Косинус Фи

 

 

Не все знакомы с электротехникой и понимают, что такое косинус фи, на который все обращают внимание. В общем сегодня про косинусе фи. Коротко и доступно о запаздывании тока от напряжения при постоянном и переменном токе, а также почему это вредно электрическим сетям и потребителям.
Приятного просмотра!

Допустим у нас есть 2 провода, в одном из них есть потенциал, пока не важно положительный он или отрицательный, на другом - потенциал равен нулю. Это и есть тот самый ноль, который есть в розетке. Численную разницу между двумя потенциалами называют напряжением.
Как только мы замыкаем эти провода между собой, например подключив лампу накаливания, через нее начинает течь ток. Он нарастает до нужной величины очень быстро, но все же не мгновенно. Это нарастание длится какое-то время, прежде чем ток достигнет определенного значения.
Если подключить последовательно с лампочкой катушку с проводом, она же катушка индуктивности, то она сильно замедлит процесс этого самого нарастания тока. Получается так, что напряжение на лампочке уже есть, но ток в ней нарастает медленно, причина этому - воздействие витков катушки друг на друга.
Когда напряжение постоянное, как в батарейке, ток в катушке замедленно, но все-таки нарастет и остановится на одной величине. Когда переменное - напряжение меняется от положительного, до отрицательного. Это изменение на графике выглядит как волна, ее называют синусоидой. В случае с катушкой в сети переменного напряжение, напряжение постоянно меняясь, не дает току вырасти до установившего значения. И тут говорят о запаздывании тока от напряжения. И чем больше витков в катушке, тем больше это запаздывание.
Так при чем же тут косинус фи. При том, что это запаздывание измеряется углом поворота, где полный цикл волны напряжения это 360 градусов. Угол запаздывания, он же сдвиг, обозначают буквой фи, а значение косинуса этого угла, это и есть наш косинус фи. Чем больше ток запаздывает, тем меньше величина косинуса угла фи.
В качестве справки для любопытных: Сдвиг тока относительно напряжения - это фазовый сдвиг или фазовые искажения. Если к фазовым искажениям прибавить "неидеальность синусоиды напряжения", которая выражается как коэффициент нелинейных искажений (КНИ), то получится коэффициент мощности. Для упрощения, когда говорят коэффициент мощности, подразумевают лишь косинус фи, но стоит помнить, что в коэффициент мощности, помимо косинуса фи входят и нелинейные искажения.
Большое запаздывание тока, или низкий косинус фи - вредное явление. На потребителе это сказывается как увеличенное потребление электроэнергии, т.к. в электрической катушке теряется ее часть, не выполняя полезной работы. На электростанциях это также, негативно сказывается излишне нагружая генераторы и трансформаторы. На потребителях, т.е. нас в вами это сказывается как увеличение энергопотребления без увеличения полезной выполненной работы. В общем, это никому не нужно, ни поставщикам электроэнергии, ни потребителям. Но убрать катушку нельзя, она нужна для работы схемы. Приходится компенсировать ее негативный эффект, используя дополнительные компоненты, но это уже другая история.
Если подвести небольшой итог, то у всех нагревательных приборов, в том числе и ламп накаливания, косинус фи почти равен 1. Почти, т.к. ее спираль имеет витки, и маленькая катушка все-таки получается, но этим пренебрегают и принимают за единицу.
Спасибо за просмотр и не забудьте подписаться на канал.