curent alternativ

Ansamblul tuturor elementelor electrice care intervin direct în procesele de generare, transformare, transmisie și distribuție a energiei electrice formează un singur întreg de funcționare comună, de aici rezultă că aproape toată energia electrică pe care o consumăm în industrii, fabrici, toate casele sunt elemente care pot fi considerate echipamente consumatoare de energie electrică.

Ce este factorul de putere?
Este un indicator calitativ și cantitativ al utilizării corecte a energiei electrice.
Putem spune, de asemenea, că factorul de putere este un termen folosit pentru a descrie cantitatea de energie electrică care a fost transformată în muncă.

Pe măsură ce factorul de putere se modifică în funcție de consum și de tipul de sarcină, vom analiza câteva concepte pentru a exprima matematic factorul de putere.

Ce este Puterea?
Măsurarea puterii în curent alternativ este mai complicată decât în ​​curent continuu datorită efectului inductoarelor și condensatoarelor. Deci, în orice circuit de curent alternativ există acești trei parametri de inductanță, capacitate și rezistență într-o varietate de combinații.

În circuitele pur rezistive, tensiunea (V) este în fază cu curentul (i), unele dintre aceste dispozitive fiind lămpi cu incandescență, fiare de călcat, sobe electrice etc. Toată energia se transformă în energie luminoasă sau energie termică.

În timp ce într-un circuit inductiv sau capacitiv, tensiunea și curentul sunt defazate la 90 ° între ele. Într-un circuit pur inductiv, curentul este la 90 ° în spatele tensiunii. Și într-un circuit pur capacitiv, curentul este înaintea cu 90 ° față de tensiune.

Puterea poate fi definită ca abilitatea de a lucra, cu alte cuvinte, ca rata de transformare, variație sau transfer de energie pe unitate de timp.

Există trei tipuri de putere

Diferitele dispozitive electrice transformă energia electrică în alte forme de energie, cum ar fi: mecanică, ușoară, termică, chimică, printre altele.

Această energie corespunde energiei utile sau puterii active sau pur și simplu puterii, similară cu cea consumată de o rezistență. Exprimat în wați.
Motoarele, transformatoarele și, în general, toate dispozitivele electrice care utilizează efectul unui câmp electromagnetic, necesită putere activă pentru a efectua lucrări utile, în timp ce puterea reactivă este utilizată pentru a genera câmpul magnetic, stocând câmpul electric care în da nu produce nicio lucrare.

Puterea reactivă este defazată la 90 ° față de puterea activă.
Această putere este exprimată în volt-amperi reactivi. (VAR)

Este rezultatul luării în considerare a tensiunii aplicate consumului de curent pe care îl solicită.
Este, de asemenea, rezultatul sumei vectorilor de putere activă și putere reactivă.
Această putere este exprimată în volt-amperi (VA)
Factorul de putere (fp) este relația dintre puterile active (P) și cele aparente (S) dacă curenții și tensiunile sunt semnale sinusoidale.

Dacă acestea sunt semnale perfect sinusoidale, factorul de putere va fi egal cu cos φ, sau cosinusul unghiului format de fazorul de curent și tensiune, în acest caz fiind desemnat ca cos φ valoarea unghiului menționat.
Conform fig. 3.

În triunghiul puterii din fig. 2 se observă grafic că este factorul de putere sau cos φ și relația sa între puteri într-un circuit de curent alternativ.

Diagrama vectorială a fig. 4 prezentat pentru un circuit inductiv arată că curentul rămâne în urma tensiunii, există două componente și una dintre ele este vectorul AB, în fază cu tensiunea și este o putere activă văzută în sarcină, cealaltă componentă AC care este 90 ° în spate reprezintă puterea reactivă, prin urmare relația dintre puterea activă și cea aparentă se numește factor de putere.

Problema factorului de putere scăzut poate fi împărțită în două grupuri, economică și tehnică.

De ce există un factor de putere scăzut?

Puterea reactivă este necesară pentru a produce fluxul electromagnetic care activează elemente precum: motoare, transformatoare, lămpi fluorescente, echipamente frigorifice, printre altele.

