Меню

Измерение cos переменного тока



Измерение коэффициента мощности в цепях переменного тока

date image2015-04-08
views image3439

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Значения коэффициента мощности электрических установок переменного тока различны. Электрические лампы обладают, главным образом, активным сопротивлением, поэтому при их включении сдвиг фаз между током и напряжением практически отсутствует. Следовательно, для осветительной нагрузки коэффициент мощности можно считать равным единице. Коэффициент мощности для двигателей переменного тока зависит от нагрузки. При номинальной расчетной нагрузке двигателя cos? = 0,8-0,9, а у крупных двигателей даже выше. При недогрузке двигателей коэффициент мощности их резко снижается (при холостом ходе cos ? = 0,25-0,3).

Повышение коэффициента мощности. Cos ? повышают различными способами. Основной из них — включение параллельно приемникам электрической энергии специальных устройств, называемых компенсаторами. В качестве последних чаще всего используют батареи конденсаторов (статические компенсаторы), но могут быть применены также и синхронные электрические машины (вращающиеся компенсаторы).

Способ повышения cos ? с помощью статического компенсатора (рис. 202, а) называют компенсацией сдвига фаз, или компенсацией реактивной мощности. При отсутствии компенсатора от источника к приемнику, содержащему активное и индуктивное сопротивления, поступает ток i1который отстает от напряжения и на некоторый угол сдвига фаз ?1. При включении компенсатора Хспо нему проходит ток ic, опережающий напряжение и на 90°. Как видно из векторной диаграммы (рис. 202,б), при этом в цепи источника будет проходить ток i

Для полной компенсации угла сдвига фаз ?, т. е. для получения cos ? =1 и минимального значения тока Imin, необходимо, чтобы ток компенсатора Iс был равен реактивной составляющей I1p = I1 sin ?1тока I1.
При включении компенсатора 5 (см. рис. 200,б) источник 1 и электрическая сеть разгружаются от реактивной энергии 3, так как она циркулирует уже по цепи «приемник — компенсатор». Благодаря этому достигаются существенное повышение использования генераторов переменного тока и электрических сетей и уменьшение потерь энергии, возникающих при бесполезной циркуляции реактивной энергии между источником 1 и приемником 4.

Рис. 202. Схема, иллюстрирующая способ повышения cos ? с помощью компенсатора (а), и векторная диаграмма (б)

Компенсатор в этом случае выполняет роль генератора реактивной энергии, так как токи Iсв конденсаторе и I в катушке индуктивности (см, рис. 202,б) направлены навстречу один другому (первый опережает по фазе напряжение на 90°, второй отстает от него на 90°), вследствие чего включение компенсатора уменьшает общий реактивный ток Iр и сдвиг фаз между током I и напряжением U. При надлежащем подборе реактивной мощности компенсатора можно добиться, что вся реактивная энергия 3 (см. рис. 200,б), поступающая в приемник 4, будет циркулировать внутри контура «приемник — компенсатор», а генератор и сеть не будут участвовать в ее передаче. При этих условиях от источника 1 к приемнику 4 будет передаваться только активная мощность 2, т. е. cos ? будет равен единице.

В большинстве случаев по экономическим соображениям в электрических установках осуществляют неполную компенсацию угла сдвига фаз и ограничиваются значением cos ? = 0,95.

Измерение коэффициента мощности
Для прямого измерения cos φ и фазы применяются специальные электроизмерительные приборы — фазометры.

При отсутствии таких приборов коэффициент мощности можно определить косвенным методом по показаниям трех приборов :амперметра, вольтметра и ваттметра. Тогда в однофазной цепи
cos φ = P / (U х I),
где Р, U, I — показания ваттметра, вольтметра и амперметра, соответственно.
В симметричной трехфазной цепи
cos φ = Pw / (√3 х Uл х Iл);
где Pw – активная мощность трехфазной системы,
Uл, Iл – соответственно линейные напряжение и ток.
В симметричной трехфазной цепи значение коэффициента мощности можно определить также по показаниям двух ваттметров Pw1 и Pw2 по формуле

Коэффициент мощности величина не постоянная, он зависит от характера и величины нагрузки. Для асинхронного двигателя изменение нагрузки от нуля до номинальной приводит к изменению cos φ от 0,1 на холостом ходу до 0,86 — 0,87 при номинальной нагрузке. Для практических целей расчета мощности компенсирующих устройств в электрических сетях используют средневзвешенный коэффициент мощности за некоторый интервал времени — сутки или месяц. Для этого за рассматриваемый период снимают показания счетчиков активной и реактивной энергии Wa и Wр и расчитывают средневзвешенный коэффициент мощности по формуле

Компенсация реактивной мощности
Для уменьшения потерь, устранения перегрузок трансформаторов и линий электропередач прибегают к искусственному повышению коэффициента мощности электрических установок путем компенсации реактивной мощности непосредственно у потребителей с помощью батарей статических конденсаторов.

