Mi a reaktív erő? Reaktív teljesítmény kompenzáció. A reaktív teljesítmény kiszámítása

Az apartmanokban és magánházakban egy villamosenergia-számláló tartozik, amely kiszámítja az elfogyasztott energia fizetését. Egyszerűen feltételezhető, hogy csak a mindennapi életben használt aktív összetevőt használja, bár ez nem teljesen így van. A modern lakás telített eszközökkel rendelkezik, amelyeknek a fázisban vannak elemei. A háztartási készülékek által fogyasztott reaktív teljesítmény azonban összehasonlíthatatlanul alacsonyabb, mint az ipari vállalatoké, ezért a fizetés kiszámításánál hagyományosan elhanyagolt.

A gyár vagy gyár, amelynek irányítása nem követi nyomon a terhelési áramkörön áthaladó parazita áramok fogyasztását, nagy kárt okoz a régió és az ország egészének energiarendszerében. Teljesen haszontalan fűtött légköri levegő az erőátviteli vonalon; Az alállomásokba épített transzformátorok tekercselése nem képes ellenállni a terhelésnek, különösen a csúcsidőszakokban.

Induktív és kapacitív terhelés

Ha hagyományos fűtőberendezést vagy elektromos izzót használ, az izzó vagy a típustáblázat megfelelő címkéjén feltüntetett teljesítmény megfelel a készüléken áthaladó áram és a hálózati feszültség (220 volt) között. A helyzet megváltozik, ha a készülék tartalmaz egy transzformátort, egyéb elemeket, amelyek induktorokat vagy kondenzátorokat tartalmaznak. Ezeknek az alkatrészeknek különleges tulajdonságaik vannak, a benne folyó áramlás elmarad vagy meghaladja a tápfeszültség szinuszát - más szóval egy fáziseltolás történik. Az ideális kapacitív terhelés a vektort -90-tel, az induktív pedig +90 fokkal tolja el. Ebben az esetben a teljesítmény nemcsak a feszültség áramának eredménye, hanem egy bizonyos korrekciós tényező is. Mi vezet ez ehhez?

A folyamat geometriai reflexiója

A geometriai iskolai tanfolyamból mindenki tudja, hogy a hipotenus hosszabb, mint bármelyik láb egy derékszögű háromszögben. Ha az aktív, a reaktív és a látszólagos teljesítmény képezi az oldalát, a tekercs és a kapacitás által fogyasztott áramok az ellenállóképes részre merőlegesek, de ellentétes irányúak. Amikor hozzáadja (vagy ha tetszik, kivonás, többértékű) értékei, a teljes vektor, vagyis az összes reaktív teljesítmény, attól függően, hogy melyik terhelés karakter dominál az áramkörben, felfelé vagy lefelé irányul. A maga irányában meg lehet ítélni, hogy melyik terhelés érvényesül.

A vektor hozzáadásával az aktív komponenssel kapott reaktív teljesítmény adja az energiafogyasztás teljes mennyiségét. Grafikusan ábrázolják a teljesítmény háromszög hipoténuszaként. Minél inkább ez a sor lesz gyengéden az abszcisszához viszonyítva, annál jobb.

Cosine fit

A grafikon azt mutatja, hogy a φ szög két vektorot, a teljes és az aktív teljesítményt képvisel. Minél kisebb a különbség, annál jobb, de a parazitáknak tekintett reaktív teljesítmény zavarja a teljes összevonást. Minél nagyobb a szög, annál nagyobb a tápvezetékek terhelése, a tápegység emelő és leengedő transzformátorai, és fordítva, minél közelebb vannak a vektorok egymáshoz, annál kevésbé lesznek a vezetékek a lánc egészén. Természetesen ezzel a problémával kellett valamit tenni. És a megoldás megtalálható volt, egyszerű és elegáns. A reaktív erő kölcsönös kompenzációja lehetővé teszi a φ szög csökkentését és annak koszinuszának (amelyet szintén nevezik a teljesítménytényezőnek) az egységre. Ehhez meg kell hosszabbítani a kapacitív komponens vektorát úgy, hogy olyan áramok rezonanciáját érjük el, amelyeknél "eloltják" egymást (ideális esetben ideális esetben és gyakorlatilag a legtöbb esetben).

