Реактивті қуат дегеніміз не? Реактивті қуаттың компенсациясы. Реактивті қуатты есептеу

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Пәтерлерде және жеке үйлерде бір электр есептегіш орнатылған, соған сәйкес тұтынылған энергия үшін төлем есептеледі. Қарапайым түрде, күнделікті өмірде оның белсенді компоненті ғана қолданылады деп саналады, бірақ бұл мүлдем дұрыс емес. Қазіргі заманғы корпус схемаларында фазаны ауыстыратын элементтері бар құрылғылармен қаныққан. Дегенмен, тұрмыстық техника тұтынатын реактивті қуат өнеркәсіптік кәсіпорындармен салыстыруға келмейтіндей аз, сондықтан төлемдерді есептеу кезінде ол дәстүрлі түрде ескерілмейді.

Жүк тізбегі арқылы өтетін паразиттік токтардың тұтынылуын басшылығы қадағаламайтын зауыт немесе фабрика облыстың және жалпы еліміздің энергетикалық жүйелеріне үлкен зиян келтіреді. Электр беру желісінің айналасындағы атмосфералық ауа мүлдем пайдасыз қызады; Қосалқы станцияларда орнатылған трансформаторлардың орамдары жүктемеге төтеп бермеуі мүмкін, әсіресе ең жоғары кезеңдерде.

Жүктеме индуктивті және сыйымдылық

Егер сіз қарапайым жылыту құрылғысын немесе электр шамын алсаңыз, онда көрсетілген қуатколбадағы немесе тақтайшадағы сәйкес жазу осы құрылғы арқылы өтетін ток пен желідегі кернеу мәндерінің көбейтіндісіне сәйкес келеді (бізде 220 вольт бар). Жағдай өзгереді, егер құрылғыда трансформатор, индукторлары бар басқа элементтер немесе конденсаторлар болса. Бұл бөліктердің ерекше қасиеттері бар, оларда ағып жатқан токтың графигі қоректену кернеуінің синусоидынан артта қалады немесе басқарады - басқаша айтқанда, фазалық жылжу орын алады. Идеал сыйымдылық жүктеме векторды -90, ал индуктивті жүктеме +90 градусқа жылжытады. Бұл жағдайда қуат ток пен кернеудің өнімінің нәтижесі ғана емес, белгілі бір түзету коэффициенті қосылады. Бұл қайда әкеледі?

Процесстің геометриялық көрінісі

Мектептегі геометрия курсынан барлығы гипотенузаның тікбұрышты үшбұрыштағы кез келген катеттерден ұзын екенін біледі. Егер белсенді, реактивті және көрінетін қуат оның жақтарын құраса, онда катушкалар мен сыйымдылық тұтынатын токтар резистивті құрамдас бөлікке тік бұрышта болады, бірақ бағыттары қарама-қарсы бағытта болады. Қосқанда (немесе қаласаңыз, шегергенде, олардың таңбалары әртүрлі) жалпы вектор, яғни тізбекте қандай жүктеме түрі басым болатынына байланысты жалпы реактивті қуат жоғары немесе төмен бағытталады. Оның бағыты бойынша жүктің қандай сипаты басым екенін анықтауға болады.

Белсенді компонентке вектор қосылған реактивті қуат тұтынылатын қуаттың жалпы мөлшерін береді. Ол графикалық түрде көрсетілгенқуат үшбұрышының гипотенузасы. Бұл сызық х осіне қатысты неғұрлым жұмсақ орналасса, соғұрлым жақсы болады.

Косинус фи

График φ бұрышы толық және активті қуат екі вектормен құрылғанын көрсетеді. Олардың мәндері неғұрлым аз болса, соғұрлым жақсы, бірақ олардың толық қосылуы паразиттік деп саналатын реактивті қуатпен болдырмайды. Бұрыш неғұрлым үлкен болса, электр беру желілеріне, электрмен жабдықтау жүйесінің жоғарылататын және төмендететін трансформаторларына жүктеме соғұрлым жоғары болады және керісінше, векторлар бір-біріне неғұрлым жақын болса, сымдар соғұрлым аз қызады. тізбек. Әрине, бұл мәселе бойынша бірдеңе істеу керек болды. Және шешім табылды, қарапайым және талғампаз. Реактивті қуаттың өзара компенсациясы φ бұрышын азайтуға және оның косинусын (оны қуат коэффициенті деп те атайды) бірлікке барынша жақындатуға мүмкіндік береді. Ол үшін сыйымдылық құрамдас бөлігінің векторын токтардың резонансына қол жеткізетіндей етіп ұзартыңыз, олар бір-бірін «сөндіреді» (идеалды түрде толығымен, бірақ іс жүзінде - ең үлкен дәрежеде).