Энергетическая диаграмма, иллюстрирующая передачу электрической энергии между генератором Г и потребителем Д, потребляющим активную и реактивную энергию. а) — при отсутствии компенсатора, б) — при наличии его (батарея статических конденсаторов С) . Синим цветом показано поток активной энергии, красным – реактивной.

Источник

Косинус фи (cos φ) — Коэффициент мощности

На шильдиках двигателей и некоторых других устройств можно видеть непонятный параметр косинус фи (cos φ). Что этот параметр означает, в данной статье коротко объясняется, что это такое.
Косинус фи (cos φ) часто называют «Коэффициент мощности». Это почти одно и то же при правильной синусоидальной форме тока.
Иногда для обозначения коэффициента мощности используется λ, эту величину выражают в процентах, или PF.

Условные обозначения

P — активная мощность S — полная мощность Q — реактивная мощность, U — напряжение I — ток.

Что такое Косинус фи (cos φ) — «Коэффициент мощности»

Косинус фи (cos φ) это косинус угла между фазой напряжения и фазой тока.
При активной нагрузке фаза напряжения совпадает с фазой тока, φ (между фазами) равен 0 (нулю). А как мы знаем cos0=1. То есть при активной нагрузке коэффициент мощности равен 1 или 100%.

Активная нагрузка

Фаза тока и напряжения совпадают косинус фи = 1

При емкостной или индуктивной нагрузке фаза тока не совпадает с фазой напряжения. Получается «сдвиг фаз».
При индуктивной или активно-индуктивной нагрузке (с катушками: двигатели, дросселя, трансформаторы) фаза тока отстает от фазы напряжения.
При емкостной нагрузке (конденсатор) фаза тока опережает фазу напряжения
А почему тогда косинус фи (cos φ) это тоже самое что коэффициент мощности, да потому что S=U*I.
Посмотрите на графики ниже. Здесь φ равно 90 косинус фи (cosφ)=0(нулю).

Емкостная нагрузка

Сдвиг фаз то отстает от напряжения

Индуктивная нагрузка

Сдвиг фаз, фаза тока опережает фазу напряжения

Попытаемся вычислить мощность для простоты возьмем максимальное значение напряжения равное 1(100%) в этот момент ток равен 0(нулю) соответственно их произведение, то есть мощность равны 0(нулю). И наоборот когда ток максимальный напряжение равно нулю.
Получается что полезная, активная мощность равна 0(нулю).

Коэффициент мощности это соотношение полезной активной мощности к полной мощности, то есть cosφ=P/S.

Треугольник мощностей

Посмотрите на треугольник мощностей. Вспомним тригонометрию (это что то из математики) вот здесь то она нам и пригодится.

Q =U x I x sin φ

На практике. Если подключить асинхронный двигатель в сеть без нагрузки, в холостую. Напряжение вроде как есть, ток, если замерить тоже есть, при этом ни какой полезной работы не совершается. Соответственно активная мощность минимальна.
Если на двигателе увеличить нагрузку то сдвиг фаз начнет уменьшаться и соответственно косинус фи (cos φ) будет увеличиваться, а с ним и активная мощность.

К счастью счетчики активной мощности фиксируют соответственно только активную мощность. И нам не приходится переплачивать за полную мощность.

Однако у реактивной мощности есть большой минус она создает бесполезную нагрузку на электрическую сеть из-за этого образуются потери.

Комментарии и отзывы

Косинус фи (cos φ) — Коэффициент мощности : 23 комментария

Я у себя на даче подключил к сети ГИГАНТСКУЮ батарею конденсаторов из старых люминисцентных светильников и счётчик у меня практически не крутится. Реактивная нагрузка компенсирует активную (чайники, обогреватели, лампочки и т.п.). И никто не докапается, пломбы на счётчике не сорваны, незаконных подключений нет, а розетка – моя, что хочу, то туда и включаю. К сожалению, этот фокус не проходит с электронными счётчиками, которые повсеместно ставят в Москве.

