ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο : ΔΙΟΡΘΩΣΗ ΤΟΥ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ ΙΣΧΥΟΣ 1
Ο όρος διόρθωση του συντελεστή ισχύος σημάνει στην ουσία αύξηση του cosφ έτσι ώστε να τείνει στο 1, δηλαδή η γωνία φ, η οποία ως γνωστό είναι η γωνία φάσης του φορτίου Z, ή η διαφορά φάσης μεταξύ ρεύματος και τάσης, γίνεται σχεδόν ίση με μηδέν και έτσι τα διανύσματα της τάσης και του ρεύματος γίνονται σχεδόν συμφασικά. Για την ορθή λειτουργία μιας συσκευής απαιτείται μέση ισχύς ίση με Ρ. Η τάση του δικτύου της ΔΕΗ και των γεννητριών είναι σταθερή και για το λόγο αυτό όλα το φορτία (ηλεκτρικές συσκευές) έχουν σχεδιαστεί να δουλεύουν σε σταθερή τάση U=0V. Από τον τύπο IUcos για σταθερά και U και για cosφ να αυξάνει θα πρέπει το Ι να μειώνεται. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να έχουμε στο σύνολο μείωση των ηλεκτρικών απωλειών. Στο σχήμα που ακολουθεί δίνεται ένα κύκλωμα με συνολικό φορτίο ίσο με του οποίου θέλουμε να διορθώσουμε το συντελεστή ισχύος χρησιμοποιώντας ένα ιδανικό πυκνωτή παράλληλα συνδεμένο στο φορτίο. Z L
Η φαινόμενη μιγαδική ισχύς του φορτίου είναι Τα συνηθισμένα οικιακά ή βιομηχανικά φορτία είναι ή επαγωγικά ή ωμικά έτσι η άεργη ισχύ έχει θετικό πρόσημο + L για τη διόρθωση του συντελεστή ισχύος συνδέεται ιδανικός πυκνωτής με άεργη ισχύ ίση με -. Τώρα η καθαρή άεργη ισχύς είναι: Η άεργη ισχύς που βλέπει η πηγή μετά τη σύνδεση του πυκνωτή μειώνεται και επειδή η μέση ισχύς Ρ μένει σταθερή η γωνία μεταξύ της φαινόμενης ισχύος S και της Ρ μειώνεται επίσης. 1 tan Με κατάλληλη επιλογή της χωρητικότητας του πυκνωτή τέτοια ώστε = L μπορούμε να μηδενίσουμε την άεργη ισχύ και έτσι ο συντελεστής ισχύος να γίνει ίσος με 1. Στη συνέχεια θα δούμε πως μπορούμε να υπολογίσουμε τη χωρητικότητα του πυκνωτή. S j 3
Μετά τη διόρθωση του Σ.Ι. έχουμε tan tan Η άεργη ισχύς πριν τη διόρθωση του Σ.Ι. είναι Τελικά με αντικατάσταση έχουμε : tan (tan tan ) Θέτοντας U U f U X Έχουμε f U (tan tan ) (tan tan ) fu 4
Σε εγκαταστάσεις μεγάλης ισχύος για τη διόρθωση του συντελεστή ισχύος απαιτείται χωρητικότητα πολύ μεγάλη για το λόγο αυτό χρησιμοποιούνται συστήματα σύγχρονων κινητήρων των οποίων η συμπεριφορά κάτω από ιδικές συνθήκες είναι χωρητική και για το λόγο αυτό ονομάζονται και σύγχρονοι πυκνωτές. Η συσκευή αυτή του σύγχρονου πυκνωτή παρουσιάζει ωμικές απώλειες και έτσι δεν μπορεί να θεωρηθεί ως ιδανικό στοιχείο, γεγονός που πρέπει να το λάβουμε υπόψη στους υπολογισμούς. Έτσι έχουμε: S j S tan cos S Οι πιο πάνω σχέσεις μετά τη σύνδεση του σύγχρονου πυκνωτή είναι S' ' j' S' j tan ' S ' ' ( ) ( ) ' ' cos ' ' S' ( ) ( ) 5
Τελικά έχουμε 1 (tan tan ) tan fu 6
Στην πράξη πολλές φορές είναι αναγκαίο να αντικατασταθεί μέρος του υπάρχοντος φορτίου σε μια ηλεκτρική εγκατάσταση. Στην περίπτωση, αν Ρ α και cosφ α είναι τα χαρακτηριστικά του φορτίου που αφαιρέθηκε, έχουμε: '' tan tan '' '' Το πρόσημο της άεργης ισχύς α μπορεί να είναι είτε θετικό είτε αρνητικό αν το φορτίου είναι επαγωγικό ή χωρητικό αντίστοιχα. Αν το φορτίο που συνδέεται έχει ως χαρακτηριστικά αν Ρ β και cosφ β έχουμε : ' tan tan tan ' ' Το πρόσημο της άεργης ισχύς β μπορεί να είναι είτε θετικό είτε αρνητικό αν το φορτίου είναι επαγωγικό ή χωρητικό αντίστοιχα. 7