Atunci când cantitatea acestui echipament este apreciabilă, se poate produce un consum ridicat de energie reactivă în consecință.

Printre principalele consecințe ale unui factor de putere scăzut putem menționa următoarele:

Creșterea curentului
Ele cresc pierderile datorate efectului Joule, care sunt o funcție a pătratului curentului, de exemplu:
-Cabluri între contor și utilizator

-Înfășurări ale transformatorului de distribuție

-Dispozitive de operare și protecție
Creșterea caderii de tensiune rezultând în alimentarea insuficientă a sarcinilor, acestea suferă o reducere a puterii lor de ieșire.
Această cădere de tensiune afectează:
-Înfășurări ale transformatorului de distribuție
-Cabluri de alimentare
-Sistem de protecție și control
Aceste dezavantaje afectează și producătorul și distribuitorul de energie electrică.
Producătorul penalizează utilizatorul cu un factor de putere scăzut, făcându-l să plătească mai mult pentru energia electrică.
-Din acest motiv, companiile de electricitate percep tarife mai mari atunci când factorul de putere este scăzut.
O modalitate de a vizualiza componentele implicate în această creștere a costului energiei poate fi arătată referindu-ne la triunghiul de putere din fig. 6.

Smochin. 6 este cel mai bun mod de a înțelege grafic ce este cos φ și relația strânsă cu celelalte tipuri de putere prezente într-un circuit electric de curent alternativ.

După cum se poate vedea în triunghiul din ilustrație, cos φ reprezintă grafic puterea activă (P) și puterea aparentă (S), adică relația dintre puterea reală de lucru și puterea totală consumată de sarcină sau de consumator conectat la un circuit electric de curent alternativ.
Putem reprezenta matematic prin următoarea formulă:

Factorul de putere este relația dintre puterile active (P) și cele aparente (S), dacă semnalul este sinusoidal.

Dacă unda nu ar fi perfectă, puterea aparentă (S) nu ar fi compusă doar din puterea activă (P) și puterea reactivă (Q), ci ar apărea o a treia componentă, suma tuturor puterilor generate de distorsiunea D.

Dacă presupunem că în instalație există o rată de distorsiune armonică ridicată (THD) și pentru că există curenți armonici împreună cu tensiunea la care este supus conductorul, o energie curge ca rezultat, că dacă aceasta ar fi singura distorsiune în instalație, valoarea sa ar corespunde distorsiunilor totale D.

CONCLUZII:
Valoarea factorului de putere este determinată de tipul de sarcini conectate într-o instalație. Conform definiției sale, factorul de putere este adimensional și poate lua valori cuprinse între 0 și 1
Într-un circuit rezistiv pur: φ = 0

Aceasta este polaritatea curentului și a tensiunii în același moment în fiecare ciclu, de aceea factorul de putere este unitatea.

Pe de altă parte, într-un circuit reactiv pur, curentul și tensiunea sunt în cuadratură: φ = 90 °, factorul de putere fiind egal cu zero.

Când un circuit este de natură inductivă, vom vorbi despre un factor de putere decalat (curent decalat în raport cu tensiunea), în timp ce se spune în avans când este de natură capacitivă (curent de conducere în raport cu tensiunea).

Factorul de putere (fp) și cos φ sunt doi termeni diferiți și depind de următorii:

cos φ; depinde doar de puterile active (P) și reactive (Q)
fp; Acestea depind de puterile active (P), reactive (Q) și de distorsiuni (D). În cazul în care D = 0 ambele vor coincide.

REFERINȚE
L.I. Eguíluz M. Magaña, P. Benito și J.C. Spălătorie „Factorul de putere al sistemului, relația sa cu pierderile de distribuție în rețelele distorsionate și efectele utilizării condensatoarelor în îmbunătățirea fp”. E.T.S.I.I.T. Universitatea din Cantabria.

. Filipski, „Puterea polifazică aparentă și factorul de putere în condiții de formă de undă distorsionate”. IEEE Trans. On Power Delivery, Vol. 6, No. 3, July 1991.

Albert F. Spitta - Günter G. Seip. Instalații electrice, volumul I