Kaj je jalova moč? Kompenzacija jalove moči. Izračun jalove moči

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

V stanovanjih in zasebnih hišah je nameščen en električni števec, po katerem se obračuna plačilo za porabljeno energijo. Poenostavljeno velja, da se v vsakdanjem življenju uporablja le njegova aktivna komponenta, čeprav to ni povsem res. Sodobno ohišje je nasičeno z napravami, v tokokrogih katerih so elementi, ki premikajo fazo. Vendar je jalovna moč, ki jo porabijo gospodinjski aparati, neprimerljivo manjša kot v industrijskih podjetjih, zato jo tradicionalno zanemarjajo pri izračunu plačil.

Obrat ali tovarna, katere vodstvo ne spremlja porabe parazitskih tokov, ki potekajo skozi tokokrog obremenitve, povzroča veliko škodo energetskim sistemom regije in države kot celote. Atmosferski zrak okoli daljnovoda se popolnoma neuporabno segreje; navitja transformatorjev, nameščenih v transformatorskih postajah, morda ne bodo zdržala obremenitve, zlasti v konicah.

Nalaganje induktivno in kapacitivno

Če vzamete navadno grelno napravo ali električno žarnico, potem je moč navedena vustrezen napis na bučki ali imenski ploščici bo ustrezal zmnožku vrednosti toka, ki teče skozi to napravo, in omrežne napetosti (imamo 220 voltov). Situacija se spremeni, če naprava vsebuje transformator, druge elemente, ki vsebujejo induktorje ali kondenzatorje. Ti deli imajo posebne lastnosti, graf toka, ki teče v njih, zaostaja ali vodi v sinusoidi napajalne napetosti - z drugimi besedami, pride do faznega premika. Idealna kapacitivna obremenitev premakne vektor za -90, induktivna obremenitev pa za +90 stopinj. Moč v tem primeru ni rezultat le produkta toka in napetosti, dodan je določen korekcijski faktor. Kam to vodi?

Geometrijski odsev procesa

Iz šolskega tečaja geometrije vsi vedo, da je hipotenuza daljša od katere koli krake v pravokotnem trikotniku. Če aktivna, jalova in navidezna moč tvorijo njegove stranice, bodo tokovi, ki jih porabita tuljava in kapacitivnost, pravokotni na uporovno komponento, vendar s smermi v nasprotnih smereh. Pri seštevanju (ali, če želite, odštevanju, so različnih predznakov) bo skupni vektor, to je skupna jalova moč, odvisno od tega, katera vrsta obremenitve prevladuje v vezju, usmerjena navzgor ali navzdol. Po njegovi smeri je mogoče presoditi, katera narava obremenitve prevladuje.

Reaktivna moč z vektorskim dodatkom aktivni komponenti bo dala skupno količino porabljene energije. Grafično je prikazano kothipotenuza trikotnika moči. Bolj ko bo ta črta nežno nameščena glede na os x, tem bolje.

Cosine phi

Graf kaže, da kot φ tvorita dva vektorja, polna in aktivna moč. Manj ko se njihove vrednosti razlikujejo, tem bolje, vendar njihovo popolno združitev preprečuje jalova moč, ki velja za parazitsko. Večji kot je kot, večja je obremenitev daljnovodov, povišajočih in padajočih transformatorjev napajalnega sistema in obratno, bližje kot so vektorji nagnjeni drug k drugemu, manj se bodo žice segrevale skozi celotno območje. vezje. Seveda je bilo treba glede tega problema nekaj narediti. In rešitev je bila najdena, preprosta in elegantna. Medsebojna kompenzacija jalove moči vam omogoča, da zmanjšate kot φ in približate njegov kosinus (ki se imenuje tudi faktor moči) čim bližje enoti. Če želite to narediti, podaljšajte vektor kapacitivne komponente tako, da dosežete resonanco tokov, pri kateri se med seboj "pogasijo" (v idealnem primeru popolnoma, v praksi pa - v največji meri).

Teorija in praksa

Vsi teoretični izračuni so bolj dragoceni, bolj uporabni so v praksi. Slika v vsakem razvitem industrijskem podjetju je naslednja: večino električne energije porabijo motorji (sinhroni, asinhroni, enofazni, trifazni) in drugi stroji. Obstajajo pa tudi transformatorji. Zaključek je preprost: v realnih proizvodnih pogojih prevladuje jalova moč induktivne narave. Treba je opozoriti, da podjetjanamestijo ne en električni števec, kot v hišah in stanovanjih, ampak dva, od katerih je eden aktiven, drugi pa je enostavno uganiti, kateri. In za prekomerno porabo energije, ki jo zaman "lovijo" po daljnovodih, so pristojni organi neusmiljeno kaznovani, zato je uprava vitalno zainteresirana za izračun jalove moči in sprejetje ukrepov za njeno zmanjšanje. Jasno je, da pri reševanju tega problema ne gre brez električne kapacitivnosti.

teoretska kompenzacija

Iz zgornjega grafa je povsem jasno, kako doseči zmanjšanje parazitskih tokov do njihove popolne eliminacije, vsaj teoretično. Da bi to naredili, je treba kondenzator ustrezne kapacitivnosti priključiti vzporedno z induktivno obremenitvijo. Vektorji, ko se dodajo, bodo dali nič, ostala pa bo samo uporabna aktivna komponenta.

Izračun je narejen po formuli:

C=1 / (2πFX), kjer je X skupna reaktanca vseh naprav, vključenih v omrežje; F - frekvenca napajalne napetosti (imamo - 50 Hz);

Zdi se - kaj je lažje? Pomnožite "X" in število "pi" s 50 in delite. Vendar so stvari nekoliko bolj zapletene.

Kako je v praksi?

Formula je preprosta, vendar določiti in izračunati X ni tako enostavno. Če želite to narediti, morate vzeti vse podatke o napravah, ugotoviti njihovo reaktanco in v vektorski obliki, in tudi takrat … Pravzaprav tega nihče ne počne, razen študentov pri laboratorijskih delih.

Jalovo moč lahko določite na drug način, s posebno napravo - faznim merilnikom, ki kaže kosinus phi, ali s primerjavo odčitkov vatmetra,ampermeter in voltmeter.

Zadeva je zapletena zaradi dejstva, da se v resničnem proizvodnem procesu obremenitev nenehno spreminja, saj se nekateri stroji med delovanjem vklopijo, drugi pa so, nasprotno, izklopljeni iz omrežja, kot zahteva tehnološkimi predpisi. Zato so potrebni stalni ukrepi za spremljanje razmer. Razsvetljava deluje v nočnih izmenah, pozimi lahko v delavnicah ogrevamo zrak, poleti pa hladimo. Tako ali drugače, vendar kompenzacija jalove moči temelji na teoretičnih izračunih z velikim deležem praktičnih meritev cos φ.

Povezovanje in odklop kondenzatorjev

Najlažji in najbolj očiten način za rešitev problema je, da v bližino fazometra postavite posebnega delavca, ki bi vklopil ali izklopil potrebno število kondenzatorjev, s čimer bi dosegel minimalno odstopanje puščice od enote. Tako so sprva to storili, vendar je praksa pokazala, da zloglasni človeški faktor ne omogoča vedno doseganja želenega učinka. Vsekakor se jalova moč, ki je najpogosteje induktivne narave, kompenzira s priključitvijo električne kapacitivnosti ustrezne velikosti, vendar je bolje, da to storite samodejno, sicer lahko malomarni delavec svoje podjetje pripelje pod veliko globo. Tega dela spet ni mogoče imenovati kvalificiranega, precej ga je mogoče avtomatizirati. Najenostavnejša shema vključuje optični elektronski par oddajnika svetlobe in sprejemnika svetlobe. Puščica je zajela najmanjšo vrednost, kar pomeni, da morate dodatizmogljivost.

