Kas yra reaktyvioji galia? Reaktyviosios galios kompensavimas. Reaktyviosios galios skaičiavimas

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Butuose ir privačiuose namuose įrengiamas vienas elektros skaitiklis, pagal kurį skaičiuojamas mokėjimas už suvartotą energiją. Paprasčiau tariant, manoma, kad kasdieniame gyvenime naudojamas tik jo aktyvus komponentas, nors tai nėra visiškai tiesa. Šiuolaikinis korpusas yra prisotintas įtaisų, kurių grandinėse yra elementų, perkeliančių fazę. Tačiau buitinės technikos suvartojama reaktyvioji galia yra nepalyginamai mažesnė nei pramonės įmonių, todėl skaičiuojant mokėjimus į ją tradiciškai neatsižvelgiama.

Įrenginys ar gamykla, kurios vadovybė nekontroliuoja parazitinių srovių, einančių per apkrovos grandinę, suvartojimo, daro didelę žalą regiono ir visos šalies energetikos sistemoms. Atmosferos oras aplink elektros perdavimo liniją įkaista visiškai nenaudingai; pastotėse įrengtų transformatorių apvijos gali neatlaikyti apkrovos, ypač piko metu.

Indukcinė ir talpinė apkrova

Jei imsite įprastą šildymo įrenginį arba elektros lemputę, tada galia, nurodytaatitinkamas užrašas ant kolbos ar vardinės lentelės atitiks per šį įrenginį einančios srovės verčių ir tinklo įtampos sandaugą (turime 220 voltų). Situacija pasikeičia, jei įrenginyje yra transformatorius, kiti elementai su induktoriais ar kondensatoriai. Šios dalys turi ypatingų savybių, jose tekančios srovės grafikas atsilieka arba veda į maitinimo įtampos sinusoidę – kitaip tariant, atsiranda fazinis poslinkis. Ideali talpinė apkrova vektorių paslinka -90, o indukcinė apkrova +90 laipsnių. Galia šiuo atveju yra ne tik srovės ir įtampos sandaugos rezultatas, bet pridedamas tam tikras pataisos koeficientas. Kur tai veda?

Geometrinis proceso atspindys

Iš mokyklos geometrijos kurso visi žino, kad hipotenuzė yra ilgesnė už bet kurią stačiojo trikampio koją. Jei aktyvioji, reaktyvioji ir tariama galia sudaro jos puses, tada ritės sunaudotos srovės ir talpa bus stačiu kampu varžinei komponentei, tačiau kryptys priešingomis kryptimis. Sudėjus (arba, jei norite, atimant, jie yra skirtingų ženklų), bendras vektorius, tai yra, bendra reaktyvioji galia, priklausomai nuo to, kokia apkrova vyrauja grandinėje, bus nukreipta aukštyn arba žemyn. Pagal jo kryptį galima spręsti, koks apkrovos pobūdis vyrauja.

Reaktyvioji galia, pridėjus vektorių prie aktyviojo komponento, parodys bendrą sunaudotos galios kiekį. Jis grafiškai parodytas kaipgalios trikampio hipotenuzė. Kuo ši linija bus švelniai išdėstyta x ašies atžvilgiu, tuo geriau.

Kosinuso phi

Grafikas rodo, kad kampą φ sudaro du vektoriai – pilnoji ir aktyvioji galia. Kuo mažiau skiriasi jų vertės, tuo geriau, tačiau visiškam jų susijungimui neleidžia reaktyvioji galia, kuri laikoma parazitine. Kuo didesnis kampas, tuo didesnė apkrova elektros linijoms, maitinimo sistemos pakopiniams ir žeminamiesiems transformatoriams, ir atvirkščiai, kuo arčiau vektoriai yra vienas kito linkę, tuo mažiau laidai įkais. grandinė. Natūralu, kad su šia problema reikėjo kažką daryti. Ir sprendimas buvo rastas, paprastas ir elegantiškas. Abipusis reaktyviosios galios kompensavimas leidžia sumažinti kampą φ ir jo kosinusą (kuris taip pat vadinamas galios koeficientu) kuo arčiau vienybės. Norėdami tai padaryti, prailginkite talpinio komponento vektorių taip, kad būtų pasiektas srovių rezonansas, kurio metu jos viena kitą „užgesina“(idealiu atveju visiškai, bet praktiškai – maksimaliai).

