Trekanter av spenninger, motstander og styrker

Alle som har en ide om vektordiagrammer vil lett legge merke til at en rettvinklet spenningstrekant kan skilles veldig tydelig på dem, hvor hver side reflekterer: den totale spenningen til kretsen, spenningen til den aktive motstanden og spenningen på reaktans.

I samsvar med Pythagoras teorem vil forholdet mellom disse spenningene (mellom den totale spenningen til kretsen og spenningen til dens seksjoner) se slik ut:

Hvis neste trinn er å dele verdiene til disse spenningene med strømmen (strømmen flyter likt gjennom alle deler av seriekretsen), så Ohms lov vi får motstandsverdiene, det vil si nå kan vi snakke om en rettvinklet trekant av motstander:

På lignende måte (som i tilfelle av spenninger), ved å bruke Pythagoras teorem, er det mulig å etablere en sammenheng mellom impedansen til kretsen og reaktansene. Forholdet vil uttrykkes med følgende formel:

Deretter multipliserer vi motstandsverdiene med strømmen, faktisk vil vi øke hver side av den rette trekanten med et visst antall ganger. Som et resultat får vi en rettvinklet trekant med kapasiteter:

Den aktive kraften som frigjøres ved den aktive motstanden til kretsen knyttet til den irreversible konverteringen av elektrisk energi (til varme, i utførelsen av arbeid i installasjonen) vil være klart relatert til den reaktive kraften som er involvert i den reversible konverteringen av energi (opprettelsen av magnetiske og elektriske felt i spoler og kondensatorer) og med full effekt levert til den elektriske installasjonen.

Aktiv effekt måles i watt (W), reaktiv effekt - i varis (VAR - volt-ampere reaktiv), totalt - i VA (volt-ampere).

I følge Pythagoras teorem har vi rett til å skrive:

La oss nå ta hensyn til det faktum at i potenstrekanten er det en vinkel phi, hvis cosinus er lett å bestemme først og fremst ved aktiv kraft og tilsynelatende kraft. Cosinus til denne vinkelen (cos phi) kalt effektfaktor. Den viser hvor mye av den totale kraften som står for når man gjør nyttig arbeid i en elektrisk installasjon og ikke føres tilbake til nettet.

En høyere effektfaktor (maksimalt én) indikerer selvsagt en høyere konverteringseffektivitet for energien som leveres til anlegget for drift. Hvis effektfaktoren er 1, brukes all den tilførte energien til å utføre arbeid.

De oppnådde forholdene tillater uttrykk for strømforbruket til installasjonen når det gjelder effektfaktor, aktiv effekt og nettverksspenning:

Så jo mindre cosinus phi, jo mer strøm kreves av nettverket for å gjøre en bestemt jobb. I praksis begrenser denne faktoren (maksimal nettverksstrøm) overføringskapasiteten til overføringslinjen, og jo lavere effektfaktoren er, desto større er linjebelastningen og desto lavere er den nyttige båndbredden (den lave cosinus phi fører til begrensning). Joule-tap i kraftledninger med synkende cosinus phi kan sees fra følgende formel:

På overføringslinjens aktive motstand R øker tapene jo mer jo høyere strømmen I er, selv om den er reaktiv på belastningen. Derfor kan vi si at med en lav effektfaktor øker kostnadene for overføring av strøm ganske enkelt. Dette betyr at å øke cosinus phi er en viktig nasjonal økonomisk oppgave.

Det er ønskelig at den reaktive komponenten av totaleffekten skal nærme seg 0. For å gjøre dette vil det være greit å alltid bruke elektriske motorer og transformatorer med full belastning og slå dem av ved slutten av bruken slik at de ikke går på tomgang. Ved tomgang har motorer og transformatorer en svært lav effektfaktor. En måte å øke cosinus phi hos brukere er å bruke kondensatorbanker og synkrone kompensatorer.