Wat is reaktiewe krag? Reaktiewe krag kompensasie. Reaktiewe drywing berekening

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 10:16

In woonstelle en privaat huise word een elektriese meter geïnstalleer, waarvolgens betaling vir verbruikte energie bereken word. Simplisties word geglo dat slegs die aktiewe komponent daarvan in die alledaagse lewe gebruik word, hoewel dit nie heeltemal waar is nie. Moderne behuising is versadig met toestelle in die stroombane waarvan daar elemente is wat die fase verskuif. Die reaktiewe krag wat deur huishoudelike toestelle verbruik word, is egter onvergelykbaar minder as dié van industriële ondernemings, dus word dit tradisioneel afgeskeep wanneer betalings bereken word.

'n Aanleg of fabriek wie se bestuur nie die verbruik van parasitiese strome wat deur die laskring gaan, monitor nie, veroorsaak groot skade aan die energiestelsels van die streek en die land as geheel. Atmosferiese lug rondom die kragtransmissielyn verhit heeltemal nutteloos; windings van transformators wat in substasies geïnstalleer is, sal moontlik nie die las weerstaan nie, veral tydens spitstye.

Las induktief en kapasitief

As jy 'n gewone verwarmingstoestel of 'n elektriese gloeilamp neem, dan is die krag wat indie ooreenstemmende inskripsie op die fles of naamplaat sal ooreenstem met die produk van die waardes van die stroom wat deur hierdie toestel gaan en die hoofspanning (ons het 220 Volt). Die situasie verander as die toestel 'n transformator, ander elemente wat induktors bevat, of kapasitors bevat. Hierdie dele het spesiale eienskappe, die grafiek van die stroom wat daarin vloei vertraag of lei die sinusoïed van die toevoerspanning - met ander woorde, 'n faseverskuiwing vind plaas. 'n Ideale kapasitiewe las skuif die vektor met -90, en 'n induktiewe las met +90 grade. Drywing in hierdie geval is die resultaat van nie net die produk van stroom en spanning nie, 'n sekere korreksiefaktor word bygevoeg. Waarheen lei dit?

Meetkundige refleksie van die proses

Van die skoolmeetkundekursus af weet almal dat die skuinssy langer as enige van die bene in 'n reghoekige driehoek is. As aktiewe, reaktiewe en skynbare krag sy sye vorm, dan sal die strome wat deur die spoel en kapasitansie verbruik word, reghoekig met die weerstandskomponent wees, maar met rigtings in teenoorgestelde rigtings. Wanneer jy optel (of, as jy wil, aftrek, hulle het verskillende tekens) sal die totale vektor, dit wil sê die totale reaktiewe drywing, afhangende van watter tipe las in die stroombaan heers, op of af gerig word. Volgens die rigting daarvan kan 'n mens oordeel watter aard van die las heers.

Reaktiewe krag met vektortoevoeging tot die aktiewe komponent sal die totale hoeveelheid krag verbruik gee. Dit word grafies getoon asdie skuinssy van die magsdriehoek. Hoe meer hierdie lyn liggies in verhouding tot die x-as geleë sal wees, hoe beter.

Cosinus phi

Die grafiek toon dat die hoek φ gevorm word deur twee vektore, volle en aktiewe drywing. Hoe minder hul waardes verskil, hoe beter, maar hul volledige samesmelting word verhoed deur reaktiewe krag, wat as parasities beskou word. Hoe groter die hoek, hoe hoër die las op kraglyne, op- en afstap-transformators van die kragtoevoerstelsel, en omgekeerd, hoe nader die vektore aan mekaar skuins, hoe minder sal die drade regdeur die kring. Natuurlik moes iets aan hierdie probleem gedoen word. En die oplossing is gevind, eenvoudig en elegant. Wedersydse kompensasie van reaktiewe drywing laat jou toe om die hoek φ te verminder en sy cosinus (wat ook arbeidsfaktor genoem word) so na as moontlik aan eenheid te bring. Om dit te doen, verleng die vektor van die kapasitiewe komponent op so 'n manier dat 'n resonansie van die strome verkry word, waarby hulle mekaar "uitblus" (ideaal heeltemal, maar in die praktyk - tot die grootste mate).

