Spkb-optics.ru

СПКБ Оптик
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Коэффициент мощности бытовые розетки

Коэффициент мощности cos φ: определение, назначение, физический смысл

Коэффициент мощности – это скалярная физическая величина, показывающая насколько рационально потребителями расходуется электрическая энергия. Другими словами, коэффициент мощности описывает электроприемники с точки зрения присутствия в потребляемом токе реактивной составляющей.

В этой статье мы рассмотрим физическую сущность и основные методы определения cos φ.

  1. Математически cos φ
  2. Повышение коэффициента мощности
  3. Повышение cos φ преследует 3 основные задачи:
  4. Основные способы коррекции cos φ

Коэффициент мощности косинус фи — наглядное объяснение простыми словами.

Многие из вас наверняка видели на электроинструментах, двигателях, а также люминесцентных лампах, лампах ДРЛ, ДНАТ и других, такие надписи как косинус фи — cos ϕ.

Однако люди далекие от электротехники и позабывшие школьные уроки физики, не совсем понимают, что же означает данный параметр и зачем он вообще нужен.

Предположим перед вами есть 2 проводника. Один из этих проводников имеет потенциал. Не суть важно какой именно — отрицательный (минус) или положительный (плюс).

У другого провода вообще нет никакого потенциала. Соответственно между этими двумя проводниками будет разность потенциалов, т.к. у одного он есть, а у другого его нет.

Если вы соедините кончики двух проводов не непосредственно между собой, а через лампочку накаливания, то через ее вольфрамовую нить начнет протекать ток. От одного провода к другому.

На первый взгляд может показаться, что лампочка загорается моментально. Однако это не так. Ток проходя через нить накала, будет нарастать от своего нулевого значения до номинального, какое-то определенное время.

В какой-то момент он его достигает и держится на этом уровне постоянно. То же самое будет, если подключить не одну, а две, три лампочки и т.д.

А что случится, если вместе с лампой последовательно включить катушку, намотанную из множества витков проволоки?

Изменится ли как-то процесс нарастания тока? Конечно, да.

Данная катушка индуктивности, заметно затормозит время увеличения тока от нуля до максимума. Фактически получится, что максимальное напряжение (разность потенциалов) на лампе уже есть, а вот ток поспевать за ним не будет.

Его нарастание слишком медленное. Из-за чего это происходит и кто виноват? Виноваты витки катушки, которые оказывают влияние друг на друга и тормозят ток.

Если у вас напряжение постоянное, например как в аккумуляторах или в батарейках, ток относительно медленно, но все-таки успеет дорасти до своего номинального значения.

А далее, ток будет вместе с напряжением идти, что называется «нога в ногу».

А вот если взять напряжение из розетки, с переменной синусоидой, то здесь оно не постоянно и будет меняться. Сначала U какое-то время положительная величина, а потом — отрицательная, причем одинаковое по амплитуде. На рисунке это изображается в виде волны.

Эти постоянные колебания не дают нашему току, проходящему сквозь катушку, достигнуть своего установившегося значения и догнать таки напряжение. Только он будет подбираться к этой величине, а напряжение уже начинает падать.

Причем, чем больше в катушке намотано витков, тем большим будет это самое запаздывание.

Как же это все связано с косинусом фи — cos ϕ?

Читать еще:  Хатсан страйкер эйдж розетка

А связано это таким образом, что данное отставание тока измеряется углом поворота. Полный цикл синусоиды или волны, который она проходит от нуля до нуля, вместив в себя максимальное и минимальное значение, измеряется в градусах. И один такой цикл равен 360 градусов.

Применение расчета энергопотребления на практике

Рассмотрим примеры того, как можно рассчитать киловатты, потребленные за определенный период времени, тем или иным энергоприемником (энергоприемниками).

Пример 1. Рассчитать месячное электропотребление профессионального фена при личном ежедневном его использовании.

Фены, которые используют профессиональные парикмахеры обладают внушительной мощностью. Допустим, номинальная мощность нашего устройства 2000 Вт. При этом пользуется им один человек и тратит на сушку и укладку волос с его помощью около 10 минут в день. Поскольку в задании нет конкретной информации, о том, сколько длится расчетный месяц, используем усредненное количество дней – 30,4. Таким образом, имеем следующее решение рассматриваемой задачи:

Пример 2. Рассчитать годовое электропотребление в комнате, в которой находятся и периодически эксплуатируются следующие предметы электрической техники: телевизор, кондиционер, ноутбук.

