Как влияет cos ? на экономические показатели

Для выяснения влияния коэффициента мощности на экономические показатели электротехнических установок рассмотрим приемник энер­гии, работающий с постоянной активной мощностью при постоянном напряжении в сети.

Подключение COS-1.

Ток в приемнике, а, следовательно, и в проводах, соединяющих его с генератором электрической энергии, при этих условиях зависит от cos? :

P = UI cos?,      I = P : U cos?,  

Чем меньше cos ? приемника, тем больший ток должен быть в са­мом приемнике, в генераторе, в соединительных проводах, трансфор­маторе и других элементах сети электроснабжения.

Мощность тепловых потерь, согласно закону Ленца-Джоуля, пропорциональна квадрату тока и сопротивлению проводов:

?P = I²r

Очевидно, чем больше ток приемника, тем больше потеря энергии в электрической цепи. Стоимость потерянной энергии входит в эксплуа­тационные расходы. Увеличение cos?  приемников ведет к уменьшению тока, сокращению потерь энергии и эксплуатационных расходов.

Если электротехническая установка спроектирована с относительно низким cos?, то оборудование (коммутационная аппаратура, приборы для контроля и др.) и провода должны быть выбраны на большие токи, чем при высоком cos?. Это значит, что оборудование должно быть установлено относительно больших размеров, а провода — большего сечения. Последнее повлечет за собой увеличение объема зданий, утяжеление фундамента и опор и т. п.

Увеличение коэффициента мощности приемников энергии приводит к сокращению капитальных затрат.

Генераторы электрической энергии и трансформаторы характеризуются номинальной мощностью, которая определяется произведе­нием номинальных значений напряжения и тока:

S_H = U_нI_н

Наиболее полное использование генераторов и трансформаторов соответствует режиму работы с номинальным током при номинальном напряжении (особые случаи, когда допускается некоторая перегрузка оборудования при эксплуатации, здесь не учитываются).

Величина активной мощности генератора определяется не только напряжением и током, но и cos?, величина которого зависит от прием­ника энергии:

Р = UI cos?

Если приемник имеет cos ?  = 1, генератор может развивать актив­ную мощность, равную его номинальной мощности, т. е. основная функция генератора — преобразование энергии — может быть выпол­нена наиболее полно, а первичный двигатель — турбина, также рас­считанный на номинальную мощность, будет работать с полной на­грузкой.

При cos ? < 1 активная мощность меньше номинальной, хотя генератор будет работать при номинальных значениях напряжения и тока. Таким образом, генератор по мощности оказывается недогру­женным. Не загружен полностью и первичный двигатель. Недогрузка турбины и генератора приводит к снижению их коэффициента полез­ного действия.