Ano ang reactive power? Reactive power compensation. Pagkalkula ng reaktibong kapangyarihan

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Sa mga apartment at pribadong bahay, isang metro ng kuryente ang naka-install, ayon sa kung saan kinakalkula ang pagbabayad para sa nakonsumong enerhiya. Sa simpleng paraan, pinaniniwalaan na ang aktibong sangkap lamang nito ang ginagamit sa pang-araw-araw na buhay, bagaman hindi ito ganap na totoo. Ang modernong pabahay ay puspos ng mga aparato sa mga circuit kung saan mayroong mga elemento na nagbabago sa yugto. Gayunpaman, ang reaktibong kapangyarihan na natupok ng mga gamit sa bahay ay hindi maihahambing na mas mababa kaysa sa mga pang-industriya na negosyo, kaya tradisyonal itong napapabayaan kapag nagkalkula ng mga pagbabayad.

Ang isang planta o pabrika na ang pamamahala ay hindi sinusubaybayan ang pagkonsumo ng mga parasitic current na dumadaan sa load circuit ay nagdudulot ng malaking pinsala sa mga sistema ng enerhiya ng rehiyon at ng bansa sa kabuuan. Ang hangin sa atmospera sa paligid ng linya ng paghahatid ng kuryente ay ganap na umiinit nang walang silbi; Ang mga windings ng mga transformer na naka-install sa mga substation ay maaaring hindi makayanan ang pagkarga, lalo na sa mga peak period.

Load inductive at capacitive

Kung kukuha ka ng ordinaryong heating device o electric light bulb, kung gayon ang power na nakasaad saang kaukulang inskripsyon sa flask o nameplate ay tumutugma sa produkto ng mga halaga ng kasalukuyang dumadaan sa device na ito at ang mains boltahe (mayroon kaming 220 Volts). Ang sitwasyon ay nagbabago kung ang aparato ay naglalaman ng isang transpormer, iba pang mga elemento na naglalaman ng mga inductors, o mga capacitor. Ang mga bahaging ito ay may mga espesyal na katangian, ang graph ng kasalukuyang dumadaloy sa kanila ay lags o humahantong sa sinusoid ng supply boltahe - sa madaling salita, ang isang phase shift ay nangyayari. Ang isang perpektong capacitive load ay nagbabago sa vector ng -90, at isang inductive load ng +90 degrees. Ang kapangyarihan sa kasong ito ay ang resulta ng hindi lamang ang produkto ng kasalukuyang at boltahe, ang isang tiyak na kadahilanan ng pagwawasto ay idinagdag. Saan ito humahantong?

Geometric reflection ng proseso

Mula sa kursong geometry ng paaralan, alam ng lahat na ang hypotenuse ay mas mahaba kaysa alinman sa mga binti sa isang right triangle. Kung aktibo, reaktibo at maliwanag na kapangyarihan ang bumubuo sa mga gilid nito, kung gayon ang mga alon na natupok ng coil at kapasidad ay nasa tamang mga anggulo sa resistive component, ngunit may mga direksyon sa magkasalungat na direksyon. Kapag nagdaragdag (o, kung gusto mo, pagbabawas, ang mga ito ay may iba't ibang mga palatandaan) ang kabuuang vector, iyon ay, ang kabuuang reaktibong kapangyarihan, depende sa kung anong uri ng pag-load ang nananaig sa circuit, ay ididirekta pataas o pababa. Sa pamamagitan ng direksyon nito, mahuhusgahan ng isa kung aling katangian ng pagkarga ang nananaig.

Ang Reactive power na may vector addition sa active component ay magbibigay ng kabuuang halaga ng power na natupok. Ito ay ipinapakita graphically bilangang hypotenuse ng tatsulok ng kapangyarihan. Kung mas malumanay na matatagpuan ang linyang ito kaugnay ng x-axis, mas mabuti.

Cosine phi

Ipinapakita ng graph na ang anggulo φ ay nabuo ng dalawang vector, buo at aktibong kapangyarihan. Mas mababa ang pagkakaiba ng kanilang mga halaga, mas mabuti, ngunit ang kanilang kumpletong pagsasama ay pinipigilan ng reaktibong kapangyarihan, na itinuturing na parasitiko. Kung mas malaki ang anggulo, mas mataas ang load sa mga linya ng kuryente, step-up at step-down na mga transformer ng power supply system, at vice versa, mas malapit ang mga vector sa isa't isa, mas mababa ang pag-init ng mga wire sa buong sirkito. Natural, may dapat gawin tungkol sa problemang ito. At ang solusyon ay natagpuan, simple at eleganteng. Ang mutual compensation ng reactive power ay nagpapahintulot sa iyo na bawasan ang anggulo φ at dalhin ang cosine nito (na tinatawag ding power factor) na mas malapit hangga't maaari sa pagkakaisa. Upang gawin ito, pahabain ang vector ng capacitive component sa paraang makamit ang resonance ng mga agos, kung saan "pinapatay" nila ang isa't isa (perpektong ganap, ngunit sa pagsasanay - hanggang sa pinakamalawak).