Читайте также:  Электробезопасность виды поражения человека электрическим током

mankubus – так какую- же ёмкость вы подключили к сети? (P.s у меня просто еще не эллектронный счетчик – вот и хочу поэксперементировать! )
Спасибо

расход электроэнергии зависит от емкости(микрофарат) конденсатора?

Графики перепутаны. На графике “Емкостная нагрузка” должно быть написано: “Индуктивная нагрузка”, и наоборот на графике “Индуктивная нагрузка” должно быть указано “Емкостная нагрузка”. Грамотеи, на весь рунет “прославились”.

Ну и горе электрик ты, чайники, обогреватели, лампочки это активная нагрузка, тогда откуда берется реактивная ? из воздуха индуцируется ? Тогда же весь мир не платил бы за электричество. Лапшу на уши не вешай людям )))

Здравстуйте. на одном из фидеров после замены счечика вырос расход энергии.. при проверке показало что, cos ф=1, нагрузка на линии в основном: тр-ры и эл.двигатели.. . вчём может быть причина…? сам счетчик в норме. учет ведется на стороне 6кВ. если кто может разЪясните пожалуйста!

Алик перешли на почту: sit-lip48@mail.ru запрос ,отправлю описание.

у вас на графиках всё наоборот – если ток отстает от напряжения, то начало его периода по времени начинается на графике ПОЗЖЕ, это будет индуктивная нагрузка. У вас же на приведенных графиках при индуктивной нагрузке ток(красная синусоида) начинается раньше по времени, чем напряжение (синяя). Это неверно. Посмотрите хотя бы измерения по осциллографу и практические графики (не реклама, можете ссылку вырезать – http://myboot.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=59&catid=34 – в самом низу страницы)

Тоже обратил на это внимание, читаешь, пытаешься вникнуть, а тут с графиками накосячили и сбивают с толку)

с графиками нет косяков.

Графики с косяком. Ёмкостной ток должен быть слева от напряжения, а индуктивный – справа, т. к. направление оси “Х” – слева направо.
————
Пример с асинхронным двигателем также неудачен. Если двигатель крутится в холостую – это вовсе не значит, что будет одна реактивная мощность. Как раз наоборот – реактивки почти не будет (впрочем, как и активной энергии). НЕГРУЗКИ НЕТ!

Померяйте напряжение и ток и помножьте их. Увидите, что мощность есть. В двигателе и в трансформаторе не может не быть активной на холостом ходу, т.к. есть сопротивление поводов.

Уважаемый prospero графики верны. это связанно не с направлением оси Х, а с тем что ток в отличии от напряжения в катушке не может мгновенно достичь своего максимального значения, а для конденсаторов наоборот напряжение возрастает с убыванием тока. И ЭТО ЗАКОН. А графики ещё нужно уметь читать…

Графики не верны. Изучайте ТОЭ.

Мы анализируем не ток в катушке или напряжение в емкости, при подаче переменного напряжения, а строим графики тока и напряжения нагрузки чисто индуктивной (сдвиг по фазе напряжения и тока на 90 эл. гр. – ток отстает от напряжения на 90 эл. гр.) и при чисто емкостной нагрузке – напряжение отстает от тока на 90 эл. гр.

На графиках рассмотрены только 2 примера, когда либо ток, либо напряжение равны нулю. Как следствие перемножения – мощность =0. Но есть и промежуточные варианты, когда ни один из множителей не равен нулю. Почему не рассмотрен такой вариант ? Спасибо.

подскажите откуда в формуле расчета мощности берется корень из 3?

Павел, Наверное потому что 3 фазы, если 220 умножить на корень из 3 получится 380

полная мощность S = 3Uф x Iф = 1,73 x Uл x Iл = 3Uф x Iф =3 x Uл/1,73 x Iл
В симметричной 3-х фазной системе Iл = Iф, Uф = Uл/1,73
Корень из 3 = 1,7320508, примерно 1,73 Линейное напряжение больше фазного в 1,73 раза.
Смотрите ТОЭ, раздел “Трехфазный переменный ток” в любом учебнике электротехники.

в примере сказано,что про токе 1 и напряжению 0 мощности нет. позвольте,но это к.з.

1*0=0, мощности нет, работы тоже, какое КЗ?

Но ведь при КЗ ток = 1, а напряжение = 0, что не так?

