Расчет, которого мы приводить не будем, показывает, что для синусоидальных токов этот коэффициент равен ?=cos?, где ? есть сдвиг фаз между током в цепи и напряжением между концами рассматриваемого ее участка. Таким образом,
(163.3)
Из формул (162.1) и (162.2) видно, что сдвиг фаз ? между напряжением и током растет по мере увеличения отношения емкостного или индуктивного сопротивления к активному. Но с ростом ? уменьшается значение cos?. Поэтому коэффициент мощности прибора, потребляющего переменный ток, тем меньше, чем больше его емкостное или индуктивное сопротивление по сравнению с активным. Он обращается в нуль для чисто индуктивного или чисто емкостного сопротивления (?=?/2, cos?=0) и равен единице для чисто активного (?=0, cos?=1).
Мы должны в заключение подчеркнуть то. чрезвычайно важное народнохозяйственное значение, которое имеет борьба за всемерное увеличение коэффициента мощности электрических цепей. Каждая электрическая машина (генератор), установленная на станциях, характеризуется своим предельным «нормальным» током I, при котором нагревание машины вследствие потерь в проводах не превышает допустимых размеров, и своим нормальным напряжением U. Произведение IU называется полной мощностью этой машины. Такую мощность машина могла бы действительно отдавать потребителям, если бы ее нагрузка была чисто активной, т. е. если бы не было сдвига фаз между током и напряжением на зажимах машины. В этом случае ?=0 и cos?=1. Но если в сети имеются заметные емкостные или индуктивные сопротивления, обусловливающие некоторый сдвиг фаз ? между током и напряжением, то cos?<1. и машина не может отдать в сеть всю свою полную мощность. При cos?=0,8, например, машина с полной мощностью 100 000 кВт может фактически дать потребителю только 80 000 кВт. Ясно, насколько это убыточно для народного хозяйства в целом.
Долг каждого рабочего, техника или инженера, имеющего дело с установками, потребляющими много электрической энергии, заботиться о всемерном повышении коэффициента мощности в тех установках, с которыми он работает.
В следующей главе, разбирая вопрос о работе электродвигателей, мы укажем некоторые конкретные мероприятия, которые нужно для этого проводить.
§ 164. Трансформаторы. При практическом использовании энергии электрического тока очень часто возникает необходимость изменять напряжение, даваемое каким-либо генератором. В одних случаях бывают нужны напряжения в тысячи или даже сотни тысяч вольт, в других необходимы напряжения в несколько вольт или несколько десятков вольт. Осуществить такого рода преобразования постоянного напряжения очень трудно, между тем переменное напряжение можно преобразовать — повышать или понижать — весьма просто и почти без потерь энергии. В этом заключается одна из основных причин того, что в технике пользуются в подавляющем большинстве случаев переменным, а не постоянным током.
396 далее