Elmélet és gyakorlat

Minden elméleti számítás nagyobb értékű, annál praktikusabbak. A fejlett ipari vállalkozás képe a következő: a legtöbb villamos energiát motorok (szinkron, aszinkron, egyfázisú, háromfázisú) és más gépek fogyasztják. De vannak transzformátorok is. A következtetés egyszerű: az induktív jelleg reaktív ereje dominál a valódi termelési körülmények között. Meg kell jegyezni, hogy a vállalkozások nem egy villamosenergia-mérő, mint a házak és apartmanok, de kettő, amelyek közül az egyik aktív, és a másik - könnyen kitalálni melyik. És a hiánnyal való "túlfeszítés" révén az "illetékes" hatóságok kegyetlenül bírságot szabnak ki, ezért az adminisztráció létfontosságú a reaktív teljesítmény kiszámításában és az intézkedések csökkentésében. Világos, hogy elektromos kapacitás nélkül ez a feladat nem kerülhető el.

Elméletileg kompenzáció

A fenti grafikonból nyilvánvaló, hogy hogyan lehet csökkenteni a parazita áramokat addig, amíg teljesen elmozdulnak, legalább elméletileg. Ehhez az induktív terheléssel párhuzamosan kapcsolja be a megfelelő kapacitásérték kondenzátort. A vektorok mellett nulla lesz, és csak a hasznos aktív komponens marad.

A számítás a következő képlet szerint történik:

• C = 1 / (2πFX), ahol X az összes, a hálózatba tartozó eszköz teljes reaktanciája; F - a tápfeszültség frekvenciája (van - 50 Hz);

Úgy tűnik - ami könnyebb? Multiply "X" és a "pi" szám 50-szel és oszd meg. Azonban mindent némileg bonyolultabb.

És milyen a gyakorlatban?

A képlet egyszerű, de nem könnyű az X meghatározása és kiszámítása. Ehhez meg kell venned az összes adatot a készülékekről, meg kell találnod a reaktanciát, és vektoros formában, majd ... Valójában senki sem teszi ezt, kivéve a hallgatókat laboratóriumi munkában.

Határozza meg a reaktív teljesítmény különbségét is, egy speciális eszköz segítségével - a phi koszinuszt jelző fázismérővel vagy egy wattmérő, egy ampermérő és egy voltmérő összehasonlításával.

A helyzetet bonyolítja az a tény, hogy egy valódi gyártási folyamat körülményei között a terhelés mennyisége folyamatosan változik, mivel egyes gépek be vannak kapcsolva a munkafolyamatban, míg mások ellenkezőleg, a technológiai előírásoknak megfelelően a hálózatról leválnak. Ennek megfelelően állandó intézkedésekre van szükség a helyzet nyomon követéséhez. Az éjszakai műszakban a világítás télen működik, a fűtés a boltokban végezhető, nyáron pedig lehűthető. Mindenesetre, de a reaktív teljesítménykompenzáció elméleti számításokon alapszik, a cos φ gyakorlati méréseinek nagy részével.

Kondenzátorok csatlakoztatása és leválasztása

A probléma megoldásának legegyszerűbb és legnyilvánvalóbb módja az, hogy egy speciális munkatársat helyezzünk el a fázismérőhöz, amely bekapcsolja vagy kikapcsolja az előírt számú kondenzátort, ezzel elérve a nyíl minimális eltérését az egységtől. Tehát először, és nem, de a gyakorlat azt mutatta, hogy a hírhedt emberi tényező nem mindig teszi lehetővé a kívánt hatás elérését. Mindenesetre a reaktív teljesítmény - amely gyakran induktív jellegű - kompenzációja a megfelelő méretű elektromos kapacitás összekapcsolásával történik, de jobb ezt automatikusan elvégezni, különben a gondatlan munkavállaló nagy bánásmódot hozhat az anyavállalata számára. Ismét ez a munka nem minősíthető képesítéssel, teljesen automatizálható. A legegyszerűbb rendszer magában foglal egy optikai elektronpárt az emitterből és a fényvevőből. A nyíl becsukta a minimális értéket - ez azt jelenti, hogy kapacitásokat kell hozzáadni.

