Instalații pentru compensarea factorului de putere

1. Generalităţi

Factorul de putere este raportul K dintre puterea activă „P” şi puterea aparentă „S” într-un circuit de curent alternativ.

În regim sinusoidal, în cazul unui circuit, vom avea:

- Puterea activă (reală) este egală cu produsul tensiunii şi curentului în fază cu ea:

Unde reprezintă unghiul de defazaj între curent şi tensiune (fig.1).

- Puterea aparentă reprezintă produsul:

Mărime utilizată pentru dimensionarea anumitor elemente a circuitelor electrice.

- Puterea reactivă este produsul dintre tensiune şi componenta curentului în cuadratură cu ea:

Avem relaţia:

Factorul de putere devine:

Deci, dacă se cunoaşte factorul de putere al unui circuit, se cunoaşte defazajul dintre tensiunea de alimentare (Ul) şi curentul de linie (Il) sau alfel spus, defazajul dintre tensiunea de fază (Uf) şi curentul de fază (If).

Într-un sistem trifazat, echilibrat şi ca tensiune şi ca curent, avem:

- φ - defazajul între tensiunea de fază şi curentul de fază;

– I - curentul;

– Uf - tensiunea de fază;

– Ul - tensiunea de linie sau între faze.

În orice regim, puterea aparentă poate fi definită sub forma:

Deci, într-un regim trifazat echilibrat, factorul de putere se exprimă prin cos φ, în care φ este defazajul pe fază.

Obs! Factorul de putere are ca substrat fizic puterea reactivă. 1.1.

1.1 Determinarea factorului de putere

Valoarea factorului de putere nu este constantă; ea variază în timp în funcţie de mărimea sarcinii, variaţiile de tensiune etc., atât pentru fiecare receptor inductiv în parte, cât şi pentru întreaga instalaţie electrică a unei întreprinderi sau a unui sistem energetic.

Se deosebesc:

a. Factorul de putere instantaneu într-un sistem trifazic:

Această mărime se poată măsura direct cu cosfimetru sau se determină în baza citirilor simultane a puterii, a tensiunii între faze şi a intensităţii.

b. Factorul de putere mediu:

care reprezintă media aritmetică a unui număr de „n” valori instantanee ale factorului de putere, luate la intervale egale de timp.

c. Factorul de putere mediu ponderat, determinat pentru un anumit interval de timp pe baza citiri contoarelor de putere activă şi reactivă, unde:

Wr - energia reactivă consumată în perioada considerată;

Wa - energia activă în acelaşi interval.

Factorul de putere mediu ponderat este cel care se stabileşte şi se ia în considerare în mod uzual. El este de două feluri:

- natural, când se stabileşte pentru un consumator care nu are instalaţii de compensare a puterii reactive sau, dacă le are, aceste instalaţii se deconectează în timpul măsurători;

- general, când se stabileşte fără deconectarea eventualelor instalaţii de compensare existente.

În cazul consumatorilor prevăzuţi cu instalaţii de compensare a energiei reactive care nu se pot deconecta la efectuarea măsuratorilor, factorul de putere natural mediu ponderat se determină cu formula:

unde: Wre– este energia reactivă produsă de instalaţiile de compensare în intervalul de timp considerat.

Factorul de putere se poate determina şi cu ajutorul unor diagrame, cum ar fi:

a). Diagrama P, Q, S şi cos φ (fig.3), unde:

- pe ordonată sunt trecute valori ale puterii active P;

- pe abcisă sunt trecute valori ale puterii reactive Q;