Teorya at kasanayan

Lahat ng teoretikal na kalkulasyon ay mas mahalaga, mas naaangkop ang mga ito sa pagsasanay. Ang larawan sa anumang binuo na pang-industriya na negosyo ay ang mga sumusunod: karamihan sa kuryente ay natupok ng mga motor (kasabay, asynchronous, single-phase, three-phase) at iba pang mga makina. Ngunit mayroon ding mga transformer. Ang konklusyon ay simple: sa totoong mga kondisyon ng produksyon, ang reaktibong kapangyarihan ng isang inductive na kalikasan ay nangingibabaw. Dapat pansinin na ang mga negosyohindi sila nag-install ng isang metro ng kuryente, tulad ng sa mga bahay at apartment, ngunit dalawa, ang isa ay aktibo, at ang isa ay madaling hulaan kung alin. At para sa labis na paggasta ng enerhiya na "hinabol" nang walang kabuluhan sa pamamagitan ng mga linya ng kuryente, ang mga may-katuturang awtoridad ay walang awang pinagmumulta, kaya ang administrasyon ay lubhang interesado sa pagkalkula ng reaktibong kapangyarihan at gumawa ng mga hakbang upang mabawasan ito. Malinaw na hindi magagawa ng isang tao nang walang electric capacitance kapag nilutas ang problemang ito.

Theory Compensation

Mula sa graph sa itaas, medyo malinaw kung paano makakamit ang pagbawas sa mga parasitic na alon hanggang sa ganap na pag-aalis nito, kahit man lang sa teorya. Upang gawin ito, ang isang kapasitor ng naaangkop na kapasidad ay dapat na konektado kahanay sa inductive load. Ang mga vector, kapag idinagdag, ay magbibigay ng zero, at tanging ang kapaki-pakinabang na aktibong sangkap ang mananatili.

Ginawa ang pagkalkula ayon sa formula:

C=1 / (2πFX), kung saan ang X ay ang kabuuang reactance ng lahat ng device na kasama sa network; F - dalas ng supply boltahe (mayroon kaming - 50 Hz);

Mukhang - ano ang mas madali? I-multiply ang "X" at ang numerong "pi" sa 50 at hatiin. Gayunpaman, medyo mas kumplikado ang mga bagay.

Paano ito sa pagsasanay?

Ang formula ay simple, ngunit ang pagtukoy at pagkalkula ng X ay hindi ganoon kadali. Upang gawin ito, kailangan mong kunin ang lahat ng data tungkol sa mga device, alamin ang kanilang reactance, at sa vector form, at kahit na pagkatapos … Sa katunayan, walang gumagawa nito, maliban sa mga mag-aaral na nasa laboratoryo.

Maaari mong matukoy ang reactive power sa ibang paraan, gamit ang isang espesyal na device - isang phase meter na nagsasaad ng cosine phi, o sa pamamagitan ng paghahambing ng mga pagbabasa ng wattmeter,ammeter at voltmeter.

Ang bagay ay kumplikado sa pamamagitan ng katotohanan na sa isang tunay na proseso ng produksyon, ang load ay patuloy na nagbabago, dahil ang ilang mga makina ay nakabukas sa panahon ng operasyon, habang ang iba, sa kabaligtaran, ay hindi nakakonekta sa network, ayon sa kinakailangan ng ang mga teknolohikal na regulasyon. Alinsunod dito, kailangan ang patuloy na mga hakbang upang masubaybayan ang sitwasyon. Gumagana ang pag-iilaw sa mga shift sa gabi, maaaring painitin ang hangin sa mga workshop sa taglamig, at maaaring palamigin ang hangin sa tag-araw. Isang paraan o iba pa, ngunit ang reactive power compensation ay batay sa mga teoretikal na kalkulasyon na may malaking bahagi ng mga praktikal na sukat cos φ.

Pagkonekta at pagdiskonekta ng mga capacitor

Ang pinakamadali at pinaka-halatang paraan upang malutas ang problema ay maglagay ng isang espesyal na manggagawa malapit sa phase meter na mag-o-on o mag-o-off ng kinakailangang bilang ng mga capacitor, na makakamit ang pinakamababang paglihis ng arrow mula sa pagkakaisa. Kaya sa una ay ginawa nila ito, ngunit ipinakita ng pagsasanay na ang kilalang kadahilanan ng tao ay hindi palaging nagpapahintulot sa pagkamit ng nais na epekto. Sa anumang kaso, ang reaktibong kapangyarihan, na kadalasang inductive sa kalikasan, ay binabayaran sa pamamagitan ng pagkonekta ng isang de-koryenteng kapasidad ng naaangkop na laki, ngunit mas mahusay na gawin ito nang awtomatiko, kung hindi, ang isang pabaya na manggagawa ay maaaring magdala ng kanyang sariling negosyo sa ilalim ng isang malaking multa. Muli, ang gawaing ito ay hindi matatawag na kwalipikado, ito ay lubos na pumapayag sa automation. Kasama sa pinakasimpleng scheme ang isang optical electron pares ng isang light emitter at isang light receiver. Nasasakop ng arrow ang pinakamababang halaga, na nangangahulugang kailangan mong magdagdagkapasidad.

