Apakah kuasa reaktif? Pampasan kuasa reaktif. Pengiraan kuasa reaktif

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Di pangsapuri dan rumah persendirian, satu meter elektrik dipasang, mengikut mana bayaran untuk tenaga yang digunakan dikira. Secara ringkasnya, dipercayai hanya komponen aktifnya yang digunakan dalam kehidupan seharian, walaupun ini tidak sepenuhnya benar. Perumahan moden tepu dengan peranti dalam litar yang terdapat unsur-unsur yang mengalihkan fasa. Walau bagaimanapun, kuasa reaktif yang digunakan oleh perkakas rumah adalah jauh lebih rendah daripada kuasa perusahaan perindustrian, jadi ia secara tradisinya diabaikan semasa mengira pembayaran.

Sebuah loji atau kilang yang pengurusannya tidak memantau penggunaan arus parasit yang melalui litar beban menyebabkan kemudaratan besar kepada sistem tenaga di rantau ini dan negara secara keseluruhan. Udara atmosfera di sekitar talian penghantaran kuasa memanaskan sama sekali tidak berguna; belitan transformer yang dipasang di pencawang mungkin tidak menahan beban, terutamanya semasa tempoh puncak.

Beban induktif dan kapasitif

Jika anda mengambil peranti pemanas biasa atau mentol lampu elektrik, maka kuasa yang ditunjukkan dalaminskripsi yang sepadan pada kelalang atau papan nama akan sepadan dengan produk nilai arus yang melalui peranti ini dan voltan sesalur (kami mempunyai 220 Volt). Keadaan berubah jika peranti mengandungi pengubah, elemen lain yang mengandungi induktor, atau kapasitor. Bahagian ini mempunyai ciri khas, graf arus yang mengalir di dalamnya ketinggalan atau mendahului sinusoid voltan bekalan - dengan kata lain, peralihan fasa berlaku. Beban kapasitif yang ideal menganjakkan vektor sebanyak -90, dan beban induktif sebanyak +90 darjah. Kuasa dalam kes ini adalah hasil bukan sahaja produk arus dan voltan, faktor pembetulan tertentu ditambah. Ke mana arahnya?

Pantulan geometri proses

Daripada kursus geometri sekolah, semua orang tahu bahawa hipotenus lebih panjang daripada mana-mana kaki dalam segi tiga tegak. Jika kuasa aktif, reaktif dan ketara membentuk sisinya, maka arus yang digunakan oleh gegelung dan kapasitansi akan berada pada sudut tepat kepada komponen rintangan, tetapi dengan arah dalam arah yang bertentangan. Apabila menambah (atau, jika anda suka, menolak, ia adalah tanda yang berbeza) jumlah vektor, iaitu, jumlah kuasa reaktif, bergantung pada jenis beban yang berlaku dalam litar, akan diarahkan ke atas atau ke bawah. Mengikut arahannya, seseorang boleh menilai jenis beban yang mana.

Kuasa reaktif dengan penambahan vektor pada komponen aktif akan memberikan jumlah kuasa yang digunakan. Ia ditunjukkan secara grafik sebagaihipotenus bagi segi tiga kuasa. Lebih banyak baris ini akan ditempatkan secara perlahan berhubung dengan paksi-x, lebih baik.

Cosine phi

Graf menunjukkan bahawa sudut φ dibentuk oleh dua vektor, kuasa penuh dan aktif. Semakin kurang nilai mereka berbeza, lebih baik, tetapi penggabungan lengkap mereka dihalang oleh kuasa reaktif, yang dianggap parasit. Semakin besar sudut, semakin tinggi beban pada talian kuasa, pengubah injak dan injak turun bagi sistem bekalan kuasa, dan sebaliknya, semakin dekat vektor condong antara satu sama lain, semakin kurang wayar akan panas sepanjang litar. Sememangnya, sesuatu perlu dilakukan mengenai masalah ini. Dan penyelesaiannya dijumpai, mudah dan elegan. Pampasan bersama kuasa reaktif membolehkan anda mengurangkan sudut φ dan membawa kosinusnya (yang juga dipanggil faktor kuasa) sedekat mungkin kepada perpaduan. Untuk melakukan ini, panjangkan vektor komponen kapasitif sedemikian rupa untuk mencapai resonans arus, di mana ia "memadamkan" satu sama lain (idealnya sepenuhnya, tetapi dalam amalan - ke tahap yang paling besar).