При этом телевизор владелец комнаты смотрит только утром, собираясь на работу, и вечером за ужином – итого 1,5 часа в день. За ноутбуком он работает по вечерам – около 2 часов в день. Кондиционер используется исключительно для охлаждение воздуха в летний период, при этом достаточно жаркими для этого выдаются в общей сложности только 3 недели.

В век тотальной визуализации

Исходя из вышеизложенного, имеем:

Важно! Следует иметь в виду, что далеко не каждое энергопринимающее устройство работает на полную мощность в том или ином режиме. В частности, кондиционер или холодильный агрегат, установленные на небольшое охлаждение будут потреблять мощность, которая окажется ниже заявленной.

cosφ | Советы электрика

Мне много приходит писем от моих читателей и посетителей сайта, спрашивают совета, интересуются как лучше поступить в том или ином случае когда возникают затруднения в электрике для дома.

Частенько задают вопросы и по теории электротехники. Я конечно не профессор и досконально всего не знаю по теории, но в свое время у меня были хорошие преподователи по ТОЭ и хорошо “вдолбили” мне базовые знания, да я особо и не сопротивлялся)))

Поэтому на несложные вопросы могу ответить что и делаю сейчас.

В одном из писем меня спрашивают: “Почему у ассинхронного двигателя на холостом ходу низкий косинус фи?”

Потому что вся энергия, которую двигатель забирает из сети расходуется на 99% на создание магнитного поля внутри движка- намагничивание статора, создание вращающегося магнитного поля, в роторе наводится ЭДС, происходит сцепление двух магнитных полей и т.д.

Это- реактивная энергия.

Вспомним формулу косинуса фи:

По сути косинус фи (cosφ) служит показателем потребления реактивной энергии.

Сosφ показывает соотношение активной мощности к полной.

Если активная энергия (Р) расходуется на создание полезной работы, например электродвигатель приводит в движение вал токарного станка, то реактивная энергия (Q) расходуется только на создание магнитного поля.

На холостом ходу значение полезной (активной) мощности близко к нулю, а следовательно и значение косинуса фи- минимальное.

Читать еще:  Европейская розетка по английскому

В номинальном режиме работы электродвигателя, когда к его валу подключена соответствующая наргузка, его cosφ=0,75÷0,95.

На холостом ходу- cosφ=0,08÷0,15

Поэтому и выбирают электродвигатель так, что бы он соответствовал мощности нагрузки, иначе КПД у двигателя будет низким и cosφ тоже, что приводит к излишним тратам электроэнергии.

Приведу пример: никто не будет подключать на бытовой наждак трехфазный двигатель мощностью 30 кВт если можно обойтись движком на 1-1,5кВт.

Если это сделать то такой мощный двигатель будет работать вхолостую и потреблять при этом большой ток на создание электромагнитного поля. При этом он будет зря нагружать сеть питания реактивным током, что в свою очередь приводит к увеличению потерь в проводах линии ВЛ.

Поэтому cosφ у электродвигателя должен быть максимальным.

Затраты электроэнергии меньше – света больше

При выборе лампочек для замены в системе освещения (люстрах, бра, фонарях, прожекторах и других видах светильников) нужно учитывать не просто мощность, но также и ее удельный коэффициент. Это особенно актуально при большом числе приборов освещения, а также в тех случаях, когда требуется снизить затраты на электроэнергию, при этом сохранив силу светового излучения, а в некоторых случаях и увеличив его. Для этого рассмотрим наглядное соотношение параметров для разных светоисточников.

Таблица соответствий показателя светового потока различных светоисточников

В таблице наглядно показано, сколько электроэнергии будет потребляться для обеспечения заданного светового излучения при использовании светильников различного типа, в том числе светодиодных.

Лампа накала, мощность, Вт

Люминесцентный, мощность, Вт

Примеры расчета сечения кабеля по мощности.

К примеру, для трёхфазной нагрузки в 15 кВ необходимо использовать медный провод (прокладка по воздуху). Как же рассчитать необходимое сечение кабеля по мощности? Сперва вычисляется токовая нагрузка, исходя из данной мощности. Для трёхфазного кабеля применяется 2 формула: I = P / √3 • 380 = 22.8 ≈ 23 А. Однако, согласно ГОСТ 31996—2012, в том случае, когда применяется четырёхжильный кабель, значение тока необходимо умножить на коэффициент 0.93. I = 0.93 * 27 = 25 A. Из расчётов выходит, что для данного случая, можно взять медный провод с сечением 2.5 мм2 (согласно ГОСТ).