Ох-ох-хо.
Книга есть. Автор Бессонов. ТОЭ называется. Очень доходчиво написано про электричество. Читайте, приобретайте знания. Зачем здесь смешить.

Источник

Актаком АТК-2301 или как правильно измерить cosϕ?

Современные токовые клещи Актаком позволяют быстро и эффективно измерить этот важный параметр без разрыва сети. Модель Актаком АТК-2301 представляет собой микротоковые клещи-ваттметр переменного тока с максимальным разрешением 10 мкА для измерений токов утечки, позволяют измерять активную, реактивную и полную мощность, потребление энергии, а такжеизмерить коэффициент мощности — cos ϕ.

При измерении cos ϕ прибор измеряет одновременно изменения значений напряжения и тока за небольшой интервал времени и по разнице этих значений определяет разность фаз между этими величинами.

Описание органов управления токовых клещей АТК-2301:

Как измерить среднеквадратичное значение n-ой гармоники силы или напряжения переменного тока, коэффициент n-ой гармоники напряжения переменного тока с помощью токовых клещей АТК-2301?

  1. Установите поворотный переключатель в положение мА, А или V в зависимости от режима измерений. Затем выберите необходимую частоту с помощью переключателя на боковой панели прибора.
  2. При измерении силы тока нажмите на рычаг клещей до их открытия и полностью сомкните их вокруг провода, по которому течет измеряемый ток.
  3. При измерении напряжения вставьте провода щупов в соответствующие гнезда прибора и присоедините щупы ПАРАЛЛЕЛЬНО измеряемой цепи.
  4. Для измерения среднеквадратичного значения n-ой гармоники нажмите один раз на кнопку FUNC. На дисплее появятся символы «Harmonic» и «NO». Перед значением силы (мА или А) или напряжения (V) переменного тока отобразится номер гармоники (1-99). Нажмите на кнопку ▲ или ▼ для уменьшения или увеличения номера гармоники. После достижения максимального (99) или минимального (1) номера гармоники, начнется круговой отсчёт в обратную сторону.
  5. Для измерения коэффициента n-ой гармоники нажмите дважды на кнопку FUNC. На дисплее появятся символы «Harmonic» и «NO». Перед значением коэффициента n-ой гармоники силы или напряжения переменного тока (%) отобразится номер гармоники (1-99). Нажмите на кнопку ▲ или ▼ для уменьшения или увеличения номера гармоники. После достижения максимального (99) или минимального (1) номера гармоники, начнется круговой отсчёт в обратную сторону.
  6. Для активации функции контроля коэффициента искажения синусоидальности кривой тока или напряжения нажмите трижды на кнопку FUNC. На дисплее появятся символы «THD» и «%». Коэффициент искажения синусоидальности кривой тока (в процентах) будет определен по формуле и отображен на дисплее:
    , где V1, V2…V50 – среднеквадратичное значение первой, второй…50-й гармоники
    Внимание: при измерении Кг, после нажатия на кнопки или переключения, прибор будет работать медленно из-за сложных математических вычислений.
  7. Для активации функции контроля коэффициента амплитуды нажмите 4 раза на кнопку FUNC. На дисплее появятся символы «C.F.». Коэффициент амплитуды будет определен по формуле и отображен на дисплее:
    Коэффициент амплитуды = пиковое значение/среднеквадратичное значение
  8. Для контроля частоты нажмите 5 раз на кнопку FUNC. На дисплее появятся символы «Hz». Частота переменного тока будет измерена и отображена на дисплее. В случае если частота менее 40 Гц, на экране появится 0 Hz. Если частота более 65 Гц, на экране появится индикатор перегрузки 0L.
    Внимание! При измерения частоты в диапазоне мА значение силы переменного тока должна быть более 10 мА, в диапазоне А – более 1 А. При измерении частоты значение напряжения переменного тока должно быть более 50 В.

Как измерить мощность в 3-фазной системе с симметричной нагрузкой с помощью токовых клещей АТК-2301?