Teori dan amalan

Semua pengiraan teori adalah lebih bernilai, lebih boleh digunakan dalam amalan. Gambaran dalam mana-mana perusahaan perindustrian yang maju adalah seperti berikut: kebanyakan tenaga elektrik digunakan oleh motor (segerak, tak segerak, fasa tunggal, tiga fasa) dan mesin lain. Tetapi terdapat juga transformer. Kesimpulannya mudah: dalam keadaan pengeluaran sebenar, kuasa reaktif yang bersifat induktif mendominasi. Perlu diingatkan bahawa perusahaanmereka tidak memasang satu meter elektrik, seperti di rumah dan pangsapuri, tetapi dua, satu daripadanya aktif, dan satu lagi mudah untuk meneka yang mana. Dan untuk perbelanjaan berlebihan tenaga "dikejar" sia-sia melalui talian kuasa, pihak berkuasa yang berkaitan didenda tanpa belas kasihan, jadi pentadbiran sangat berminat untuk mengira kuasa reaktif dan mengambil langkah untuk mengurangkannya. Adalah jelas bahawa seseorang tidak boleh melakukannya tanpa kemuatan elektrik apabila menyelesaikan masalah ini.

Pampasan Teori

Daripada graf di atas, agak jelas bagaimana untuk mencapai pengurangan arus parasit sehingga penyingkiran sepenuhnya, sekurang-kurangnya secara teori. Untuk melakukan ini, kapasitor dengan kapasitansi yang sesuai harus disambungkan selari dengan beban induktif. Vektor, apabila ditambah, akan memberikan sifar, dan hanya komponen aktif yang berguna akan kekal.

Pengiraan dibuat mengikut formula:

C=1 / (2πFX), dengan X ialah jumlah tindak balas semua peranti yang disertakan dalam rangkaian; F - kekerapan voltan bekalan (kami ada - 50 Hz);

Nampaknya - apakah yang lebih mudah? Darab "X" dan nombor "pi" dengan 50 dan bahagi. Walau bagaimanapun, perkara menjadi lebih rumit.

Bagaimanakah amalannya?

Rumusnya mudah, tetapi menentukan dan mengira X tidak begitu mudah. Untuk melakukan ini, anda perlu mengambil semua data tentang peranti, mengetahui tindak balasnya, dan dalam bentuk vektor, dan walaupun begitu … Malah, tiada siapa yang melakukan ini, kecuali pelajar dalam kerja makmal.

Anda boleh menentukan kuasa reaktif dengan cara lain, menggunakan peranti khas - meter fasa yang menunjukkan phi kosinus, atau dengan membandingkan bacaan meter watt,ammeter dan voltmeter.

Perkara ini rumit oleh fakta bahawa dalam proses pengeluaran sebenar, beban sentiasa berubah, kerana sesetengah mesin dihidupkan semasa operasi, manakala yang lain, sebaliknya, terputus dari rangkaian, seperti yang diperlukan oleh peraturan teknologi. Sehubungan itu, langkah berterusan diperlukan untuk memantau keadaan. Pencahayaan berfungsi semasa syif malam, udara boleh dipanaskan di bengkel pada musim sejuk, dan udara boleh disejukkan pada musim panas. Satu cara atau yang lain, tetapi pampasan kuasa reaktif adalah berdasarkan pengiraan teori dengan sebahagian besar pengukuran praktikal cos φ.

Menyambung dan memutuskan pemuat

Cara paling mudah dan paling jelas untuk menyelesaikan masalah ialah meletakkan pekerja khas berhampiran meter fasa yang akan menghidupkan atau mematikan bilangan kapasitor yang diperlukan, mencapai sisihan minimum anak panah daripada perpaduan. Jadi pada mulanya mereka melakukannya, tetapi amalan telah menunjukkan bahawa faktor manusia yang terkenal tidak selalu membenarkan mencapai kesan yang diingini. Walau apa pun, kuasa reaktif, yang paling kerap bersifat induktif, diberi pampasan dengan menyambungkan kapasitansi elektrik dengan saiz yang sesuai, tetapi lebih baik untuk melakukan ini secara automatik, jika tidak, pekerja yang cuai boleh membawa perusahaannya sendiri di bawah denda yang besar. Sekali lagi, kerja ini tidak boleh dipanggil berkelayakan, ia agak sesuai dengan automasi. Skim paling mudah termasuk pasangan elektron optik pemancar cahaya dan penerima cahaya. Anak panah telah merangkumi nilai minimum, yang bermaksud anda perlu menambahkapasiti.