Teorie en praktyk

Alle teoretiese berekeninge is meer waardevol, hoe meer toepaslik is dit in die praktyk. Die prentjie in enige ontwikkelde industriële onderneming is soos volg: die meeste van die elektrisiteit word verbruik deur motors (sinchronies, asinchronies, enkelfase, driefase) en ander masjiene. Maar daar is ook transformators. Die gevolgtrekking is eenvoudig: in werklike produksietoestande oorheers reaktiewe krag van 'n induktiewe aard. Daar moet kennis geneem word dat ondernemingshulle installeer nie een elektriese meter, soos in huise en woonstelle nie, maar twee, waarvan een aktief is, en die ander is maklik om te raai watter een. En vir die oorbesteding van energie wat tevergeefs deur kraglyne “gejaag” word, word die betrokke owerhede genadeloos beboet, dus stel die administrasie uiters belang in die berekening van reaktiewe krag en die neem van maatreëls om dit te verminder. Dit is duidelik dat 'n mens nie sonder elektriese kapasitansie kan klaarkom wanneer jy hierdie probleem oplos nie.

Teorie-vergoeding

Uit die grafiek hierbo is dit baie duidelik hoe om 'n vermindering in parasitiese strome te bewerkstellig tot hul volledige uitskakeling, ten minste teoreties. Om dit te doen, moet 'n kapasitor van die toepaslike kapasitansie parallel met die induktiewe las gekoppel word. Die vektore, wanneer bygevoeg, sal nul gee, en slegs die nuttige aktiewe komponent sal oorbly.

Berekening word gemaak volgens die formule:

C=1 / (2πFX), waar X die totale reaktansie is van alle toestelle wat by die netwerk ingesluit is; F - frekwensie van die toevoerspanning (ons het - 50 Hz);

Dit blyk - wat is makliker? Vermenigvuldig "X" en die getal "pi" met 50 en deel. Dinge is egter ietwat meer ingewikkeld.

Hoe is dit in die praktyk?

Die formule is eenvoudig, maar om X te bepaal en te bereken is nie so maklik nie. Om dit te doen, moet jy al die data oor die toestelle neem, hul reaktansie uitvind, en in vektorvorm, en selfs dan … Trouens, niemand doen dit nie, behalwe vir studente in laboratoriumwerk.

Jy kan die reaktiewe drywing op 'n ander manier bepaal deur 'n spesiale toestel te gebruik - 'n fasemeter wat die cosinus phi aandui, of deur die lesings van die wattmeter te vergelyk,ammeter en voltmeter.

Die saak word bemoeilik deur die feit dat in 'n werklike produksieproses, die las voortdurend verander, aangesien sommige masjiene tydens werking aangeskakel word, terwyl ander, inteendeel, van die netwerk ontkoppel word, soos vereis deur die tegnologiese regulasies. Gevolglik is deurlopende maatreëls nodig om die situasie te monitor. Beligting werk gedurende nagskofte, lug kan in die winter in die werkswinkels verhit word, en lug kan in die somer afgekoel word. Op een of ander manier, maar reaktiewe drywingskompensasie is gebaseer op teoretiese berekeninge met 'n groot deel van praktiese metings cos φ.

Koppel en ontkoppel kapasitors

Die maklikste en mees voor die hand liggende manier om die probleem op te los, is om 'n spesiale werker naby die fasemeter te plaas wat die vereiste aantal kapasitors sal aan- of afskakel, om die minimum afwyking van die pyl van eenheid te bereik. So eers het hulle dit gedoen, maar die praktyk het getoon dat die berugte menslike faktor nie altyd toelaat om die gewenste effek te bereik nie. In elk geval word reaktiewe krag, wat meestal induktief van aard is, vergoed deur 'n elektriese kapasitansie van die toepaslike grootte aan te sluit, maar dit is beter om dit outomaties te doen, anders kan 'n nalatige werker sy eie onderneming onder 'n groot boete bring. Weereens, hierdie werk kan nie gekwalifiseerd genoem word nie, dit is redelik vatbaar vir outomatisering. Die eenvoudigste skema sluit 'n optiese elektronpaar van 'n ligstraler en 'n ligontvanger in. Die pyl het die minimum waarde gedek, wat beteken dat jy moet byvoegkapasiteit.

