Μέτρηση συντελεστή ισχύος διαφόρων λαμπτήρων και βελτίωση αυτού

Βρισκόμαστε στο εργαστήριο των Ηλεκτρολόγων της 1^ης ΕΠΑΣ ΟΑΕΔ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ όπου οι μαθητές έκαναν ένα δοκιμαστήριο στο οποίο μετράνε το συντελεστή ισχύος (cosφ) διαφόρων τύπου λαμπτήρων. 

Στη συνέχεια μετράνε το συντελεστή ισχύος όλης της γραμμής και τον βελτιώνουνε με τη βοήθεια ενός πυκνωτή. 

Στο τέλος γίνεται και μια σύγκριση μεταξύ της κατανάλωσης ίδιου λαμπτήρα φθορισμού 18W, με μαγνητικό και ηλεκτρονικό ballast.

Μια διαφορετική προσέγγιση των ειδών ισχύος και του συντελεστή ισχύος

Είμαστε δύο άνθρωπο και έχουμε μια βάρκα την οποία θέλουμε να τραβήξουμε μπροστά

Οι άνθρωποι δένουν τα σχοινιά τους κάθετα στη βάρκα και τραβάνε....Το αποτέλεσμα;...Η βάρκα μένει ακίνητη.

Γιατί συμβαίνει αυτό; Η ΔΥΝΑΜΗ ΠΟΥ ΑΣΚΕΙΤΑΙ ΣΤΗ ΒΑΡΚΑ 

 (προς την κατεύθυνση που θέλουμε να κινηθεί) είναι: F1*συν90^ο + F2 *συν90^ο

Αλλά το συνημίτονο των 90 μοιρών είναι 0. Επίσης και οι δυνάμεις F1 και F2 είναι αντίθετες και αλληλοεξουδετερώνονται.

Οι άνθρωποι μετακινούνται πιο μπροστά και η γωνία που σχηματίζουν τώρα είναι μικρότερη από 90ο

Η δύναμη που ασκείται τώρα πάνω στη βάρκα (προς την κατεύθυνση που θέλουμε να κινηθεί) είναι το διανυσματικό άθροισμα των δύο δυνάμεων F1 και F2. Δηλαδή Fολ=F1*συνΦ1+ F2*συνΦ2

Και όσο πιο μικρή είναι η γωνία Φ τόσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη F, μιας και το συνΦ από 0 πλησιάζει το 1

Όταν τώρα οι γωνίες που σχηματίζουν οι δυνάμεις είναι 0 (τραβάνε και οι δύο άνθρωποι ακριβώς μπροστά από τη βάρκα) έχουμε το καλύτερο αποτέλεσμα γιατί το συνΦ γίνεται 1

Όλα τα παραπάνω θα τα εφαρμόσουμε στον Ηλεκτρισμό και θα αντιστοιχίσουμε τη δύναμη που ασκείται στη βάρκα με την ηλεκτρική ισχύ.

Ξέρουμε ότι στους  ΠΥΚΝΩΤΕΣ και στα ΠΗΝΙΑ η ΤΑΣΗ από το ΡΕΥΜΑ παρουσιάζουν μια διαφορά φάσης 90^ο. Έχουν δηλαδή  συνφ = 0. Στα πηνία η τάση προηγείται του ρεύματος κατά 90^ο και στους πυκνωτές καθυστερεί κατά 90^ο

Δηλαδή είναι σαν να ενεργούν στο φορτίο κάθετα (όπως οι άνθρωποι στην 1^η εικόνα) άρα δεν παράγουν έργο. Είναι δηλαδή άεργοι καταναλωτές.

Και μάλιστα ο πυκνωτής τραβάει σε αντίθετη φορά από το πηνίο.

Η ηλεκτρική ισχύς που δίνουν στο κύκλωμα είναι 0 γιατί P=V*I*συν90^ο , το οποίο συν90^ο =0

Ωμικό φορτίο

Σε ένα καθαρά ωμικό φορτίο η τάση και το ρεύμα είναι συμφασικά, δηλαδή η γωνία που σχηματίζουν μεταξύ τους είναι 0^ο και ξέρουμε ότι συν0^ο =1

Η ηλεκτρική του ισχύς είναι P=V*I*συν0^ο =V*I

Τα ηλεκτρικά φορτία όμως είναι σύνθετα, δηλαδή και χωρητικά και ωμικά και επαγωγικά.

Σε αυτά τα σύνθετα φορτία υπάρχει μια διαφορά φάσης (γωνία) μεταξύ της τάσης και του ρεύματος ανάλογη με το είδος του φορτίου.

Οπότε την ηλεκτρική ισχύ που καταναλώνεται σε ένα σύνθετο φορτίο τη διακρίνουμε

^{ή αλλιώς}  

                                                            

ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ ΙΣΧΥΟΣ ΣΕ 1Φ ΚΑΙ 3Φ ΣΥΣΤΗΜΑ

Σε άλλη ανάρτηση είχαμε δει για το τι είναι ο συντελεστής ισχύος και τους Τρόπους βελτίωσης του συντελεστή ισχύος

Εδώ θα δούμε πως γίνεται η βελτίωση του συντελεστή ισχύος σε μονοφασικό και τριφασικό σύστημα

ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΤΟΥ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ ΙΣΧΥΟΣ ΣΕ ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

Πρακτικά για να υπολογίσουμε την άεργο ισχύ των πυκνωτών Qc που θα εισάγουμε για την αντιστάθμιση χρησιμοποιούμε τον τύπο:

Qc (Kvar)=κ*P(KW) όπου:
κ=εφφ1-εφφ2

Ο συντελεστής κ βρίσκεται από τον παρακάτω πίνακα όταν ξέρουμε το αρχικό συνφ1 της εγκατάστασης και το τελικό συνφ2 που θέλουμε να πετύχουμε. 

Η χωρητικότητα του πυκνωτή που θα βάλουμε για να βελτιώσουμε το συνφ είναι:

Το Qc το σε KVAR, το U σε Volt και το C σε μF  

δες εδώ ένα πρόγραμμα υπολογισμού ισχύος πυκνωτών αντιστάθμισης και εδώ

Ένας άλλος τρόπος είναι αφού βρήκαμε την ισχύ του πυκνωτή 2,25 KVAR μπορούμε να βρούμε τη χωρητικότητα του πυκνωτή προσεγγιστικά όχι από τον προηγούμενο τύπο αλλά από τον επόμενο πίνακα ενός κατασκευαστή

Βλέπουμε από τον πίνακα ότι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε 1 πυκνωτή 150 μF

Τοπική διόρθωση συντελεστή ισχύος σε λάμπες φθορισμού

Τοπική διόρθωση συντελεστή ισχύος σε άλλες λάμπες 

Τοπική διόρθωση συντελεστή ισχύος σε κινητήρες

Τοπική διόρθωση συντελεστή ισχύος σε μετασχηματιστές

ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΤΟΥ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ ΙΣΧΥΟΣ ΣΕ ΤΡΙΦΑΣΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