  1. Выберите необходимый диапазон (W-mA или W-A).
  2. Присоедините щуп черного провода к фазе L3, красного провода к фазе L1.
  3. Нажмите на рычаг клещей для их открытия и полностью сомкните их вокруг провода L2 (см. рисунок). Ток должен течь в направлении, показанном на рисунке ниже.
  4. Нажмите на кнопку ▲ для выбора режима измерения мощности в 3-фазной системе с симметричной нагрузкой. На дисплее появится символ «3Ø».
  5. Прочитайте значение, отображенное на ЖКИ. Единицы измерения определяются автоматически.
    Внимание! Пользователи также могут провести измерения для сбалансированной 3-фазной системы. Выполняются те же действия, как и при измерении однофазной системы.
Читайте также:  Допустимый ток стальной проволоки

Как определить последовательность чередования фаз в 3-фазной системе с симметричной нагрузкой при работе с токовыми клещами АТК-2301?

  1. Удерживайте нажатой кнопку ▼ и включите прибор. Установите поворотный переключатель в положение W-mA или W-A.
  2. Присоедините щуп черного провода к фазе L3, красного провода к фазе L1.
  3. Нажмите на рычаг клещей для их открытия и полностью сомкните их вокруг провода L2 (см. рисунок). Ток должен течь в направлении, показанном на рисунке ниже.
  4. Нажмите на кнопку ▲ для выбора режима 3-фазной системы. На дисплее появится символ «3Ø».
  5. Нажмите на кнопку FUNC для выбора функции угла сдвига фаз. ЖКИ отобразит символы L123, обозначающий последовательность чередования фаз по часовой стрелке. Или символы L132, обозначающий последовательность чередования фаз против часовой стрелки.

Как измерить силу и напряжение переменного тока (среднеквадратичные значения) с помощью токовых клещей АТК-2301?

При проведении измерения силы тока убедитесь, что все измерительные щупы отключены от входных разъемов.

В случае если измеряется сила тока, вдвое превышающая диапазон, на дисплее отобразится не только индикатор перегрузки (0L), но также индикатор разряда батареи.

Предельная величина входного сигнала при измерениях напряжения переменного тока – 600 В. Не пытайтесь произвести измерения напряжения, превосходящее это значение.

Несоблюдение этого указания может привести к поражению электрическим током и повреждению токовых клещей.

  1. Выберите необходимую основную частоту измеряемого сигнала при помощи переключателя на боковой панели прибора. Или используйте кнопку ▲ при включении для автоматического выбора диапазона Hz. При удержании кнопки ▲ и включении прибора, прибор войдет в режим автоматического выбора диапазона Hz и измерит частоту в диапазоне (45-65) Гц. При измерениях на частоте, не равной 50 или 60 Гц, возможна дополнительная погрешность измерений.
  2. Выберите соответствующее положение поворотного переключателя для диапазона силы тока или напряжения. При измерениях силы тока – если сила переменного тока менее 0,6 А, установите переключатель в положение мА, если переменный ток более 0,6 А, установите переключатель в положение А. При измерении напряжения установите поворотный переключатель в положение V.
  3. Если пиковое значение входного переменного тока больше, чем максимальное значение диапазона, на дисплее появится индикатор перегрузки 0L.
  4. При измерении силы тока нажмите на рычаг клещей для их открытия и полностью сомкните их вокруг провода, по которому течет измеряемый ток.
  5. При измерении напряжения вставьте провода щупов в соответствующие гнезда прибора и присоедините щупы ПАРАЛЛЕЛЬНО измеряемой цепи.
  6. Прочитайте на дисплее истинное среднеквадратичное значение переменного напряжения или тока.

Как измерить активную, полную, реактивную мощности, коэффициент мощности, угол сдвига фаз и произвести контроль энергии в однофазных цепях переменного тока с помощью токовых клещей АТК-2301?