К сожалению, многие производители выпускают кабели с заниженным сечением по мощности, поэтому в этой статье рекомендуется взять кабель с большим запасом. Для рассмотренного случая рекомендованное сечение провода будет составлять приблизительно 4 мм2.

Необходимо помнить, что большинство пожаров происходят из-за использования некачественной электропроводки. Такую продукцию частенько выпускают многие малые предприятия, чтобы сэкономить на производстве. Из-за этого своё предпочтение лучше отдавать той продукции, которая произведена согласно нормативам ГОСТ крупными предприятиями.

Какой провод лучше использовать для проводки медный или алюминиевый?

В настоящее время, наибольшей популярностью пользуются медные провода. Такие кабели, в сравнении с алюминиевыми, обладают следующими преимуществами:

1) медь прочнее, мягче, в местах перегибов не ломается;

2) медь меньше подвержена коррозии и окислению;

3) медный провод выдерживает большую токовую нагрузку.

Главный недостаток медных проводов – это цена. В среднем их стоимость выше в 3-4 раза. Несмотря на это, медные провода являются более распространёнными и популярными.

Читать еще:  Переходник для автомобильного пылесоса для розетки

Происхождение единицы измерения киловатт/час

Интенсивное изучение электричества учёными Европы началось примерно в XVII веке, тогда же были сделаны основополагающие открытия, положившие началу и развитию такой науки, как электротехника. Шотландский инженер, изобретатель-механик (1736–1819 г.г.) Джеймс Уатт ввёл в обиход первую единицу мощности — лошадиную силу.

Портрет Джеймса Уатта:

В 1782 году Британская ассоциация инженеров присвоила фамилию учёного единице измерителя мощности — Ватт. Нужно иметь в виду, что на русском языке английская буква «W» имеет двойное прочтение, как «В» или «Уа». Поэтому фамилию изобретателя читаем Уатт, а единицу измерения — Ватт. В 1889 году единица измерения получила мировое признание. Лишь в 1960 году «Ватт» официально вошёл в международную систему СИ, как измеритель мощности любого вида энергии, будь-то она тепловой, механической или электрической.

Расход электроэнергии, потреблённой за определённый промежуток времени, измеряют в Вт/ч. Чтобы сократить количество символов при обозначении мощности потребления электроприбором электроэнергии, была введена в обиход такая единица, как киловатт/час — кВт/ч (1000 Вт/ч).

Расчёт электропроводки и средств защиты сети и приборов

Таблицы мощностей бытовых электрических приборов необходимы для расчета общей нагрузки в доме и проектирования схемы электропитания. Исходя из предполагаемой общей нагрузки и нагрузки по каждой линии питания необходимо выбрать правильное сечение проводов и правильные номиналы автоматических выключателей, автоматических защитных устройств, устройств защиты от скачков напряжения. Сечение проводов необходимо выбирать, исходя из значения максимальной нагрузки по каждой линии проводки.

Таблица расчёта сечения провода по электрической нагрузке при напряжении 220 Вольт

Сечение медного проводаМаксимальная нагрузка (ток)Максимальная нагрузка (мощность)
11,5 кв. мм19 А4,1 кВт
22,5 кв. мм27 А5,9 кВт
34 кв. мм38 А8,3 кВт
46 кв. мм46 А10,1 кВт

При выборе автоматических выключателей следует использовать значение максимальной предполагаемой нагрузки по каждой линии. Однако использовать автоматические выключатели «автоматы» заведомо большей мощности не следует, так при этом падает их эффективность.

При выборе мощности устройства для защиты от скачков напряжения требуется использовать значение максимальной нагрузки одновременно включенных электрических приборов. При этом следует использовать значение полной мощности приборов, то есть значение мощности с учётом реактивной нагрузки. Возможно также использование устройств локальной защиты приборов и оборудования как включаемых в розетку, так и устанавливаемых в электрический щит. Подробнее о таких устройствах в разделе Защита от скачков напряжения.

При выборе стабилизатора напряжения для всего дома надо использовать значение максимальной нагрузки одновременно включенных электрических приборов. При этом берется значение полной мощности приборов, то есть значение мощности с учетом реактивной нагрузки. Подробнее о таких устройствах в разделе Стабилизаторы напряжения.

При выборе стабилизатора напряжения для отдельного электрического прибора надо учитывать значение полной мощности прибора, то есть значение мощности с учетом реактивной нагрузки. Подробнее о таких устройствах в разделе Стабилизаторы напряжения. Значение полной мощности бытового прибора следует определить по данным технических паспортов на изделия или произвести специальный расчет.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector