Какво представлява реактивната мощност? Компенсиране на реактивната мощност. Изчисляване на реактивната мощност

В апартаментите и частните къщи има един електромер, който изчислява плащането за консумирана енергия. Опростено е да се приеме, че само неговият активен компонент се използва в ежедневието, въпреки че това не е така. Съвременното жилище е наситено с устройства, в чиито вериги има елементи, които преместват фазата. Но реактивната мощност, консумирана от домакинските уреди, е несравнимо по-малка от тази на промишлените предприятия, следователно при изчисляването на плащанията традиционно се пренебрегва.

Фабрика или фабрика, чието управление не контролира потреблението на паразитни токове, преминаващи през товарната верига, причинява голяма вреда на енергийните системи на региона и на страната като цяло. Абсолютно безполезен нагрят атмосферен въздух около трансформаторите с линейно натоварване, монтирани в подстанции, може да не издържи натоварването, особено през пиковите периоди.

Индуктивни и капацитивни товари

Ако вземем конвенционален нагревател или една крушка, правомощията, посочени в съответните етикетите на колбата или плоча-плоча, ще съответства на произведението на текущите стойности, протичащи през устройството, както и напрежение (ни е на 220 волта). Ситуацията се променя, ако устройството съдържа трансформатор, съдържащ други елементи намотки на индуктивност, или кондензатори. Тези части имат специални свойства, токът, който тече в тях, изостава или изпреварва синусоида на захранващото напрежение - с други думи се появява фазовото изместване. Идеалният капацитивен товар премества вектора с -90, а индуктивният - с +90 градуса. Захранването в този случай е резултат не само на продукта на тока към напрежението, прибавя се определен коефициент на корекция. Какво води до това?

Геометрично отражение на процеса

От училищния курс на геометрията всеки знае, че хипотенузата е по-дълга от която и да е от краката в правоъгълен триъгълник. Ако активната, реактивна и явна мощност образува страни от нея, токовете, консумирани от намотката и капацитета, ще бъдат под прав ъгъл на съпротивителния компонент, но с насоки в противоположни посоки. Когато се добавят (или, ако желаете, изваждане, те са многовековни) стойности, общият вектор, т.е. общата реактивна мощност, в зависимост от това кой символ натоварване преобладава в схемата, ще бъде насочен нагоре или надолу. В посоката му може да се прецени кой тип натоварване преобладава.

Реактивната мощност във векторното добавяне с активния компонент ще даде общото количество консумация на енергия. Той е графично изобразен като хипотенузата на силовия триъгълник. Колкото повече тази линия ще се постави леко спрямо абсцисата, толкова по-добре.

Козметика

Графиката показва, че ъгълът phi- формира два вектора, пълна и активна мощност. Колкото по-малки са разликите, толкова по-добре, но реактивната мощност, която се смята за паразитна, пречи на сливането им. Колкото по-голям е ъгълът, толкова по-голям е товарът електропроводи, повдигането и спускането на трансформаторите на захранващата система и обратно, колкото по-близо са векторите един към друг, толкова по-малко ще се загреят проводниците по цялата верига. Естествено, с този проблем трябваше да се направи нещо. И решението беше намерено, просто и елегантно. Взаимното компенсиране на реактивната мощност прави възможно намаляването на ъгъла phi- и максимално сближаване на косинуса (който също се нарича фактор на мощността) за единство. За да направите това, разширете вектора на капацитивния компонент така, че да постигнете резонанс на токовете, с които те "се гасят" (идеално в идеалния случай и на практика най-вече).

Теория и практика

Всички теоретични изчисления са с по-голяма стойност, толкова по-практични са те. Снимката на всяко развито промишлено предприятие е следната: по-голямата част от електроенергията се консумира от мотори (синхронни, асинхронни, еднофазни, трифазни) и други машини. Но има и трансформатори. Заключението е просто: реактивната мощност с индуктивен характер преобладава в реални производствени условия. Трябва да се отбележи, че в предприятията не се установява един електромер, както в къщи и апартаменти, но два, единият от които е активен, а другият - е лесно да се отгатне кой. И заради прекаленото надвишаване на "мощността" чрез електропроводи, съответните органи са безмилостно глобени, така че администрацията има жизненоважен интерес да изчисли реактивната мощност и да предприеме мерки за нейното намаляване. Ясно е, че без електрически капацитет тази задача не може да бъде избегната.

Компенсация на теория

От горната графика е напълно ясно как да се намалят паразитните токове, докато те бъдат изцяло елиминирани, поне теоретично. За да направите това, паралелно с индуктивния товар, включете кондензатора на съответната стойност на капацитета. Освен това векторите ще дадат нула и ще остане само полезен активен компонент.

Изчислението се извършва по формулата:

• C = 1 / (2pi-FX), където X е общото съпротивление на всички включени в мрежата F-честота на захранващото напрежение (при нас - 50 Hz);

Изглежда, че е - кое е по-лесно? Умножете "X" и цифрата "pi" с 50 и разделете. Все пак всичко е малко по-сложно.

И как на практика?

Формулата е проста, но определянето и изчисляването на Х не е толкова лесно. За да направите това, трябва да вземете всички данни за устройствата, да научите тяхната реактивност и във векторна форма, а дори и тогава - hellip. Всъщност никой не прави това освен за студентите в лабораторни упражнения.