  1. Выберите необходимую основную частоту тока и напряжения при помощи переключателя на боковой панели тестера. Или используйте кнопку ▲ при включении для автоматического выбора диапазона Hz. При удерживании нажатой кнопки ▲ при включении прибора, прибор войдет в режим автоматического выбора частоты и измерит частоту в диапазоне (45-65) Гц. Если измеренная частота не равна 50 или 60 Гц возможна дополнительная погрешность.
  2. Выберите необходимое положение поворотного переключателя в зависимости от силы тока. Если сила переменного тока менее 0,6 А, установите переключатель в положение W-мА. Если сила переменного тока более 0,6 А, установите переключатель в положение W-А.
  3. Если пиковое значение переменного тока больше, чем максимальное значение диапазона, на дисплее появятся символы перегрузки 0L.
  4. Присоедините щупы, подключенные к гнездам измерения напряжения на приборе, к источнику напряжения параллельно нагрузке.
  5. Нажмите на рычаг клещей для их открытия и полностью сомкните их вокруг провода, по которому течет ток (см. рисунок). Ток должен течь в направлении, показанном на рисунке выше.
  6. Прочитайте значение активной мощности, отображенное на ЖКИ. Единицы измерения определяются автоматически.
  7. Для измерения полной мощности нажмите на кнопку FUNC один раз.
  8. Для измерения реактивной мощности нажмите на кнопку FUNC дважды.
  9. Для измерения коэффициента мощности нажмите на кнопку FUNC трижды.
  10. Для измерения угла сдвига фаз (Phase) от -180° до +180° нажмите на кнопку FUNC четыре раза. Для отображения угла сдвига фаз (Phase) в диапазоне от 0 до 360°, удерживайте нажатой кнопку ▲, затем включите прибор. При включении, таким образом, на дисплее отобразится угол сдвига фаз в диапазоне от 0 до 360° (если активирована функция измерения угла сдвига фаз).
  11. Для измерения мощности в лошадиных силах нажмите на кнопку FUNC пять раз для появления символов «HP».
  12. Для активации функции контроля энергии нажмите на кнопку FUNC шесть раз. Перед цифрами появится символ Н, обозначающий энергию. Значение энергии состоит из 6 знаков (4 большие цифры и 2 маленькие). Энергия установится на позицию «0», когда будет выбрана эта функция. Значение энергии будет увеличиваться с течением времени от момента, когда была выбрана эта функция.

Как измерить минимальное, максимальное и пиковое значения силы переменного тока, произвести удержание показаний с помощью токовых клещей АТК-2301?

  1. Установите поворотный переключатель в положение мА, А или V в зависимости от режима измерений. Затем выберите необходимую частоту с помощью переключателя на боковой панели прибора.
  2. При измерении силы тока нажмите на рычаг клещей до их открытия и полностью сомкните их вокруг провода, по которому течет измеряемый ток.
  3. При измерении напряжения вставьте провода щупов в соответствующие гнезда прибора и присоедините щупы ПАРАЛЛЕЛЬНО измеряемой цепи.
  4. На ЖКИ появится измеренное значение. При попеременном нажатии кнопки ▼, на ЖКИ будут соответственно отображаться символ и измеренное текущее «HOLD», максимальное «MAX», минимальное «MIN» или пиковое «РEAK» значение.
  5. Для возврата в режим текущих измерений, необходимо удерживать нажатой кнопку ▼ более 2 с.
    Внимание: Функция пикового значения при измерении отображает максимальное значение. Время дискретизации данной функции составляет 39 нс (50 Гц) или 33 нс (60 Гц). Функция удержания показаний, максимального/минимального значений отображает истинное среднеквадратичное значение.

Как задать коэффициент трансформации при работе с токовыми клещами АТК-2301?

  1. Для задания коэффициента трансформации, удерживайте нажатой кнопку FUNC и включите прибор.
  2. Отпустите кнопку FUNC, на дисплее появятся символы «СТ». Значение по умолчанию Кт=1. Если коэффициент Кт – не равен 1, на экране появится индикатор «CT». Показание силы тока на ЖКИ равно измеренному значению, умноженному на коэффициент трансформации (ALCD=ARMS×Кт).
  3. Для изменения Кт, нажимайте на кнопки ▲ или ▼ для увеличения или уменьшения значения от 1 до 250.
  4. Удерживание кнопки ▲ или ▼ ускоряет процесс изменения коэффициента трансформации.
  5. Для выхода из режима установки коэффициента трансформации нажмите на кнопку FUNC.

Внимание: В каком бы положении не находился поворотный переключатель, первыми на дисплее будут отображаться коэффициент трансформации (Кт) и основная частота.

Как выйти из режима автоматического выключения при работе с токовыми клещами АТК-2301?

Прибор имеет функцию автоматического отключения питания. Клещи отключатся автоматически через 30 минут после включения. Для выхода из режима автоматического отключения, удерживайте кнопку FUNC более 2 с. Звуковой сигнал отмечает, что функция автоматического отключения питания выключена.

Примечание: Отключение данной функции не предусмотрено при измерении искажения синусоидальности (THD).

Источник

ОБОРУДОВАНИЕ
ТЕХНОЛОГИИ
РАЗРАБОТКИ

Блог технической поддержки моих разработок

Коэффициент мощности (cos φ). Понятие, физический смысл, измерение.

