Косинус фі (cos -)

КП 13.03.02 09 16 ПЗ

Косинус фі (cos # 966;) - це косинус кута між фазою напруги і фазою струму.
При активному навантаженні фаза напруги збігається з фазою струму, # 966; (Між фазами) дорівнює 0 (нулю). А як ми знаємо cos0 = 1. Тобто при активному навантаженні коефіцієнт потужності дорівнює 1 або 100%.

Малюнок 3 - Активне навантаження

При ємнісний або індуктивного навантаження фаза струму не збігається з фазою напруги. Виходить «зрушення фаз» .При індуктивної або активно-індуктивному навантаженні (з котушками: двигуни, дроселя, трансформатори) фаза струму відстає від фази напряженія.Прі ємнісний навантаження (конденсатор) фаза струму випереджає фазу напруги. Косінусфі (cos # 966;) це теж саме що коефіцієнт потужності. тому що S = U * I. На графіки видно, що # 966; = 90. (cos # 966;) = 0 (нулю).

Малюнок 4 - Індуктивне навантаження

Малюнок 5 - Ємнісна навантаження

КП 13.03.02 09 16 ПЗ

Спробуємо обчислити потужність для простоти візьмемо максимальне значення напруги рівне 1 (100%) в цей момент струм дорівнює 0 (нулю) відповідно їх твір, тобто потужність рівні 0 (нулю). І навпаки коли струм максимальний напруга дорівнює нулю. Виходить що корисна, активна потужність дорівнює 0 (нулю).

Коефіцієнт потужності це співвідношення корисної активної потужності до повної потужності, тобто cos # 966; = P / S.

P = U x I x cos # 966;

Q = U x I x sin # 966;

Приклад на практиці:

Якщо підключити асинхронний двигун в мережу без навантаження, в холосту. Напруга ніби як є, ток, якщо заміряти теж є, при цьому жодної корисної роботи не здійснюється. Відповідно активна потужність мінімальна. Якщо на двигуні збільшити навантаження то зрушення фаз почне змен

КП 13.03.02 09 16 ПЗ

тися і відповідно косинус фі (cos # 966;) буде збільшуватися, а з ним і активна мощность.Счетчікі активної потужності фіксують відповідно тільки активну потужність. І тому не доводиться переплачувати за повну потужність.

Однак у реактивної потужності є великий мінус вона створює непотрібну навантаження на електричну мережу через це утворюються втрати. Діелектричними втратами називають енергію, що розсіюється в електроізоляційних матеріалів під впливом на нього електричного поля. Здатність діелектрика розсіювати енергію в електричному полі зазвичай характеризують кутом діелектричних втрат, а також тангенсом кута діелектричних втрат. При випробуванні діелектрик розглядається як діелектрик конденсатора, у якого вимірюється ємність і кут # 948 ;, що доповнює до 90 ° кут зсуву фаз між струмом і напругою в ємнісний ланцюга. Цей кут називається кутом діелектричних втрат.

§ Вимірювання тангенса кута діелектричних втрат

Для вимірювання ємності і кута діелектричних втрат (або tg # 948;) еквівалентну схему конденсатора представляють як ідеальний конденсатор з послідовно включеним активним опором (послідовна схема) або як ідеальний конденсатор з паралельно включеним активним опором (паралельна схема).

Малюнок 5 - Векторна діаграма струму і напруги в діелектрику з втратами

Для послідовної схеми активна потужність:

Р = (U 2 # 969; tg # 948;) / (1 + tg 2 # 948;), tg # 948; = # 969; СR

Для паралельної схеми:

КП 13.03.02 09 16 ПЗ

Р = U2 # 969; tg # 948 ;, tg # 948; = 1 / (# 969; СR)

де С - ємність ідеального конденсатора; R - активний опір.

Значення кута діелектричних втрат зазвичай не перевищує сотих чи десятих часток одиниці (тому кут діелектричних втрат прийнято виражати у відсотках), тоді 1 + tg 2 # 948; ≈ 1, а втрати для послідовної і паралельної схем заміщення Р = U 2 # 969; tg # 948 ;, tg # 948; = 1 / (# 969; СR)

Значення втрат пропорційно квадрату прикладеної до діелектрика напруги і частоті, що необхідно враховувати при виборі електроізоляційних матеріалів для апаратури високої напруги і високочастотної. Зі збільшенням прикладеного до діелектрика напруги до деякого значення Uо починається іонізація наявних в діелектрику газових і рідинних включень, при цьому # 948; починає різко зростати за рахунок додаткових втрат, викликаних іонізацією. При U1 газ іонізований і зменшується.

Малюнок 6 - Іонізаційна крива tg # 948; = F (U)

Значення тангенса кута діелектричних втрат вимірюють при напружених, меньшіхUо (зазвичай 3 - 10 кВ). Напруга вибирається так, щоб полегшити випробувальний пристрій при збереженні достатньої чутливості приладу.

КП 13.03.02 09 16 ПЗ

Значення тангенса кута діелектричних втрат (tg # 948;) нормується для температури 20 ° С, тому вимір слід проводити при температурах, близьких до нормованої (10 - 20 о С). У цьому діапазоні температур зміна діелектричних втрат невелика, і для деяких типів ізоляції виміряне значення може без перерахунку порівнюватися з нормованим для 20 ° С.

