Измерение коэффициента мощности

Для всех потребителей электроэнергии экономические вопросы никогда не теряют своей актуальности, именно поэтому каждый из них озабочен повышением КПД собственной сети энергопотребления. Важным параметром, характеризующим такую электрическую сеть, является потребляемая мощность, собственно то, за что приходится регулярно платить поставщикам электроэнергии.

Из школьного курса физики мы знаем, что величина электрической мощности на активных нагрузках выражается произведением напряжения и тока, однако выражение это справедливо лишь в отношении постоянного тока, в цепях переменного тока оно приемлемо разве что в качестве мгновенного показателя.

В сетях переменного тока приходится учитывать реактивные составляющие приемников электроэнергии с емкостным или индуктивным характером. Именно они порождают реактивную мощность – основную причину потерь электроэнергии. Таким образом, если рассматривать конкретную электрическую цепь, то суммарная мощность ее потребления складывается из активной и реактивной составляющей, связанных между собой коэффициентом мощности.

Суть и пути повышения коэффициента мощности

На активной нагрузке, как и при постоянном токе, напряжение по фазе совпадает с током и потребляемая мощность равна полезной или активной мощности. Электрические емкости (конденсаторы) и индуктивности имеют свойство накапливать энергию, что оборачивается в сетях, где присутствует переменный ток неизбежным сдвигом фазы между напряжением и током на реактивной нагрузке с емкостной или индуктивной составляющей.

В математическом понимании полная электрическая мощность и ее полезная составляющая связаны отношением второй к первой, именуемым коэффициентом мощности, который фактически равен косинусу угла сдвига фазы. Благодаря этому вторым названием коэффициента мощности принято считать cos ϕ.

Коэффициенты мощности, точнее их величины лежат в пределах 0 – 1. При значении коэффициента равным единице, вся потребляемая мощность идет на выполнение полезной работы, такие показатели характерны для ламп накаливания или ТЭНов. Низкому коэффициенту соответствуют электрические цепи, с большим расходом электроэнергии впустую, характерным примером можно считать электродвигатель, работающий на холостом ходу.

Для повышения эффективности электрических сетей используют корректоры коэффициента мощности, результатом повышения cos ϕ можно считать:

1. снижение энергетических потерь;
2. нормализацию нагрузок на питающие линии;
3. рациональное использование возможностей источников питания.

Практически коррекция коэффициента реализуется путем введения в электрические цепи дополнительных элементов, например последовательного включения дросселя или посредством специальных схем. Но прежде чем приступать к корректировке реактивной мощности конкретного оборудования необходимо измерить cos ϕ.

Методы измерения коэффициента мощности

Измерения косинуса фазового сдвига можно производить разными способами, как прямыми, так и косвенными. Наиболее простым способом будет использовать измеритель коэффициента мощности, именуемый фазометром. Значение cos ϕ он выдает в десятых долях единицы, причем с указанием характера реактивной нагрузки (индуктивная или емкостная). Косвенные измерения можно провести при помощи трех измерительных приборов:

1. амперметра;
2. ваттметра;
3. вольтметра.

Ваттметром измеряется активная мощность потребляемая нагрузкой, которая потом делится на произведение показаний вольтметра с амперметром измеренные на входе цепи. Результатом деления будет cos ϕ.

Учитывая важность определения коэффициента в снижении энергетических затрат все измерения и корректировки следует доверять специализированным электроизмерительным лабораториям.