Теория және практика

Барлық теориялық есептеулер неғұрлым құнды болса, соғұрлым олар практикада қолданылады. Кез келген дамыған өнеркәсіптік кәсіпорындағы сурет келесідей: электр энергиясының көп бөлігін қозғалтқыштар (синхронды, асинхронды, бір фазалы, үш фазалы) және басқа машиналар тұтынады. Бірақ трансформаторлар да бар. Қорытынды қарапайым: нақты өндіріс жағдайында индуктивті сипаттағы реактивті қуат басым болады. Айта кету керек, кәсіпорындаролар үйлер мен пәтерлердегідей бір электр есептегішін емес, екеуін орнатады, олардың біреуі белсенді, ал екіншісі қайсысын болжауға оңай. Ал электр желілері арқылы босқа «қуып» кеткен энергияны артық жұмсағаны үшін тиісті органдарға аяусыз айыппұл салынады, сондықтан әкімшілік реактивті қуатты есептеп, оны азайту шараларын қабылдауға өмірлік мүдделі. Бұл мәселені шешу кезінде электр сыйымдылығынсыз жұмыс істей алмайтыны анық.

Теориялық өтемақы

Жоғарыда келтірілген графиктен паразиттік токтардың олардың толық жойылуына дейін азаюына, кем дегенде теориялық тұрғыдан қалай жетуге болатыны анық. Ол үшін сәйкес сыйымдылықтың конденсаторын индуктивті жүктемеге параллель қосу керек. Қосылған кезде векторлар нөлді береді және тек пайдалы белсенді компонент қалады.

Есеп мына формула бойынша жүргізіледі:

C=1 / (2πFX), мұндағы X - желіге кіретін барлық құрылғылардың жалпы реактивтілігі; F - қоректендіру кернеуінің жиілігі (бізде - 50 Гц);

Меніңше - не оңай? «Х» пен «пи» санын 50-ге көбейтіп, бөліңіз. Дегенмен, бәрі біршама күрделірек.

Бұл іс жүзінде қалай?

Формула қарапайым, бірақ X анықтау және есептеу оңай емес. Ол үшін құрылғылар туралы барлық мәліметтерді алып, олардың реактивтілігін анықтап, векторлық түрде, тіпті сонда да… Расында, мұны зертханалық жұмыстағы студенттерден басқа ешкім жасамайды.

Реактивті қуатты басқа жолмен анықтауға болады, арнайы құрылғы - косинус phi-ді көрсететін фазалық өлшегіш арқылы немесе ваттметрдің көрсеткіштерін салыстыру,амперметр және вольтметр.

Мәселе нақты өндіріс процесінде жүктеме үнемі өзгеретінімен қиындайды, өйткені кейбір машиналар жұмыс кезінде қосылып тұрады, ал басқалары, керісінше, желіден ажыратылады. технологиялық регламенттер. Тиісінше, жағдайды бақылау үшін тұрақты шаралар қажет. Жарықтандыру түнгі ауысымда жұмыс істейді, қыста цехтарда ауаны жылытуға болады, ал жазда ауаны салқындатуға болады. Қалай болғанда да, бірақ реактивті қуатты өтеу cos φ практикалық өлшемдерінің үлкен үлесі бар теориялық есептеулерге негізделген.

Конденсаторларды қосу және ажырату

Мәселені шешудің ең оңай және ең айқын жолы - көрсеткінің бірліктен минималды ауытқуына қол жеткізе отырып, қажетті конденсаторлар санын қосатын немесе өшіретін фазалық өлшегіштің жанына арнайы жұмысшыны қою. Алдымен олар мұны істеді, бірақ тәжірибе көрсеткендей, атышулы адам факторы әрқашан қажетті нәтижеге қол жеткізуге мүмкіндік бермейді. Кез келген жағдайда, табиғатта көбінесе индуктивті болып табылатын реактивті қуат тиісті өлшемдегі электр сыйымдылығын қосу арқылы өтеледі, бірақ мұны автоматты түрде жасаған дұрыс, әйтпесе немқұрайлы жұмысшы өз кәсіпорнын үлкен айыппұлға әкелуі мүмкін. Тағы да, бұл жұмысты білікті деп атауға болмайды, ол автоматтандыруға өте қолайлы. Ең қарапайым схемаға жарық шығарғыш пен жарық қабылдағыштың оптикалық электронды жұбы кіреді. Көрсеткі ең төменгі мәнді қамтыды, яғни қосу керексыйымдылығы.

Автоматтандыру және интеллектуалды алгоритмдер

В настоящее время есть системы, позволяющие надежно удерживать cos φ в пределах от 0, 9 до 1. Так как подключение конденсаторов в них происходит дискретно, то идеального результата добиться невозможно, но экономический эффект автоматический компенсатор реактивной мощности все равно дает өте жақсы. Бұл құрылғының жұмысы қосылғаннан кейін бірден жұмыс істеуді қамтамасыз ететін интеллектуалды алгоритмдерге негізделген, көбінесе тіпті қосымша параметрлерсіз. Компьютерлік технологияның технологиялық жетістіктері олардың бір немесе екеуінің мерзімінен бұрын істен шығуын болдырмау үшін конденсаторлар банктерінің барлық сатыларының біркелкі қосылуына қол жеткізуге мүмкіндік береді. Жауап беру уақыты да азаяды, ал қосымша дроссельдер өтпелі кезеңдердегі кернеудің төмендеуін азайтады. Кәсіпорынның заманауи қуат басқару пульті операторға жағдайды жылдам бағалауға жағдай жасайтын сәйкес эргономикалық схемаға ие, ал апат немесе сәтсіздік жағдайында ол дереу дабыл сигналын алады. Мұндай шкафтың бағасы айтарлықтай, бірақ ол үшін төлеуге тұрарлық, ол пайда әкеледі.

Компенсатор құрылғысы

Кәдімгі реактивті қуат компенсаторы – алдыңғы панелінде әдетте ашылатын басқару және басқару панелі бар стандартты өлшемдегі металл шкаф. Оның төменгі жағында конденсаторлар (батареялар) жинақтары орналасқан. Мұндайорналасуы қарапайым ескерумен байланысты: электр қуаты айтарлықтай ауыр және құрылымды неғұрлым тұрақты етуге ұмтылу өте қисынды. Жоғарғы бөлігінде оператордың көзінің деңгейінде қажетті басқару құрылғылары бар, оның ішінде фазалық индикатор, оның көмегімен қуат факторының шамасын бағалауға болады. Сондай-ақ әртүрлі көрсеткіштер бар, соның ішінде төтенше жағдайлар, басқару элементтері (қосу және өшіру, қолмен режимге ауысу және т.б.). Өлшеу датчиктерінің көрсеткіштерін салыстыруды бағалау және басқару әрекеттерін әзірлеу (қажетті номиналды конденсаторларды қосу) микропроцессор негізіндегі схема арқылы жүзеге асырылады. Жетектер жылдам және дыбыссыз жұмыс істейді, олар әдетте күшті тиристорларға салынған.

Конденсаторлар қатарын шамамен есептеу

Салыстырмалы түрде шағын қондырғыларда тізбектің реактивті қуатын олардың фазалық ауысу сипаттамаларын ескере отырып, қосылған құрылғылардың саны бойынша шамамен бағалауға болады. Сонымен, кәдімгі асинхронды электр қозғалтқышы (зауыттар мен зауыттардың негізгі «еңбеккері») өзінің номиналды қуатының жартысына тең жүктемесі бар cos φ 0,73-ке тең, ал флуоресцентті лампаның - 0,5. Параметрі контактілі дәнекерлеу машинасы 0, 8-ден 0,9-ға дейін, доғалық пеш 0,8-ге тең косинуспен жұмыс істейді. Әрбір бас энергетикке дерлік қол жетімді кестелер өнеркәсіптік жабдықтың барлық дерлік түрлері туралы ақпаратты қамтиды және реактивті қуаттың компенсациясын алдын ала орнатуға болады. олардың көмегімен орындалады. Дегенмен, мұндай деректерконденсаторлар қатарын қосу немесе алып тастау арқылы түзетулер енгізуге арналған базалық сызық ретінде ғана қызмет етеді.

Ұлттық

Мемлекет зауыттарға, зауыттарға және басқа да өнеркәсіптік кәсіпорындарға электр желісінің параметрлері мен ондағы жүктеменің біркелкі болуы туралы барлық қамқорлықты сеніп тапсырғандай әсер алуыңыз мүмкін. Бұл олай емес. Елдің энергетикалық жүйесі ұлттық және аймақтық ауқымда, электр станцияларынан арнайы өнім шығару кезінде фазалық ауысуды бақылайды. Тағы бір мәселе, реактивті құрамдас бөлікті өтеу конденсаторлар банктерін қосу арқылы емес, басқа әдіспен жүзеге асырылады. Ротор орамаларында тұтынушыларға жеткізілетін энергияның сапасын қамтамасыз ету үшін ығысу тогы реттеледі, бұл синхронды генераторларда үлкен мәселе емес.