Automatizálás és intelligens algoritmusok

Jelenleg vannak olyan rendszerek, amelyek megbízhatóan tartják a cos φ értéket a 0,9-től 1-ig. Mivel a kondenzátorok bekötése diszkréten történik, lehetetlen elérni az ideális eredményt, de az automatikus reaktív kompenzátor gazdaságos hatása még mindig nagyon jó eredménnyel jár. A készülék munkájának középpontjában intelligens algoritmusok találhatók, amelyek közvetlenül bekapcsolás után biztosítják a munkát, gyakran még további beállítások nélkül is. A technológiai fejlődés a számítástechnika területén lehetővé teszi a kondenzátor bankok összes szakaszának egyenletes csatlakoztatását annak érdekében, hogy elkerülhető legyen egy vagy kettő közülük idő előtti meghibásodása. A válaszidő is minimális, és a további fojtók csökkentik a feszültségesés csökkenését a tranziensek során. A vállalat modern energiagazdálkodási testülete megfelelő ergonómikus elrendezéssel rendelkezik, amely megteremti a helyzet gyors helyzetértékelésének feltételeit, baleset vagy meghibásodás esetén azonnali riasztási jelet kap. Az ilyen kabinet ára jelentős, de ez megfizethető, előnyös.

Kompenzáló eszköz

A hagyományos reaktív kompenzátor egy szabványos méretű fém szekrény, amelyen az elülső panelen lévő kezelőpanel nyitva van. Az alsó részében vannak kondenzátorok (elemek). Ez az elrendezés egyszerű megfontolásból áll: az elektromos kapacitások meglehetősen súlyosak, és nagyon logikus, hogy a szerkezet stabilabbá váljon. A felső részen az üzemeltető szemszintjén szükség van olyan vezérlőeszközökre, amelyek tartalmazzák a fázisjelzőt, amellyel meg lehet ítélni a teljesítménytényező értékét. Különböző kijelzők is léteznek, beleértve a vészhelyzetet, a kezelőszerveket (be- és kikapcsolás, manuális üzemmód stb.). A mérőérzékelők leolvasásának összehasonlítását és a szabályozási műveletek létrehozását (a kívánt érték kondenzátorainak csatlakoztatását) a mikroprocesszoron alapuló áramkör végzi. A hajtóművek gyorsan és csendesen működnek, rendszerint erőteljes tirisztorokra épülnek.

A kondenzátor bankok hozzávetőleges számítása

Viszonylag kisvállalkozásoknál az áramkör reaktív teljesítménye megközelítőleg a csatlakoztatott eszközök számával becsülhető, figyelembe véve a fáziseltolódási jellemzőket. Tehát a szokásos aszinkron villanymotor (a gyárak és a növények fő "kemény munkás") a névleges teljesítményének felével egyenlő terhelés mellett cos φ egyenlő 0,73-at és egy fluoreszkáló lámpát - 0,5. Az érintkező hegesztőgép paramétere 0,8 és 0,9 közé esik, az ívkemence egy 0,8-os koszinuszt alkalmaz. A gyakorlatilag minden nagy teljesítménymérnök rendelkezésére álló táblák szinte minden típusú ipari berendezésre vonatkozó információkat tartalmaznak, és a reaktív teljesítmény kompenzáció előtelepítése velük is elvégezhető. Azonban ezek az adatok csak olyan alapul szolgálnak, amely alapján a kondenzátorok hozzáadásával vagy eltávolításával módosítani kell azokat.

Országos szinten

Úgy tűnhet, hogy az állam megbízta az elektromos hálózatok paramétereit és a terhelés egységességét a gyárakba, gyárakba és más ipari vállalkozásokba. Ez nem így van. Az ország villamosenergia-rendszere a nemzeti és regionális szintű fáziseltolódást szabályozza közvetlenül az erőművi speciális termékének kimenetén. Egy másik kérdés az, hogy a reaktív komponens nem kompenzálja a kondenzátor bankok összekapcsolását, hanem más módszerrel. A rotor tekercsekben a fogyasztók számára biztosított energia minőségének biztosítása érdekében az előfeszített áram szabályozott, amely a szinkron generátorokban nem jelent nagy problémát.