Осциллограмма фазового сдвига

Коэффициент мощности (cos φ) это параметр, характеризующий искажения формы тока, потребляемого от электросети переменного тока. Важный показатель потребителя электроэнергии. Во многом он определяет требования к питающей сети. От него зависят потери в проводах и на внутреннем сопротивлении сети.

Читайте также:  Технические средства защиты от поражения электрическим током в электроустановках

В цепях постоянного тока мощность, впрочем, как и все остальные параметры, не меняет своего значения в течение определенного отрезка времени. Поэтому, при постоянном токе, существует единственное понятие электрической мощности как произведение значений тока и напряжения.

При переменном токе значения тока и напряжения постоянно меняются с течением времени. Мощность тоже меняется. Поэтому вводится понятие мгновенной мощности.

Мгновенная мощность.

Мгновенная мощность это произведение значения мгновенного напряжения цепи на значение мгновенного тока. На практике мощность связана с выделением тепла, механической работой и т.п. А эти явления имеют инерционный характер. Поэтому понятие мгновенной мощности не имеет практического значения, а используется для расчетов и понимания происходящих процессов.

Действующие значения тока и напряжения.

Для оценки и расчетов цепей переменного тока используются действующие значения тока и напряжения.

Действующее значение переменного тока определяется как величина такого эквивалентного постоянного тока, который проходя через то же активное сопротивление, что и переменный ток, выделяет на нем за период то же количества тепла. Математически действующее значение определяется как среднеквадратичное за период.

Вольтметры и амперметры переменного тока показывают именно действующие значения. Все операции по тепловым расчетам происходят так же, как и на постоянном токе, только с использованием действующих значений. Но это не всегда правильно.

Полная мощность.

Полная мощность вычисляется как произведение действующих значений тока и напряжения цепи.

В случае синусоидальной формы тока и напряжения, а также отсутствия фазового сдвига, вся полная мощность выделяется на нагрузке. Расчеты для переменного тока соответствуют анализу цепей постоянного тока, только используются действующие значения тока и напряжения.

Полная мощность фактически показывает требования к электрической сети. Измеряется она в В ·А , не в Вт.

Реактивная мощность.

Как только в цепи переменного тока появляются реактивные элементы ( индуктивность и емкость) все меняется. Реактивные элементы обладают способностью накапливать энергию и отдавать ее в цепь обратно. Появляется реактивная мощность.

Реактивная мощность не выделяется на нагрузке, не создает полезной работы. Она накапливается на реактивных элементах нагрузки ( конденсаторах, катушках индуктивности), а затем возвращается обратно в питающую сеть. Понятно, что возвращается она с потерями на проводах, на внутреннем сопротивлении питающей сети и т.п. Поэтому в любой энергосистеме стремятся уменьшить реактивную мощность до минимума.

Реактивная мощность может быть как положительной (для индуктивных цепей), так и отрицательной (для емкостной составляющей).

Единица измерения – вольт-ампер реактивный (ВАР).

Активная мощность.

На нагрузке остается активная мощность. Она и совершает полезную работу. Активная мощность это среднее значение мгновенной мощности за период.

Основные соотношения между параметрами.

Полная мощность в цепях переменного тока равна квадратному корню из суммы квадратов активной и реактивной мощностей.

Активная мощность вычисляется как:

I и U это действующие значения тока и напряжения.

Т.е. активная и полная мощности связаны через коэффициент — cos φ.

cos φ – это косинус угла сдвига между напряжением питающей сети и током, потребляемым нагрузкой. Это соотношение верно только для синусоидальной формы тока и напряжения. При cos φ = 1 активная мощность на нагрузке равна полной. Вся энергия питающей сети используется для полезной работы. Происходит это только на чисто активной нагрузке, без реактивной составляющей.

cos φ и есть коэффициент мощности (КМ) для переменных цепей с током и напряжением синусоидальной формы.

Но многие потребители энергии не только сдвигают фазу, но искажают форму тока. Примером может служить блок питания с бестрансформаторным входом. Это эквивалентная схема подключения его к питающей сети.

Эквивалентная схема бестрансформаторного БП

В подобных устройствах напряжение питающей сети выпрямляется и сглаживается на конденсаторе большой емкости. Полученное постоянное напряжение с малым уровнем пульсаций используется для дальнейшего преобразования.

