Убытки от низкого cosep и методы его повышения

Из формулы (3.30) очевидно, что

На практике у источника питания (синхронного генератора, например) выходное напряжение U « const. С учетом этого первое выражение показывает, что при передаче одной и той активной мощности (Р ~ const) по цени (например, но воздушной линии электропередачи), чем ниже coscp нагрузки (электроприемников), тем выше полный ток в цени I. Он же, как известно, состоит из активной и реактивной составляющих, т.е. реактивный ток занимает часть сечения проводов, из-за чего приходится увеличивать их сечения и как следствие — усиливать опоры, на которые подвешиваются провода, или уменьшать расстояния между ними, что удорожает линии электропередачи в целом. Кроме того, известно, что потери мощности в проводах линий найдутся по соотношению АР = Рг, где г — активное сопротивление проводов, из которого, очевидно, что чем ниже cos(p и выше ток /, тем выше будут потери в линии.

Второе равенство показывает, что, при U ~ const и Р ~ const, чем ниже coscp, тем выше доля реактивной мощности в полной S, а это значит, что на выработку реактивной энергии затрачивается часть первичных энергоносителей (уголь, мазут, газ и др.). Другими словами, низкий coscp электроприемников, представляющий собой, как указывалось выше, активно-индуктивную нагрузку, приводит к дополнительным технико-экономическим издержкам. Поэтому в сетях (воздушных и кабельных) желательно иметь высокий coscp, что достигается компенсацией реактивной энергии специальными устройствами — синхронными компенсаторами и косинусными конденсаторами, выпускаемыми промышленностью.

На рис. 3.17, а изображена цепь с активно-индуктивной нагрузкой г - L, имитирующая реальную электрическую систему с коэффициентом мощности, например, cos(p = 0,7 и (р ~ 45,57°, когда ключ К разомкнут. Если параллельно г — L подключить конденсатор определенной емкости С (ключ К замкнуть), то часть индуктивности L будет скомпенсирована емкостью С, поэтому коэффициент мощности увеличится и станет, допустим, равным cos(pj = 0,9, а ср_х ~ 25,84°. В результате, если при coscp = 0,7/ = = Р / U cos(p = Р / U • 0,7 ~ 1,43Р / U, то при coscpj = 0,9/_х = Р / U cos(p_t = = Р / U • 0,9 ~ 1,12Р / U, т.е. 1_{ < /, что иллюстрируется на векторной диаграмме рис. 3.17, б. Последнее произошло из-за уменьшения реактивной составляющей тока.

Рис. 3.17

Вопросы для самопроверки

1. Что понимают под частотными характеристиками элементов цепей? Как они выглядят для цепей с L и С и почему?
2. Что понимают под резонансными явлениями в цепях и каковы условия их наступления?
3. В каких цепях имеет место резонанс напряжений? Чему равны при резонансе напряжений полные мощность, напряжение, сопротивление, коэффициент мощности, угол сдвига фаз между полными напряжением и током?
4. Что понимают под резонансной частотой, характеристическим или волновым сопротивлением, добротностью, затуханием и расстройкой контура?
5. Как выглядят частотные характеристики электрических величин и параметров цепи при резонансе напряжений и почему?
6. В каких цепях имеет место резонанс токов? Чему равны при резонансе токов полные мощность, ток, проводимость, коэффициент мощности, угол сдвига фаз между полными напряжением и током?
7. Как выглядят частотные характеристики электрических величин и параметров цепи при резонансе токов и почему?
8. Каковы убытки от низкого cos(p и каковы методы его повышения?