Avtomatizacija in inteligentni algoritmi

Trenutno obstajajo sistemi, ki vam omogočajo zanesljivo vzdrževanje cos φ v območju od 0,9 do 1. Ker se povezava kondenzatorjev v njih odvija diskretno, je nemogoče doseči idealen rezultat, vendar je avtomatska jalova moč kompenzator še vedno daje zelo dober ekonomski učinek. Delovanje te naprave temelji na inteligentnih algoritmih, ki zagotavljajo delovanje takoj po vklopu, največkrat tudi brez dodatnih nastavitev. Tehnološki napredek v računalniški tehnologiji omogoča doseganje enotne povezave vseh stopenj kondenzatorskih baterij, da se prepreči prezgodnja okvara ene ali dveh od njih. Odzivni čas je tudi minimiziran, dodatne dušilke pa zmanjšajo količino padca napetosti med prehodnimi pojavi. Sodobna podjetniška nadzorna plošča ima ustrezno ergonomsko postavitev, ki ustvarja pogoje, da operater hitro oceni situacijo, v primeru nesreče ali okvare pa bo prejel takojšen alarmni signal. Cena takšne omare je precejšnja, vendar se zanjo splača plačati, prinaša koristi.

kompenzatorska naprava

Konvencionalni kompenzator jalove moči je kovinska omara standardnih dimenzij z nadzorno in upravljalno ploščo na sprednji plošči, običajno odprta. Na dnu so sklopi kondenzatorjev (baterije). Takšnelokacija je posledica preprostega premisleka: električne kapacitete so precej velike in logično je, da si prizadevamo za bolj stabilno konstrukcijo. V zgornjem delu, na ravni oči operaterja, so potrebne krmilne naprave, vključno s faznim indikatorjem, s katerim lahko ocenite velikost faktorja moči. Obstajajo tudi različne indikacije, vključno z zasilnimi, krmilniki (vklop in izklop, preklop v ročni način itd.). Vrednotenje primerjave odčitkov merilnih senzorjev in razvoj krmilnih dejanj (priključni kondenzatorji zahtevane nazivne vrednosti) se izvajajo s vezjem na osnovi mikroprocesorja. Aktuatorji delujejo hitro in tiho, običajno so zgrajeni na močnih tiristorjih.

Približni izračun kondenzatorskih bank

V razmeroma majhnih obratih je mogoče jalovno moč vezja približno oceniti s številom priključenih naprav, ob upoštevanju njihovih faznih značilnosti. Torej ima običajni asinhroni elektromotor (glavni "trdi delavec" tovarn in obratov) z obremenitvijo, ki je enaka polovici svoje nazivne moči, cos φ enak 0,73, fluorescenčna sijalka pa 0,5. kontaktni varilni stroj se giblje od 0, 8 do 0,9, obločna peč deluje s kosinusom φ enakim 0, 8. Preglednice, ki so na voljo skoraj vsakemu glavnemu inženirju energetike, vsebujejo informacije o skoraj vseh vrstah industrijske opreme, prednastavitev kompenzacije jalove moči pa je mogoče končal z njihovo uporabo. Vendar pa takšni podatkislužijo le kot izhodišče za prilagajanje z dodajanjem ali odstranjevanjem kondenzatorskih bank.

po vsej državi

Lahko bi dobili vtis, da je država tovarnam, obratom in drugim industrijskim podjetjem zaupala vso skrb za parametre elektroenergetskega omrežja in enakomernost obremenitve na njem. To ni res. Energetski sistem države nadzoruje fazni premik na nacionalni in regionalni ravni, tik ob izstopu svojega posebnega izdelka iz elektrarn. Drugo vprašanje je, da se kompenzacija reaktivne komponente ne izvaja s povezovanjem kondenzatorskih bank, temveč z drugačno metodo. Za zagotavljanje kakovosti energije, ki jo dovajajo porabniki v navitjih rotorja, se regulira prednapetostni tok, kar pri sinhronih generatorjih ni velika težava.