Номер 2, страница 50, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

2. Каким образом можно увеличить коэффициент мощности?

2. Коэффициент мощности, обозначаемый как $ \cos(\phi) $, является показателем эффективности использования электрической энергии. Он представляет собой отношение активной (полезной) мощности $ P $ к полной (кажущейся) мощности $ S $. В идеальном случае $ \cos(\phi) = 1 $. Низкий коэффициент мощности (значительно меньше 1) чаще всего вызван наличием в сети индуктивных нагрузок, таких как асинхронные электродвигатели, трансформаторы, люминесцентные лампы. Эти устройства потребляют реактивную мощность для создания магнитных полей, что приводит к сдвигу фаз между напряжением и током. Увеличение коэффициента мощности (его приближение к 1) позволяет снизить полный ток в цепи при той же активной мощности, что уменьшает потери в проводах и нагрузку на силовое оборудование.

Основным способом увеличения коэффициента мощности является компенсация реактивной мощности. Существуют следующие методы:

1. Использование компенсирующих устройств. Это самый распространенный метод. Поскольку индуктивная нагрузка создает отстающий по фазе ток, для его компенсации используют элементы, создающие опережающий ток.

• Подключение конденсаторных батарей. Конденсаторы, подключенные параллельно индуктивной нагрузке, генерируют реактивную мощность емкостного характера, которая компенсирует реактивную мощность индуктивного характера. В результате общая реактивная мощность в сети $ Q = Q_L - Q_C $ уменьшается, что приводит к уменьшению фазового сдвига $ \phi $ и, следовательно, к увеличению коэффициента мощности $ \cos(\phi) $. Это наиболее экономичный и распространенный способ для промышленных и коммерческих объектов.

• Использование синхронных компенсаторов. Это синхронные электродвигатели, работающие в режиме перевозбуждения без механической нагрузки. В этом режиме они ведут себя как большая емкость, генерируя реактивную мощность в сеть. Этот метод используется на крупных промышленных предприятиях или на подстанциях энергосистемы для регулирования напряжения и коэффициента мощности.

2. Организационно-технические мероприятия.

• Правильный выбор мощности электродвигателей. Следует избегать использования двигателей со значительной недогрузкой (менее 50% от номинальной), так как их коэффициент мощности при этом резко падает.

• Ограничение времени работы оборудования на холостом ходу. Например, работа асинхронного двигателя на холостом ходу характеризуется очень низким коэффициентом мощности.

• Замена старых двигателей на современные, энергоэффективные модели с более высоким собственным коэффициентом мощности.

Ответ: Увеличить коэффициент мощности можно путем компенсации реактивной мощности, в основном за счет параллельного подключения к нагрузке конденсаторных батарей. Также применяются синхронные компенсаторы и меры по оптимизации работы электрооборудования (правильный подбор мощности двигателей, исключение длительной работы на холостом ходу).