Outomatisering en intelligente algoritmes

Tans is daar stelsels wat jou toelaat om cos φ betroubaar in die reeks van 0,9 tot 1 te hou. Aangesien die koppeling van kapasitors daarin diskreet plaasvind, is dit onmoontlik om 'n ideale resultaat te bereik, maar die outomatiese reaktiewe krag kompenseerder gee steeds 'n ekonomiese effek baie goed. Die werking van hierdie toestel is gebaseer op intelligente algoritmes wat die werking verseker onmiddellik nadat dit aangeskakel is, meestal selfs sonder bykomende instellings. Tegnologiese vooruitgang in rekenaartegnologie maak dit moontlik om eenvormige verbinding van alle stadiums van kapasitorbanke te bereik om voortydige mislukking van een of twee van hulle te vermy. Reaksietyd word ook tot die minimum beperk, en bykomende verstikkings verminder die hoeveelheid spanningsval tydens oorgange. 'n Moderne onderneming se kragbeheerpaneel het 'n toepaslike ergonomiese uitleg wat toestande skep vir die operateur om die situasie vinnig te assesseer, en in die geval van 'n ongeluk of mislukking, sal hy 'n onmiddellike alarmsein ontvang. Die prys van so 'n kabinet is aansienlik, maar dit is die moeite werd om daarvoor te betaal, dit bring voordele.

kompensatortoestel

'n Konvensionele reaktiewe kragkompensator is 'n metaalkas van standaardafmetings met 'n beheer- en bestuurspaneel op die voorpaneel, gewoonlik oop. Aan die onderkant daarvan is stelle kapasitors (batterye). Sulkedie ligging is te danke aan 'n eenvoudige oorweging: die elektriese vermoëns is redelik swaar, en dit is redelik logies om te streef om die struktuur meer stabiel te maak. In die boonste gedeelte, op die vlak van die operateur se oë, is daar die nodige beheertoestelle, insluitend 'n fase-aanwyser, waarmee u die grootte van die kragfaktor kan beoordeel. Daar is ook verskeie aanduidings, insluitend noodsituasies, kontroles (aan en af, oorskakeling na handmodus, ens.). Die evaluering van die vergelyking van lesings van meetsensors en die ontwikkeling van beheeraksies (koppelkapasitors van die vereiste gradering) word uitgevoer deur 'n stroombaan gebaseer op 'n mikroverwerker. Aktuators werk vinnig en stil, hulle is gewoonlik gebou op kragtige tiristors.

Benaderde berekening van kapasitorbanke

In relatief klein aanlegte kan die reaktiewe drywing van 'n stroombaan rofweg geskat word deur die aantal gekoppelde toestelle, met inagneming van hul faseverskuiwingskenmerke. Dus, 'n konvensionele asinchrone elektriese motor (die belangrikste "harde werker" van fabrieke en aanlegte), met 'n las gelykstaande aan die helfte van sy aangewese krag, het 'n cos φ gelyk aan 0,73, en 'n fluoresserende lamp - 0,5. Die parameter van die kontaksweismasjien wissel van 0, 8 tot 0.9, die boogoond werk met cosinus φ gelyk aan 0.8. Die tabelle beskikbaar vir byna elke hoofkragingenieur bevat inligting oor byna alle soorte industriële toerusting, en voorafingestelde reaktiewe drywingskompensasie kan wees klaar om hulle te gebruik. Maar sulke datadien slegs as 'n basislyn waarop aanpassings gemaak kan word deur kapasitorbanke by te voeg of te verwyder.

Landwyd

Jy mag dalk die indruk kry dat die staat fabrieke, aanlegte en ander industriële ondernemings toevertrou het met al die sorg oor die parameters van die kragnetwerk en die eenvormigheid van die las daarop. Dit is nie waar nie. Die energiestelsel van die land beheer die faseverskuiwing op nasionale en streekskaal, reg by die uitgang van sy spesiale produk uit kragsentrales. Nog 'n probleem is dat die vergoeding van die reaktiewe komponent nie uitgevoer word deur kapasitorbanke te koppel nie, maar deur 'n ander metode. Om die kwaliteit van energie wat aan verbruikers in die rotorwikkelings verskaf word te verseker, word die voorspanningstroom gereguleer, wat nie 'n groot probleem in sinchrone kragopwekkers is nie.