Определянето на реактивната мощност може да бъде различно, като се използва специално устройство - фазов измервателен уред, показващ косинуса на phi или чрез сравняване на показанията на един ваметър, амперметър и волтметър.

Ситуацията се усложнява от факта, че при условията на реален производствен процес количеството товар постоянно се променя, тъй като някои машини са включени в процеса на работа, докато други, напротив, са изключени от мрежата, както се изисква от технологичните разпоредби. Съответно, са необходими постоянни мерки за наблюдение на ситуацията. По време на нощните смени, осветлението работи през зимата, отоплението може да се извърши в магазините, а през лятото може да се охлади. Във всеки случай, компенсацията на реактивната мощност се прави въз основа на теоретични изчисления с голям дял от практическите измервания на cos phi-.

Свързване и изключване на кондензатори

Най-простият и очевиден начин за решаване на проблема е поставянето на специален работник близо до фазовия измервателен уред, който включва или изключва необходимия брой кондензатори, постигайки минималното отклонение на стрелата от единството. Така че отначало, но практиката показа, че известният човешки фактор не винаги ви позволява да постигнете желания ефект. Във всеки случай, компенсирането на реактивната мощност, която има най-вече индуктивен, електрическа връзка се прави съответните стойности капацитет, но го направи по-добре в автоматичен режим, или небрежен служител може да донесе родния предприятие по голяма глоба. Отново тази работа не може да се нарече квалифицирана, тя може да бъде напълно автоматизирана. Най-простата схема включва оптична електронна двойка от емитер и светлинен приемник. Стрелката е затворила минималната стойност - означава, че е необходимо да добавите капацитет.

Автоматизация и интелигентни алгоритми

В момента има системи, които надеждно държат cos от 0.9 до 1. Тъй като свързването на кондензаторите в тях се извършва дискретно, не е възможно да се постигне идеален резултат, но икономическият ефект на автоматичния компенсатор на реактивната мощност все още дава много добри резултати. В основата на работата на това устройство се намират интелигентни алгоритми, които осигуряват работа веднага след захранването, често дори без допълнителни настройки. Технологичният напредък в областта на компютърната технология позволява да се постигне еднакво свързване на всички етапи на кондензаторните банки, за да се избегне преждевременната повреда на една или две от тях. Времето за реакция също е сведено до минимум, а допълнителните дросели намаляват количеството на падането на напрежението по време на преходни процеси. модерен контролен панел силата на предприятието има подходящо ергономично оформление, което създава условия за бърза оценка от страна на оператора на ситуацията и в случай на авария или неуспех тя ще получи незабавен алармен сигнал. Цената на такъв кабинет е значителна, но струва да се плати за него, той е от полза.

Компенсаторно устройство

Конвенционалният компенсатор на реактивната мощност е метален шкаф със стандартни размери с контролен панел на предния панел, обикновено отворен. В долната му част има комплекти кондензатори (батерии). Тази подредба се дължи на простото разглеждане: електрическите капацитети са доста тежки и е съвсем логично да се стремим да направим структурата по-стабилна. В горната част, на нивото на очите на оператора, се намират необходимите контролни устройства, включително фазовия индикатор, чрез който е възможно да се прецени стойността на фактора на мощността. Съществуват и различни индикации, включително спешни, контроли (включване и изключване, преминете към ръчен режим и т.н.). Оценката на сравнението на показанията на измервателните сензори и генерирането на контролни действия (свързване на кондензаторите с желаната стойност) се извършва чрез схема, базирана на микропроцесора. Задвижките работят бързо и безшумно, обикновено са изградени на тиристори с висока мощност.

Приблизително изчисляване на кондензаторните банки

В сравнително малки предприятия реактивната мощност на веригата може да бъде изчислена приблизително с броя на свързаните устройства, като се вземат предвид техните характеристики на фазова промяна. Така че, обичайният асинхронен електродвигател (основният "твърд работник" на фабрики и растения) при товар, равен на половината от него номинална мощност, има cos phi, равна на 0.73, и флуоресцентна лампа - 0.5. Параметърът на контактната заваръчна машина варира от 0.8 до 0.9, дъгообразната пещ работи с косинус phi = 0,8. Таблиците, достъпни за почти всеки главен енергиен инженер, съдържат информация за практически всички видове индустриално оборудване и могат да се правят предварителни настройки на компенсацията на реактивната мощност. Тези данни обаче служат само като база, въз основа на която е необходимо да се направят корекции чрез добавяне или премахване на кондензаторни батерии.

В национален мащаб

Това може да създаде впечатлението, че целият грижите на захранващото напрежение и товара равномерно върху състоянието й сложи на фабрики и други промишлени предприятия. Не е така. Енергийната система контролира фаза изместването на национално и регионално ниво, точно на изхода на стоката от специални правомощия. Друг проблем е, че компенсацията на реактивната компонента не се постига чрез свързване на кондензаторни батерии, както и друг метод. За да се гарантира качеството на доставяната енергия потребителите в намотките на ротора се регулира пристрастия ток, който е синхронни генератори не е голям проблем.