Teorija ir praktika

Visi teoriniai skaičiavimai yra vertingesni, tuo labiau pritaikomi praktikoje. Paveikslas bet kurioje išsivysčiusioje pramonės įmonėje yra toks: didžiąją dalį elektros energijos suvartoja varikliai (sinchroniniai, asinchroniniai, vienfaziai, trifaziai) ir kitos mašinos. Bet yra ir transformatorių. Išvada paprasta: realiomis gamybos sąlygomis vyrauja indukcinio pobūdžio reaktyvioji galia. Pažymėtina, kad įmonėsjie montuoja ne vieną elektros skaitiklį, kaip namuose ir butuose, o du, kurių vienas yra aktyvus, o kitas nesunkiai atspėja, kuris. O už bergždžiai per elektros linijas „persekiojamas“energijos išlaidavimus atitinkamos institucijos negailestingai baudžiamos, tad administracija gyvybiškai suinteresuota skaičiuoti reaktyviąją galią ir imtis priemonių jai mažinti. Akivaizdu, kad sprendžiant šią problemą negalima apsieiti be elektros talpos.

Teorijos kompensacija

Iš aukščiau pateikto grafiko visiškai aišku, kaip pasiekti parazitinių srovių sumažinimą iki visiško jų pašalinimo, bent jau teoriškai. Norėdami tai padaryti, lygiagrečiai su indukcine apkrova turėtų būti prijungtas atitinkamos talpos kondensatorius. Sudėjus vektorius, bus nulis ir liks tik naudingas aktyvusis komponentas.

Skaičiavimas atliekamas pagal formulę:

C=1 / (2πFX), kur X yra bendra visų į tinklą įtrauktų įrenginių reaktyvumas; F - maitinimo įtampos dažnis (turime - 50 Hz);

Atrodo – kas lengviau? Padauginkite "X" ir skaičių "pi" iš 50 ir padalykite. Tačiau viskas yra šiek tiek sudėtingesnė.

Kaip tai praktiškai?

Formulė paprasta, tačiau nustatyti ir apskaičiuoti X nėra taip paprasta. Norėdami tai padaryti, turite paimti visus duomenis apie įrenginius, sužinoti jų reaktyvumą ir vektorine forma, ir net tada… Tiesą sakant, niekas to nedaro, išskyrus laboratorinius darbus atliekančius studentus.

Reaktyviąją galią galite nustatyti kitu būdu, naudodami specialų įrenginį - fazinį matuoklį, rodantį kosinuso phi, arba palygindami vatmetro rodmenis,ampermetras ir voltmetras.

Situaciją apsunkina tai, kad realiame gamybos procese apkrova nuolat kinta, nes kai kurios mašinos įjungiamos veikimo metu, o kitos, atvirkščiai, yra atjungtos nuo tinklo, kaip reikalauja technologinius reglamentus. Atitinkamai, reikalingos nuolatinės priemonės situacijai stebėti. Apšvietimas veikia naktinėse pamainose, žiemą dirbtuvėse galima šildyti orą, vasarą – vėsinti. Vienaip ar kitaip, bet reaktyviosios galios kompensavimas yra pagrįstas teoriniais skaičiavimais su didele praktinių matavimų dalimi cos φ.

Kondensatorių prijungimas ir atjungimas

Lengviausias ir akivaizdžiausias būdas išspręsti problemą – šalia fazės matuoklio pastatyti specialų darbuotoją, kuris įjungtų arba išjungtų reikiamą skaičių kondensatorių, pasiekdamas minimalų rodyklės nuokrypį nuo vienybės. Taigi iš pradžių jie tai padarė, tačiau praktika parodė, kad liūdnai pagarsėjęs žmogiškasis faktorius ne visada leidžia pasiekti norimą efektą. Bet kokiu atveju reaktyvioji galia, kuri dažniausiai yra indukcinio pobūdžio, kompensuojama prijungus atitinkamo dydžio elektrinę talpą, tačiau geriau tai padaryti automatiškai, kitaip aplaidus darbuotojas savo įmonei gali skirti didelę baudą. Vėlgi, šis darbas negali būti vadinamas kvalifikuotu, jį gana galima automatizuoti. Paprasčiausia schema apima šviesos skleidėjo ir šviesos imtuvo optinę elektronų porą. Rodyklė apėmė mažiausią reikšmę, o tai reiškia, kad reikia pridėtitalpa.

