3.7. Баланс потужності. Коефіцієнт потужності

В електричних колах змінного струму використовується поняття чотирьох видів потужності: миттєвої p, повної S, активної P та реактивної Q. S, P, Q пов’язані між собою як сторони прямокутного трикутника:

.                                                   (3.74)

Робота електричних кіл характеризується параметром "коефіцієнт потужності". 

Коефіцієнт потужності (позначається cosφ, безрозмірна величина) – фізична величина, що дорівнює відношенню активної потужності до повної потужності:

.                                                          (3.75)

Коефіцієнт потужності показує ступінь ефективності використання споживачем потужності джерела (генератора). Найбільш повне використання потужності генераторів електричних станцій можливе при роботі генераторів із номінальною напругою, номінальним струмом і cos φ ≈ 1.

Якщо джерело працює з постійною напругою (U = const), але змінним cos φ, то

,

.                                                    (3.76)

Тобто зі зменшенням коефіцієнта потужності збільшується струм, споживаний навантаженням. В результаті збільшуються невиробничі втрати потужності генераторів і збільшується пожежна небезпека роботи електричного кола.

Існує декілька способів підвищення коефіцієнта потужності cosφ:

– обмеження часу роботи електричних двигунів без навантаження;

– відповідність потужності електричного двигуна потужності навантаження;

– перемикання обмотки статора електричного двигуна на "зірку" за зменшення навантаження;

– застосування компенсаторів, що підвищують коефіцієнт потужності. Існують, зокрема, конденсаторні компенсатори – батареї конденсаторів, що підключаються паралельно індуктивним елементам. Ємність батареї конденсаторів, необхідна для підвищення коефіцієнта потужності від значення cos φ1  до значення cos φ, визначається з наступних міркувань. З аналізу електричного кола на рис. 3.33 та багатокутника провідностей на рис. 3.34,б випливає, що до підключення компенсуючого конденсатора: , а після підключення компенсуючого конденсатору з ємністю С: . З останніх формул знаходимо:

.                                                   (3.77)

На практиці коефіцієнт потужності cos φ підвищують до значення 0,920,95.