Для усунення впливу струмів витоку і зовнішніх електростатичних полів на результати вимірювання на випробуваному об'єкті і навколо вимірювальної схеми монтують захисні пристосування у вигляді охоронних кілець і екранів. Наявність заземлених екранів викликає поява паразитних ємностей; для компенсації їх впливу зазвичай застосовують метод захисного - напруги, регульованого за значенням і фазі.

§ Проблеми енергозбереження в системах промислового електроприводу нафтохімічної промисловості (НХП).

Великим резервом економії енергоресурсів в нафтохімічній промисловості є утилізація вторинних енергетичних ресурсів, в тому числі впровадження котлів-утилізаторів для виробництва пари та гарячої води з метою утилізації тепла високопотенційне газових викидів.

Серед промислових виробництв випуск мінеральних добрив є одним з більш енергоємних. Енергетичні витрати в собівартості окремих видів продукції цієї галузі становлять приблизно третю частину. Підвищення енергетичної ефективності пов'язано з необхідністю розробки принципово нових видів обладнання для виробництва мінеральних добрив, заснованих на застосуванні сучасних фізичних, фізико-хімічних і фізико-механічних впливів (акустичних, вібраційних, електромагнітних) на технологічні процеси, в тому числі тепломасообмінних апаратів, фільтрів пристроями, , грануляторов і ін.

КП 13.03.02 09 16 ПЗ

Енергозберігаючі технології в промисловості

У промисловості більше 2/3 потенціалу енергозбереження знаходиться в сфері споживання найбільш енергоємними галузями хімічної і нафтохімічної, паливної, будівельних матеріалів, лісової, деревообробної та целюлозно-паперової, харчової та легкої промисловістю.

Значні резерви економії ПЕР в цих галузях обумовлені недосконалістю технологічних процесів і обладнання, схем енергопостачання, недостатнім впровадженням нових енергозберігаючих і безвідходних технологій, рівнем утилізації вторинних енергоресурсів, малої одиничною потужністю технологічних ліній і агрегатів, застосуванням неекономічною освітлювальної апаратури, нерегульованого електроприводу, неефективною завантаженням енергообладнання, низькою оснащеністю приладами обліку, контролю і регулювання технологічних і енергетичних процесів, недоліками, закладеними при проектуванні і будівництві підприємств і окремих виробництв, низьким рівнем експлуатації обладнання, будівель і споруд.

Електроприводи споживають до 65% електроенергії і здійснюють практично всі технологічні процеси, пов'язані з рухом. Вважається, що сьогодні заощадити одиницю енергетичних ресурсів, наприклад 1 т палива в умовному обчисленні, вдвічі дешевше, ніж її здобути.

КП 13.03.02 09 16 ПЗ

тому числі частотно-регульованим. У світовій практиці склалося кілька основних напрямків вирішення зазначеної проблеми.

Енергоефективні двигуни (ЕД) - це асинхронні ЕД з короткозамкненим ротором, в яких за рахунок збільшення маси активних матеріалів, їх якості, а також за рахунок спеціальних прийомів проектування вдається підняти на 1-2% (потужні двигуни) або на 4-5% ( невеликі двигуни) номінальний ККД при деякому збільшенні ціни двигуна. Цей підхід може приносити користь, якщо навантаження змінюється мало, регулювання швидкості не потрібно і двигун правильно обраний.

Правильний вибір двигуна по потужності для конкретного технологічного процесу. Відомо, що середнє завантаження електродвигуна (відношення потужності, споживаної робочим органом машини до номінальної потужності електродвигуна) у вітчизняній промисловості становить 0,3-0,4 (в європейській практиці ця величина складає 0,6). Це означає, що двигун працює з ККД значно нижче номінальної. Завищена "про всяк випадок" потужність двигуна часто призводить до непомітним на перший погляд, але дуже істотних негативних наслідків в обслуговується електроприводом технологічній сфері, наприклад, до зайвого натиску в гідравлічних мережах, пов'язаному зі зростанням втрат, зниження надійності і т.п. Застосування фільтрокомпенсуючі пристроїв у мережі живлення електроприводу з метою підвищення коефіцієнта потужності і фільтрації вищих гармонік струму. У нерегульованому електроприводі з асинхронним двигуном, що працює частина циклу вхолосту, - зниження напруги при зменшенні навантаження.

Вищевказані напрямки стосуються енергозбереження власне в приводі і мають на меті скоротити втрати на перетворення електричної енергії в механічну і підвищити енергетичні показники електроприводу. Автоматизований електропривод дає більш широкі можливості з енергозбереження аж до створення нових енергозберігаючих технологій.

КП 13.03.02 09 16 ПЗ

Тому основним шляхом енергозбереження засобами електропривода - це подача в кожен момент часу кінцевого споживача необхідної потужності саме в цей момент. Це може бути досягнуто за допомогою управління координатами (тобто швидкістю і моментом) електроприводу в регульованому електроприводі. Цей процес став в останні роки основним у розвитку електроприводу, і очікується, що перехід від нерегульованого електроприводу до регульованого в технологіях, де це потрібно, дозволить скоротити до 30% електроенергії.