Automatika ir pažangūs algoritmai

Šiuo metu yra sistemų, kurios leidžia patikimai išlaikyti cos φ intervale nuo 0,9 iki 1. Kadangi kondensatoriai juose jungiami diskretiškai, idealaus rezultato pasiekti neįmanoma, tačiau automatinė reaktyvioji galia kompensatorius vis tiek duoda ekonominį efektą labai gerą. Šio įrenginio veikimas pagrįstas išmaniaisiais algoritmais, užtikrinančiais veikimą iš karto po įjungimo, dažniausiai net ir be papildomų nustatymų. Kompiuterinių technologijų pažanga leidžia pasiekti vienodą visų kondensatorių baterijų pakopų prijungimą, kad būtų išvengta priešlaikinio vieno ar dviejų iš jų gedimų. Reagavimo laikas taip pat sumažinamas iki minimumo, o papildomi droseliai sumažina įtampos kritimą pereinamųjų procesų metu. Šiuolaikinis įmonės maitinimo valdymo pultas turi tinkamą ergonomišką išdėstymą, kuris sudaro sąlygas operatoriui greitai įvertinti situaciją, o įvykus avarijai ar gedimui, jis iškart gaus pavojaus signalą. Tokios spintos kaina nemaža, bet mokėti už ją verta, ji duoda naudos.

Kompensatoriaus įrenginys

Įprastas reaktyviosios galios kompensatorius yra standartinių matmenų metalinė spintelė su valdymo ir valdymo skydeliu priekiniame skydelyje, paprastai atidaroma. Jo apačioje yra kondensatorių (baterijų) rinkiniai. Toksvieta yra dėl paprasto svarstymo: elektros pajėgumai yra gana dideli, ir gana logiška siekti, kad konstrukcija būtų stabilesnė. Viršutinėje dalyje, operatoriaus akių lygyje, yra reikalingi valdymo įtaisai, įskaitant fazės indikatorių, su kuriuo galite spręsti apie galios koeficiento dydį. Taip pat yra įvairių indikacijų, įskaitant avarinius, valdiklius (įjungimą ir išjungimą, perjungimą į rankinį režimą ir kt.). Matavimo jutiklių rodmenų palyginimo įvertinimas ir valdymo veiksmų (reikiamo nominalo kondensatorių prijungimo) kūrimas atliekamas grandine mikroprocesoriaus pagrindu. Pavaros veikia greitai ir tyliai, jos paprastai yra pagamintos ant galingų tiristorių.

Apytikslis kondensatorių baterijų skaičiavimas

Santykinai mažose gamyklose grandinės reaktyviąją galią galima apytiksliai įvertinti pagal prijungtų įrenginių skaičių, atsižvelgiant į jų fazės poslinkio charakteristikas. Taigi įprasto asinchroninio elektros variklio (pagrindinio gamyklų ir gamyklų „darbuotojo“), kurio apkrova lygi pusei vardinės galios, cos φ yra 0,73, o fluorescencinės lempos - 0,5. kontaktinio suvirinimo aparatas svyruoja nuo 0, 8 iki 0,9, lankinė krosnis veikia su kosinusu φ, lygiu 0,8. Beveik kiekvienam vyriausiajam energetikos inžinieriui prieinamose lentelėse pateikiama informacija apie beveik visų tipų pramoninę įrangą, o iš anksto nustatyta reaktyviosios galios kompensacija atlikta naudojant juos. Tačiau tokie duomenystarnauja tik kaip atskaitos taškas, kuriuo remiantis galima koreguoti pridedant arba pašalinant kondensatorių blokus.

Visoje šalyje

Galite susidaryti įspūdis, kad valstybė patikėjo gamykloms, gamykloms ir kitoms pramonės įmonėms rūpintis elektros tinklo parametrais ir jo apkrovos vienodumu. Tai netiesa. Šalies energetikos sistema kontroliuoja fazių poslinkį nacionaliniu ir regioniniu mastu, prie pat savo specialaus produkto išėjimo iš elektrinių. Kitas klausimas, kad reaktyviosios komponentės kompensavimas atliekamas ne jungiant kondensatorių baterijas, o kitu būdu. Siekiant užtikrinti vartotojams tiekiamos energijos kokybę rotoriaus apvijose, reguliuojama poslinkio srovė, o tai nėra didelė problema sinchroniniuose generatoriuose.