Припустимо, що на електростанції встановлено генератор однофазного змінного струму потужністю 240 ква, напругою 1200 на. Струм, який може віддавати генератор в мережу.
Розберемо випадок, коли до генератора приєднана навантаження, що має тільки активний опір (електронагрівальні прилади, лампи розжарювання). Так як в цьому випадку вся потужність, що віддається генератором, є потужність активна, то cos дорівнює одиниці.
Р = IU cosфі = 200 • 1200 • 1 = 240000 вт = 240 квт.
Якщо ми тепер до того ж генератору підключимо навантаження, що має cos фі = 0,8 (активне і індуктивний опори), то активна потужність, що віддається генератором в мережу,
Генератор по активної потужності буде не завантажений, хоча колишній ток 200 а проходить по його обмотці, нагріваючи її. Збільшити ток генератора понад 200 а можна, так як це небезпечно для обмоток генератора.
При навантаженні, що має cosфі = 0,5, генератор віддає активну потужність,
Таким чином, ми бачимо, що, чим менший cos має споживач, тим меншу активну потужність буде віддавати генератор, тим менше він буде завантажений по активної потужності і тим менше буде коефіцієнт корисної дії машини. Це змусило враховувати не тільки активну енергію, що забирається споживачем від електростанції, але також і реактивну енергію. Тому у споживача, що має реактивну навантаження, повинні бути встановлені електролічильники активної і реактивної енергії (їх пристрій і робота описані в чотирнадцятої розділі книги). При цьому активна і реактивна енергії при сталості активної і реактивної потужностей можуть бути визначені за формулами:
Низький «косинус фі» споживача призводить:
1. До необхідності збільшення повної потужності електричних станцій і трансформаторів.
Так, наприклад, якщо потужність двигунів цеху дорівнює 80 квт, a cos мережі цеху дорівнює 0,8, то потужність трансформатора для живлення двигунів буде:
При зниженні cos мережі цеху до 0,6 при тій же потужності двигунів необхідна потужність трансформатора буде вже:
2. Кпоніженію коефіцієнта корисної дії генераторів н трансформаторів. Генератор або трансформатор, що працюють на навантаження з низьким «косинусом фе», по току можуть бути завантажені, а по активної потужності-ні. У машини, що працює з недовантаженням, коефіцієнт корисної дії падає, що веде до зайвої витрати енергії первинних двигунів (відповідно торфу або кута на теплових електричних станціях, рідкого палива в двигунах внутрішнього згоряння і т. Д.).
3. До збільшення втрат потужності і напруги в проводах і збільшення перерізу проводів. З формули потужності однофазного змінного струму
реактивна потужність
Реактивна потужність - величина, що характеризує навантаження, створювані в електротехнічних пристроях коливаннями енергії електромагнітного поля в колі змінного струму, дорівнює добутку діючих значень напруги U і струму I. помноженому на синус кута зсуву фаз φ між ними: Q = UI sin φ (якщо струм відстає від напруги, зрушення фаз вважається позитивним, якщо випереджає - негативним). Одиниця реактивної потужності - вольт-ампер реактивний (var. Вар). Реактивна потужність пов'язана з повною потужністю S і активною потужністю Р співвідношенням:. Реактивна потужність в електричних мережах викликає додаткові активні втрати (на покриття яких витрачається енергія на електростанціях) і втрати напруги (погіршують умови регулювання напруги). У деяких електричних установках реактивна потужність може бути значно більше активною. Це призводить до появи великих реактивних струмів і викликає перевантаження джерел струму. Для усунення перевантажень і підвищення коефіцієнта потужності електричних установок здійснюється компенсація реактивної потужності.