Automasi dan algoritma pintar

Pada masa ini, terdapat sistem yang membolehkan anda menyimpan kos φ dengan pasti dalam julat dari 0.9 hingga 1. Memandangkan sambungan kapasitor di dalamnya berlaku secara diskret, adalah mustahil untuk mencapai hasil yang ideal, tetapi kuasa reaktif automatik pampasan masih memberikan kesan ekonomi yang sangat baik. Pengendalian peranti ini adalah berdasarkan algoritma pintar yang memastikan operasi serta-merta selepas menghidupkan, paling kerap walaupun tanpa tetapan tambahan. Kemajuan teknologi dalam teknologi komputer memungkinkan untuk mencapai sambungan seragam semua peringkat bank kapasitor untuk mengelakkan kegagalan pramatang satu atau dua daripadanya. Masa tindak balas juga diminimumkan, dan pencekik tambahan mengurangkan jumlah penurunan voltan semasa transien. Panel kawalan kuasa perusahaan moden mempunyai susun atur ergonomik yang sesuai yang mewujudkan keadaan bagi pengendali untuk menilai keadaan dengan cepat, dan sekiranya berlaku kemalangan atau kegagalan, dia akan menerima isyarat penggera serta-merta. Harga kabinet sedemikian agak besar, tetapi ia berbaloi untuk membayarnya, ia membawa faedah.

Peranti pemampas

Pampas kuasa reaktif konvensional ialah kabinet logam berdimensi standard dengan panel kawalan dan pengurusan pada panel hadapan, biasanya dibuka. Di bahagian bawahnya terdapat set kapasitor (bateri). begitulokasi adalah disebabkan oleh pertimbangan yang mudah: kapasiti elektrik agak berat, dan agak logik untuk berusaha untuk menjadikan struktur lebih stabil. Di bahagian atas, pada tahap mata pengendali, terdapat peranti kawalan yang diperlukan, termasuk penunjuk fasa, yang dengannya anda boleh menilai magnitud faktor kuasa. Terdapat juga pelbagai petunjuk, termasuk yang kecemasan, kawalan (hidup dan mati, beralih kepada mod manual, dsb.). Penilaian perbandingan bacaan sensor pengukur dan pembangunan tindakan kawalan (menyambung kapasitor penarafan yang diperlukan) dilakukan oleh litar berdasarkan mikropemproses. Penggerak beroperasi dengan pantas dan senyap, ia biasanya dibina pada thyristor berkuasa.

Pengiraan anggaran bank kapasitor

Dalam loji yang agak kecil, kuasa reaktif litar boleh dianggarkan secara kasar mengikut bilangan peranti yang disambungkan, dengan mengambil kira ciri peralihan fasanya. Jadi, motor elektrik tak segerak konvensional ("pekerja keras" utama kilang dan loji), dengan beban sama dengan separuh daripada kuasa undiannya, mempunyai cos φ sama dengan 0.73, dan lampu pendarfluor - 0.5. Parameter bagi mesin kimpalan sentuh berkisar antara 0, 8 hingga 0.9, relau arka beroperasi dengan kosinus φ sama dengan 0.8. Jadual yang tersedia untuk hampir setiap ketua jurutera kuasa mengandungi maklumat tentang hampir semua jenis peralatan industri, dan pampasan kuasa reaktif pra-tetapan boleh selesai menggunakan mereka. Walau bagaimanapun, data sedemikianhanya berfungsi sebagai garis dasar untuk membuat pelarasan dengan menambah atau mengalih keluar bank kapasitor.

Di seluruh negara

Anda mungkin mendapat tanggapan bahawa negara telah mengamanahkan kilang, loji dan perusahaan perindustrian lain dengan semua mengambil berat tentang parameter grid kuasa dan keseragaman beban padanya. Ini tidak benar. Sistem tenaga negara mengawal peralihan fasa pada skala nasional dan serantau, tepat di pintu keluar produk khasnya daripada loji kuasa. Isu lain ialah pampasan komponen reaktif dilakukan bukan dengan menyambungkan bank kapasitor, tetapi dengan kaedah yang berbeza. Untuk memastikan kualiti tenaga yang dibekalkan kepada pengguna dalam belitan rotor, arus pincang dikawal, yang bukan masalah besar dalam penjana segerak.