Для питающей сети эта схема представляет нагрузку активно-емкостного характера. Но диоды выпрямительного моста имеют нелинейную характеристику. В начале и в конце периода они закрыты и нагрузка отключена. А в середине периода диоды открываются и кроме активной нагрузки подключают к сети значительную емкость сглаживающего фильтра. В результате ток имеет искаженную форму, показанную на рисунке.

Осциллограмма искажения тока в бестрансформаторных БП

Это один из самых неприятных типов нагрузки, но и самый распространенный. Вся бытовая техника (телевизоры, компьютеры . ) представляют такой характер нагрузки.

Коэффициент мощности (КМ) в переменных цепях с искаженной формой тока определяется как отношение активной мощности к полной.

Следующие диаграммы иллюстрируют, как КМ влияет на работу потребителей электроэнергии.

Диаграмма cos φ = 1

На этом рисунке показаны осциллограммы чисто активной нагрузки. Фазового сдвига нет, cos φ = 1, вся энергия из сети переходит в активную мощность на нагрузке.

На втором рисунке крайний, самый плохой вариант.

Диаграмма cos φ = 0

Сдвиг фазы между током и напряжением 90°, cos φ = 0. Видно, что диаграмма мгновенной мощности расположена симметрично относительно 0. Средняя активная мощность равна 0. Конечно, устройств с cos φ = 0 на практике не бывает, но промежуточных вариантов сколько угодно. Например, бестрансформаторный блок питания, приведенный в качестве примера выше, имеет КМ 0,6 — 0,7.

Значимость КМ можно показать простейшими расчетами.

Два потребителя электроэнергии с одинаковой активной (полезной) мощностью. У первого cos φ = 1, а у второго 0,5. Это означает, что второй потребитель потребляет от сети ток в два раза больше, чем первый. Т.к. зависимость потерь в проводах от тока имеет квадратичный характер (P = I 2 * R), то потери на активном сопротивлении проводов во втором случае будут в 4 раза больше. Потребуются провода большего сечения.

Для мощных нагрузок, длинных линий электропередач высокий КМ особенно важен.

Измерение коэффициента мощности.

Для измерения cos φ используются специальные приборы – фазометры. Они применяются в сетях с потребляемым током синусоидальной формы, без искажения.

Фазометр

Для измерения КМ у нагрузок, искажающих ток, обычно пользуются следующей методикой.

Схема измерения коэффициента мощности.

Схема измерения коэффициента мощности

Необходимо вычислить полную мощность, как произведение показаний вольтметра и амперметра.

Теперь надо активную мощность (показания ваттметра) разделить на полную.

При отсутствии ваттметра можно использовать счетчик электроэнергии.

Для этого необходимо замерить время 10 калибровочных импульсов (миганий светодиода на корпусе счетчика). Вычислить время периода одного импульса (разделить на 10). Зная коэффициент счетчика (обычно 3200 импульсов на кВт) можно посчитать активную мощность нагрузки. С учетом того, что счетчики электроэнергии имеют класс точности 1.0, измерение получится довольно точным.

Коррекция коэффициента мощности.

Для увеличения КМ существуют специальные устройства – корректоры коэффициента мощности (ККМ). Они бываю пассивными и активными.

Для пассивной коррекции КМ в цепь питания последовательно включают дроссель. Такое решение часто применяется для трансформаторных станций катодной защиты. Но это от безвыходности. Других решений для трансформаторных станций не существует. Дроссель требуется громадных размеров, не меньше чем силовой трансформатор станции. Размеры, вес, цена станции увеличиваются практически в 2 раза, а коэффициент мощности удается поднять только до 0,85.

В инверторных станциях катодной защиты без корректора мощности (выпрямительно-емкостная нагрузка, пример был выше) КМ порядка 0,6 — 0,7. Для его увеличения используют специальные электронные модули – активные корректоры коэффициента мощности. Их схемы, построены по принципу повышающего импульсного преобразователя. Специальные управляющие микросхемы отслеживают форму тока потребления и так управляют ключом преобразователя, что она становится синусоидальной. На выходе активного ККМ формируется постоянное напряжение 380 – 400 В. Поэтому использовать их с трансформаторами невозможно.

Активные корректоры повышают КМ до 0,95 – 0,99.

Пример активного ККМ 2000 Вт для инверторной станции катодной защиты серии «ТИЭЛЛА».

Блок KKM 2000 Вт, станции катодной защиты

Схемотехнике активных ККМ я посвящу отдельную статью.

Источник