В наиболее распространенных приемниках электрической энергии — асинхронных двигателях, трансформаторах, сварочных аппаратах и других — реактивный ток является индуктивным и отстает по фазе от напряжения. Он необходим для создания вращающегося магнитного поля у электрических машин и переменного магнитного потока трансформаторов.

Коэффициент мощности в сетях с чисто активной нагрузкой cosφ = 1 (лампы накаливания, нагревательные приборы); в сетях со смешанной нагрузкой (двигатели и лампы накаливания с преобладанием мощности последних) coscp обычно составляет 0,95...0,98; в сетях с преобладанием силовой нагрузки он может снизиться до 0,8...0,7, а иногда и до 0,4...0,3.

Коэффициент мощности особенно сильно уменьшается при работе двигателей и трансформаторов вхолостую или при большой недогрузке.

Если в сети есть индуктивный ток, мощности генераторов, трансформаторных подстанций и сетей используются не полностью. С уменьшением соsφ значительно возрастают потери энергии на нагрев проводов и обмоток электрических аппаратов.

Например, если активная мощность, оставаясь постоянной, обеспечивается током 100 А при cosφ = 1, то с понижением cosφ до 0,8 и той же мощности сила тока I в сети возрастает в 1,25 раза (I_a =I cosφ, I = I_a / соsφ = 100/0,8 = 125 А). Потери на нагрев проводов сети и обмоток генератора (трансформатора) P_нагр = I²- R_с пропорциональны квадрату тока, то есть они увеличиваются в 1,252 = 1,56 раза. При cosφ = 0,5 сила тока в сети при той же активной мощности I =100/0,5 = 200 А, а потери в сети возрастают уже в 4 раза (!). Повышаются потери напряжения в сети, что нарушает .нормальную работу других потребителей. Счетчик потребителя во всех случаях отсчитывает одно и то же количество расходуемой активной энергии в единицу времени, но в последнем случае генератор дает в сеть ток, сила которого в 2 раза больше, чем в первом. Нагрузка же генератора (тепловой режим) определяется не активной мощностью потребителей, а полной мощностью (в киловольт-амперах), то есть произведением напряжения на силу тока, протекающего по обмоткам.

Следует помнить и о том, что при низком coscp потери в сети могут стать недопустимо большими, что вызовет необходимость замены проводов проводами увеличенного сечения, то есть приведет к перерасходу дорогостоящего металла и средств.

Для повышения cosφ электрических установок применяют ряд мер, направленных на компенсацию реактивной мощности. Увеличения cosφ (уменьшения угла φ — сдвига фаз между током и напряжением) можно добиться следующими способами: 1) заменой мало загруженных двигателей двигателями меньшей мощности; 2) понижением напряжения на обмотках мало нагруженных двигателей; 3) выключением двигателей и трансформаторов, работающих на холостом ходу; 4) включением в сеть специальных компенсирующих устройств, являющихся генераторами опережающего (емкостного) тока.

В последнем случае на мощных районных подстанциях устанавливают синхронные компенсаторы — синхронные перевозбужденные электродвигатели.

Методику выбора статических конденсаторов для компенсации реактивной мощности можно пояснить при помощи схемы, изображенной на рисунке 6.15, а, где нагрузка, состоящая из R и X_L, вызывает угол ср сдвига фаз между напряжением и током.

Для компенсации угла сдвига фаз включают емкость С (группу конденсаторов) параллельно нагрузке.  Полная компенсация (доведение φ до 0°, a cosφ до 1) будет достигнута (рис. 6.15, б), если емкостный ток через конденсаторы будет равен индуктивному, то есть

I_c = I_L.

I_L = I_нагр Sin φ.

Емкостный ток

где U — напряжение сети, В; ω — угловая частота переменного тока, равная 2Πƒ = 2 • 3,14 • 50 = 314; С — емкость конденсаторов, Ф.

Отсюда емкость компенсирующих устройств

Если необходима частичная компенсация сдвига фаз (рис. 6.15, в), то емкостный ток

где P — активная мощность нагрузки, Вт.

Компенсация реактивной мощности, потребляемой электродвигателями, рассмотрена в главе 28.