Коэффициент мощности
англ. Power factor
cos φ — доля полной мощности, которая реально работает: при 0,86 из 11 кВА полезных только 9,5 кВт; остальное качается реактивом.
Коэффициент мощности — это косинус сдвига фаз между током и напряжением, он же отношение : сколько из каждой вольт-амперы полной мощности дошло до полезной работы. Чистый резистор даёт единицу, двигатель с обмотками — что-то между 0,8 и 0,9, а индуктивная печь — и того меньше. Пример: блок питания потребляет кВА, а на валу и в тепле оседает кВт — коэффициент , сдвиг фаз около .
Низкий косинус бьёт по карману: для передачи тех же ваттов провода обязаны нести больший ток, а счётчик за нагрев этих лишних ампер выставит счёт потребителю. Дешёвое лекарство — конденсаторы параллельно нагрузке: их ёмкостный реактив гасит индуктивный, фазовый угол поджимается к нулю, косинус поднимается. Именно так энергетики «компенсируют реактив». Механику сдвига фаз видно на векторных стрелках в уроке синусоидальный ток, а расчёт цепей с реактивом — в материале комплексный метод расчёта.
Частые вопросы
Почему нельзя просто поднять cos φ до единицы?
Можно и иногда делают, но с оговорками: полная компенсация делает цепь чувствительной к малейшим изменениям нагрузки — фазовый угол начинает гулять через ноль. Плюс на холостом ходу конденсаторы остаются включёнными и сами генерируют ёмкостный реактив, перекомпенсируя сеть. Поэтому на практике целятся в 0,92–0,95: почти вся выгода по токам и потерям получена, а система остаётся устойчивой к переменам режима.
Чем импульсный блок питания портит косинус иначе, чем мотор?
Мотор — классическая индуктивность: ток чисто запаздывает, cos φ «сдвиговый», и пары конденсаторов хватает для компенсации. Импульсный блок без корректора режет синусоиду короткими импульсами у вершины: сдвига фаз почти нет, но ток превращается в узкие пики — это уже искажение формы, и его cos φ называют коэффициентом искажения. Лечится он не конденсатором, а активным корректором коэффициента мощности внутри самого блока.