Отрицательный КОСИНУС ФИ? Электрики могли не знать, проектировщики тоже..

Друзья, приветствую! Писать статьи на Дзен не прибыльно, но весело, и, может быть, я делаю что-то полезное обществу?

Расскажу о недавнем случае на объекте (заводе), подкреплённым другим объектом (ТРК).

1. Что такое косинус фи?

Что такое косинус - это тригонометрия, а что такое фи? Это угол сдвига фазы между током и напряжением. Он может быть побольше или поменьше. Ну может быть ноль. А может быть отрицательный? Если отложить по горизонтали ток, то напряжение окажется или смотрящим вверх, или вниз, если обратиться к единичной окружности.

Знак при движении против часовой стрелки - отрицательный

Тут вроде бы неплохо видно - вектор тока горизонтально, а напряжение смотрит или в верхнюю полуплоскость (+фи), или в нижнюю (-фи). Фото из интернета.

На красный график надо не смотреть, он отвлекает. Если за базу берут ток (голубой график), то напряжение (зеленый график) его опережает (индуктивность) или отстает (ёмкость). Это ТОЭ 2й курс.

2. 20й век и 21 век? Что поменялось?

Если обратить внимание на косинус фи, его чаще всего вспоминают в контексте всяких электродвигателей, ведь это, по сути, индуктивность и ток в ней отстает от напряжения. Или иначе напряжение опережает ток.

Это было весь 20й век и придумали конденсаторные УКРМ чтобы сдвинуть кривую тока обратно, к напряжению.

Однако в 21м веке мы имеем вместо больших фабрик с тысячами моторов, лифтов, конвейеров и телевизоров с трансформаторными блоками питания - гипермаркеты с тысячами квадратных метров светодиодного освещения и бизнес центры с тысячами компьютеров с блоками питания. И везде на входе конденсаторы, потому что блоки питания "уже не те".

Косинус на двигателе - искал похуже и нашел даже со стрелочкой)

Поэтому характер нагрузки с классического "положительного косинуса фи", характерного для индуктивных нагрузок, поменялся на противоположный, который не только нельзя исправить конденсаторными УКРМ, но можно дополнительно ухудшить! )

Такой косинус фи логично назвать отрицательным. Чтобы юные энергосберегаторы (а подчас умудренные опытом люди из прошлого века) не путались, предлагая конденсаторный УКРМ на светодиодный торговый центр.

Некоторые думают, что PF и косинус фи это одно и тоже, а как думаете Вы? Поделитесь в комментариях..

Я искал диодный светильник с надписью косинус фи и не нашел. Но есть с надписью PF - PowerFactor.

Можно еще так сделать:

Теперь живите с этим) Быстрый ответ не всегда правильный))

Вот производитель в паспорте проговорился - у него на LED-панели вылез косинус наравне с PowerFactor (Коэффициентом мощности)

И заметьте даже положительный! Интересно взять его на замер, неужели там на входе индуктивность вместо емкости?

Вот протокол испытаний (взят с сайта ЭТМ) для Гаусса ДВО-36 Вт

Уважаемый производитель Световые технологии тоже влепил надпись о косинусе больше 0,95, наверное, в силу традиции

Но также указал данные о пусковом токе 25А на 1 светильник в течение 250 мкс

Это там индуктивность пусковой ток создает?

3. Практика критерий истины? Измеряем реальный объект - завод..

Суть описанной выше проблемы в том, что цифра косинуса одинаковая, а характер разный! И пока это не нашло адекватного отражения. А заодно PF и DPF создают путаницу.

При проведении замеров на реальном объекте (сейчас рассмотрим завод, где уйма двигателей и индуктивный характер нагрузки) видим такие графики:

График Фи - большую часть времени находится в положительной полуплоскости, но есть провал в отрицательные значения (а может это генерация? поделитесь в комментариях)

И статистический график значений косинуса с другого прибора - тоже с отрицательными значениями

4. И еще один объект - торговый комплекс

И в нем была применена "какая-то уникальная установка", которая обещала 15% экономии (не скажу экономии чего и за счет чего).

Вот токи нашей нагрузки - сотни метров площадей с диодным освещением.

Это токи до включения установки (характерный вид кривой для диодных светильников). Видно, и гармоники, и ток в нуле (правда не в масштабе) больше, чем по фазам и 150 Гц

А это после включения этой хитрой установки. Вместо синуса почти меандр. Ток в нуле понизился, а по фазам вырос.

Теперь посмотрим на мощности и косинус с PF. Часть графика до ступеньки - с включенной установкой, по сути, там внутри конденсаторы.

Да, мелко, но вы держитесь

Может быть так лучше видно?

Расшифрую:

• красный это активная мощность 15 на фазу, 40 всего - и с установкой, и без неё
• синий - реактивная мощность (-18) на фазу и (-45) всего - отрицательные значения, полагаю за счет емкостного характера компенсатора. После выключения реактивная мощность падает почти до нуля, с отрицательным небольшим значением (-3,7 кВАр) суммарно
• черный - полная мощность 68 кВА с работающей установкой и 40,9 кВА с отключенной

А вот и значения Косинуса и Коэффициента мощности - разные графики по фазе А

А это график суммарного Коэффициента мощности, а косинус суммарный прибор почему-то не выдает..

По графикам видно, что с включенной установкой значения и косинуса и PF были заметно ниже, по сравнению с выключенной.

График тока (нижний) и напряжения (верхний) до и после выключения установки. Левая часть с включенной установкой.

Ток с включенной установкой оказался 105 Ампер, а с выключенной около 70 А.

Заключение. Выводы.

По итогу рассмотрения сильно конденсаторной установки видно, что прибор (анализатор энергии FLUKE) показывает косинус как положительный, но реактивная мощность при этом отрицательная.

В обозначениях светильников и двигателей также фигурирует положительный косинус при явно различных характерах нагрузки.

Косинус и Коэффициент мощности (PowerFactor) вообще не одно и тоже, но у нас любят это не понимать. PF больше учитывает гармоники, чем смещение по фазе между током и напряжением.

В светодиодных светильниках может вообще не быть никакого смещения тока от напряжения, фи равен нулю, а косинус единице. Но PowerFactor при этом далек от единицы.

Смещение тока (опережение) от напряжения, что говорит о емкостном характере нагрузки

Статья не претендует на истину, но показывает замеры поверенными приборами на реальных объектах и приглашает к диалогу тех, кто хотя бы половину этого понимает. Да впрочем пришите все, будем думать вместе )

За измерениями эффективности УКРМ, анализом качества и параметров энергии, обращайтесь к нам - AVB.SPB.RU

Друзья, комментируйте, дополняйте, поправляйте в комментариях!