Вплив коефіцієнта потужності на ефективність кондиціонерів

Що таке Коефіцієнт потужності

Коефіцієнт потужності - це фізична величина, яка є однією з характеристик електричного струму. Значення коефіцієнта потужності дозволяє зробити оцінку наскільки ефективно електрообладнання, наприклад компресор або вентилятор системи кондиціонування, використовують електричну енергію мережі напруги живлення.

Вы можете выбрать и купить надежный и современный кондиционер Cooper&Hunter для охлаждения, нагрева, очищения и поддержания оптимальной температуры воздуха в помещении по самой выгодной и доступной цене, без переплат и накруток.

Формально коефіцієнт потужності дорівнює відношенню активної і повної потужності споживаної системою з мережі напруги живлення. Наочне відображення коефіцієнта потужності може бути продемонстровано на векторному графіку, що представляє собою залежність повної, активної і реактивної потужності.

Терміни та визначення.

Активна потужність - це потужність, яка використовується для здійснення будь-якої роботи: обертання ротора компресора або вентилятора або нагріву калорифера теплообмінника нагрівача. Реактивна потужність - це потужність, яка створює індуктивне навантаження, і не виконує корисної роботи. На практиці реактивна потужність є суттєвою частиною електричної потужності споживаної з мережі електродвигуном компресорного агрегату.

Незважаючи на те, що активна і реактивна потужність є частиною одного і того ж процесу, дія цих двох складових зміщене у часі. Показаний графік часовий графік дії активної і реактивної складової електричного навантаження електродвигуна компресора. Як видно з графіка, активна і реактивна складові електричного навантаження зміщені один щодо одного по фазі на 900. Тому вектори активної і реактивної потужності зображені на графіку №1 під кутом 900.

Вплив коефіцієнта потужності на ефективність роботи електродвигуна.

Як відомо низький рівень коефіцієнта потужності є ознакою неефективного використання електроенергії. Іншими словами, споживана потужність компресора використовується не для підвищення тиску або ентальпії холодоагенту, а відповідно хладапроізводітельності системи кондиціонування, а для підвищення індуктивного навантаження електродвігателя.Для обчислення електричної потужності електродвигуна компресора або вентилятора зазвичай використовується формула

Дану формулу можна інтерпретувати за допомогою формули. Як видно з формули, при постійному значенні напруги мережі живлення, зменшення значення коефіцієнта потужності супроводжується підвищенням рівня робочого струму.

Таким чином, мале значення коефіцієнта потужності компресора системи кондиціонування безпосередньо впливає на ефективність його роботи, і побічно впливає на надійність.

Підвищення значення коефіцієнта потужності.

На даний момент існує кілька варіантів вирішення завдання щодо підвищення рівня коефіцієнта потужності. Одним із способів є використання блоку косинусного конденсаторів, що підключаються паралельно робочим обмоткам електродвигуна компресора. На малюнку №4 показаний зовнішній вигляд блока конденсаторів, використовуваних для підвищення значення коефіцієнта потужності в чиллерах малої продуктивності.

Ємність конденсаторів, необхідних для підвищення КМ від існуючого значення cosφ1 до необхідного cosφ2, можна визначити по діаграмі (рис. 6 б, в).

При побудові векторної діаграми в якості вихідного вектора прийнятий вектор напруги джерела. Якщо навантаження є індуктивний характер, то вектор струму I1 відстає від вектора напруги на кут φ1Iа збігається за напрямком з напругою, реактивна складова струму Iр відстає від нього на 90 ° (рис. 6 б).

Після підключення до споживача батареї конденсаторів ток I визначається як геометрична сума векторів I1 і Ic. При цьому вектор ємнісного струму випереджає вектор напруги на 90 ° (рис. 6, в). З векторної діаграми видно, що φ2 <φ1, тобто після включення конденсатора коефіцієнт потужності підвищується від cosφ1 до cosφ2

Ємність конденсатора можна розрахувати за допомогою векторної діаграми струмів (рис. 2 в) Ic = Iр1 - Iр = Іа tgφ1 - Іа tgφ2 = ωCU

З огляду на, що P = UIа, запишемо ємність конденсатора С = (Іа / ωU) х (tgφ1 - tgφ2) = (P / ωU2) х (tgφ1 - tgφ2).

На практиці зазвичай коефіцієнт потужності підвищують не до 1,0, а до 0,97 - 0,98, так як повна компенсація вимагає додаткової установки конденсаторів, що часто економічно не виправдане.