduje niecałkowite wyzyskanie nie tylko prądnic, lecz również transformatorów, sieci elektrycznej i urządzeń rozdzielczych. Przy małym współczynniku mocy prądu pobieranego przez odbiorniki, źródła napięcia i sieć są obciążone nie tylko mocą czynną, lecz również znaczną moc bierną. Istotnie natężenie prądu w sieci, tzn. w przewodach łączących źródło z odbiornikami, zależy od współczynnika mocy

P

W cos <f

Przy jednakowej mocy czynnej P natężenie prądu będzie najmniejsze, gdy cos cp = 1, przy mniejszych wartościach cos (p natężenie prądu będzie większe. Prąd płynąc w przewodach sieci, w uzwojeniach maszyn i transformatorach powoduje ich grzanie się — czyli straty mocy (RI²) proporcjonalne do kwadratu prądu. Najkorzystniejsze warunki pracy w sieci, rzecz jasna, osiąga się przy największej wartości współczynnika mocy, tzn. gdy cos <p = 1. Składowa bierna prądu jest wówczas równa zeru, prąd w sieci jest prądem czynnym i przenosi jedynie moc czynną.

Na wartość współczynnika mocy wpływa, jak wiemy, charakter obciążenia. Odbiorniki energii elektrycznej, jak silniki elektryczne transformatory, mają znaczną indukcyjność. Współczynnik mocy cos <p indukcyjnych silników elektrycznych przy pełnym ich obcią-162 żeniu waha się w granicach od 0,8 do 0,9, przy mniejszych obciążeniach cos cp maleje, a przy biegu jałowym silników spada nawet do 0,2. Przeciętnie nasze zakłady przemysłowe pracują przy współczynniku mocy około 0,7, a w niektórych większych zakładach cos cp wynosi od 0,35 do 0,6.

Polepszenie cos cp w skali ogólnopaństwowej przynosi olbrzymie oszczędności i umożliwia zmniejszenie kosztów produkcji nie tylko energii elektrycznej, ale w ogóle produkcji przemysłowej. Poprawę współczynnika mocy osiąga się przede wszystkim przez dobór silników elektrycznych i transformatorów odpowiedniej mocy i niedopuszczenie do ich biegu jałowego. Aby poprawić współczynnik mocy, stosuje się niekiedy kondensatory o określonej pojemności, które włącza się równolegle do silników elektrycznych. Po włączeniu kondensatora wymiana energii biem°j zachodzi w obwodzie silnik — kondensator i w ten sposób odciąża sieć, transformatory i prądnice od prądów biernych przenoszących energię bierną.

Małe wartości współczynnika mocy są najczęściej spowodowane przez niedbalstwo zakładów przemysłowych wykorzystujących energię elektryczną. W stosunku rocznym straty na skutek małej wartości cos cp są rzędu kilku miliardów złotych.

Przykład 5.7. Do sieci prądu przemiennego o napięciu 120 V włączono-cewkę o oporze czynnym 5 £2 i biernym indukcyjnym (przy częstotliwości prądu zasilającego f = 50 Hz) 38 Q. Obliczyć pobieraną przez cewkę moc czynną i bierną

Prąd w cewce

y U    120    120 V    .

I = -    = —____= „„    ,, = 3,14 A

^z j/5² + 38²    38,3 1)

Współczynnik mocy prądu w cewce

R 5 ii

cos₉^— = 38^9 ⁼⁰'¹³¹

Moc pozorna prądu

S = UI = 120 V • 3,14 A = 377 VA

Moc czynna prądu

P = UI cos cp = S cos cp = 377 VA • 0,131 = 49,5 W

Mając cos cp = 0,131 za pomocą tablic trygonometrycznych określimy kąt przesunięcia fazowego cp = 82°30' orajz sin cp = 0,99.

u*

163