Automation at matatalinong algorithm

Sa kasalukuyan, may mga system na nagbibigay-daan sa iyong mapagkakatiwalaang panatilihin ang cos φ sa hanay mula 0.9 hanggang 1. Dahil ang koneksyon ng mga capacitor sa mga ito ay nangyayari nang maingat, imposibleng makamit ang isang perpektong resulta, ngunit ang awtomatikong reaktibong kapangyarihan ang compensator ay nagbibigay pa rin ng isang pang-ekonomiyang epekto napakahusay. Ang pagpapatakbo ng device na ito ay batay sa mga matatalinong algorithm na nagsisiguro ng operasyon kaagad pagkatapos i-on, kadalasan kahit na walang karagdagang mga setting. Ang mga teknolohikal na pagsulong sa teknolohiya ng computer ay ginagawang posible na makamit ang pare-parehong koneksyon ng lahat ng mga yugto ng mga capacitor bank upang maiwasan ang napaaga na pagkabigo ng isa o dalawa sa kanila. Ang oras ng pagtugon ay pinaliit din, at ang mga karagdagang choke ay nagbabawas sa dami ng pagbaba ng boltahe sa panahon ng mga lumilipas. Ang isang modernong enterprise power control panel ay may naaangkop na ergonomic na layout na lumilikha ng mga kondisyon para sa operator upang mabilis na masuri ang sitwasyon, at sa kaganapan ng isang aksidente o pagkabigo, siya ay makakatanggap ng isang agarang signal ng alarma. Malaki ang presyo ng naturang cabinet, ngunit sulit itong bayaran, nagdudulot ito ng mga benepisyo.

Compensator device

Ang conventional reactive power compensator ay isang metal cabinet na may mga karaniwang dimensyon na may control at management panel sa front panel, karaniwang nakabukas. Sa ilalim nito ay mga hanay ng mga capacitor (baterya). ganyanang lokasyon ay dahil sa isang simpleng pagsasaalang-alang: ang mga de-koryenteng kapasidad ay medyo mabigat, at medyo lohikal na magsikap na gawing mas matatag ang istraktura. Sa itaas na bahagi, sa antas ng mga mata ng operator, mayroong mga kinakailangang control device, kabilang ang isang phase indicator, kung saan maaari mong hatulan ang magnitude ng power factor. Mayroon ding iba't ibang mga indikasyon, kabilang ang mga pang-emergency, mga kontrol (on at off, paglipat sa manual mode, atbp.). Ang pagsusuri ng paghahambing ng mga pagbabasa ng mga sensor ng pagsukat at ang pagbuo ng mga pagkilos ng kontrol (pagkonekta ng mga capacitor ng kinakailangang rating) ay isinasagawa ng isang circuit batay sa isang microprocessor. Mabilis at tahimik ang pagpapatakbo ng mga actuator, kadalasang itinatayo ang mga ito sa malalakas na thyristor.

Tinatayang pagkalkula ng mga capacitor bank

Sa medyo maliliit na halaman, ang reaktibong kapangyarihan ng isang circuit ay maaaring halos tantiyahin sa bilang ng mga konektadong device, na isinasaalang-alang ang kanilang mga katangian sa pagbabago ng phase. Kaya, ang isang maginoo na asynchronous na de-koryenteng motor (ang pangunahing "masipag" ng mga pabrika at halaman), na may pagkarga na katumbas ng kalahati ng na-rate na kapangyarihan nito, ay may cos φ katumbas ng 0.73, at isang fluorescent lamp - 0.5. Ang parameter ng Ang contact welding machine ay mula 0, 8 hanggang 0.9, ang arc furnace ay gumagana sa cosine φ katumbas ng 0.8. Ang mga talahanayan na magagamit sa halos lahat ng punong power engineer ay naglalaman ng impormasyon sa halos lahat ng uri ng pang-industriyang kagamitan, at ang pre-setting reactive power compensation ay maaaring tapos gamit ang mga ito. Gayunpaman, ang naturang datanagsisilbi lang bilang baseline kung saan gagawa ng mga pagsasaayos sa pamamagitan ng pagdaragdag o pag-alis ng mga capacitor bank.

Nationwide

Maaari kang makakuha ng impresyon na ipinagkatiwala ng estado ang mga pabrika, halaman at iba pang pang-industriya na negosyo sa lahat ng pangangalaga tungkol sa mga parameter ng power grid at ang pagkakapareho ng load dito. Hindi ito totoo. Kinokontrol ng sistema ng enerhiya ng bansa ang phase shift sa pambansa at rehiyonal na sukat, sa mismong labasan ng espesyal na produkto nito mula sa mga power plant. Ang isa pang isyu ay ang kompensasyon ng reaktibong bahagi ay isinasagawa hindi sa pamamagitan ng pagkonekta sa mga bangko ng kapasitor, ngunit sa pamamagitan ng ibang paraan. Para matiyak ang kalidad ng enerhiya na ibinibigay sa mga consumer sa rotor windings, kinokontrol ang bias current, na hindi malaking problema sa mga synchronous generator.