Čo je reaktívna sila? Kompenzácia jalového výkonu. Výpočet jalového výkonu

V apartmánoch a súkromných domoch je jeden elektromer, ktorý vypočítava platbu za spotrebovanú energiu. Je zjednodušujúce predpokladať, že v každodennom živote sa používa iba jej aktívna zložka, aj keď to tak nie je. Moderné obydlie je nasýtené zariadeniami, ktorých schémy obsahujú prvky, ktoré posúvajú fázu. Avšak reaktívna energia spotrebovaná domácimi spotrebičmi je neporovnateľne nižšia ako energia priemyselných podnikov, preto pri výpočte platby je to tradične zanedbávané.

Zariadenie alebo továreň, ktorej manažment nekontroluje spotrebu parazitných prúdov prechádzajúcich záťažovým obvodom, spôsobuje veľké škody na energetických systémoch regiónu a krajiny ako celku. Absolútne nepotrebný ohrievaný atmosférický vzduch okolo elektrického vedenia; Vinutia transformátorov inštalovaných v rozvodniach nemusia odolávať zaťaženiu, najmä počas špičkových období.

Indukčné a kapacitné zaťaženie

Ak vezmete konvenčné vykurovacie zariadenie alebo elektrickú žiarovku, výkon uvedený na zodpovedajúcom štítku na žiarovke alebo na typovom štítku zodpovedá výrobe prúdu prúdiaceho cez toto zariadenie a sieťovému napätiu (máme 220 voltov). Situácia sa mení, ak zariadenie obsahuje transformátor, iné prvky obsahujúce induktory alebo kondenzátory. Tieto časti majú špeciálne vlastnosti, pričom prúd, ktorý sa v nich prechádza, zaostáva za sínusoidom napájacieho napätia alebo vystupuje nad ním - inými slovami, dochádza k fázovému posunu. Ideálne kapacitné zaťaženie posúva vektor o -90, a induktívny zaťaženie o +90 stupňov. Napájanie sa v tomto prípade stáva výsledkom nielen výsledku prúdu na napätie, pridá sa určitý korekčný faktor. Čo vedie k tomu?

Geometrický odraz procesu

Z kurzu geometrie školy každý vie, že hypotenze je dlhšia ako ktorákoľvek z nohavíc v pravoúhlom trojuholníku. Ak aktívna, reaktívna a zdanlivá sila tvorí jej strany, prúdy spotrebované cievkou a kapacitou budú v pravom uhle k odporovej zložke, ale so smermi v opačných smeroch. Pri pridaní hodnôt (alebo, ak chcete, odčítanie sú viaceré hodnoty) sa celkový vektor, teda celkový jalový výkon, ktorý závisí od toho, ktorý znak zaťaženia prevažuje v obvode, smeruje hore alebo dole. V jej smere je možné posúdiť, ktorý typ zaťaženia prevažuje.

Reaktívny výkon v pridaní vektorov s aktívnou zložkou poskytne celkové množstvo spotreby energie. Je graficky znázornená ako hypotenzia mocninového trojuholníka. Čím viac bude táto čiarka jemne umiestnená vzhľadom na abszisu, tým lepšie.

Kosine fit

Graf ukazuje, že uhol φ tvorí dva vektory, celkový a aktívny výkon. Čím menšie sú rozdiely, tým lepšie, ale reaktívna sila, považovaná za parazitickú, zasahuje do ich úplného zlúčenia. Čím väčší je uhol, tým väčšie je zaťaženie elektrických vedení, zdvíhanie a spúšťanie transformátorov napájacieho systému a naopak, čím bližšie sú vektory k sebe, tým menej sa drôty zahriajú po celom reťazci. Samozrejme, s týmto problémom bolo potrebné urobiť niečo. A riešenie bolo zistené, jednoduché a elegantné. Vzájomná kompenzácia jalového výkonu umožňuje znížiť uhol φ a maximalizovať jeho kosínus (ktorý sa tiež nazýva výkonový faktor) k jednotke. Aby ste to urobili, predĺžte vektor kapacitnej zložky tak, aby ste dosiahli rezonanciu prúdov, pri ktorých sa navzájom "uhasia" (ideálne v ideálnom prípade av praxi najviac).

Teória a prax

Všetky teoretické výpočty majú väčšiu hodnotu, tým sú praktickejšie. Obraz na ktoromkoľvek rozvinutom priemyselnom podniku je nasledovný: väčšinu elektriny spotrebúvajú motory (synchrónne, asynchrónne, jednofázové, trojfázové) a iné stroje. Ale existujú aj transformátory. Záver je jednoduchý: reaktívna sila indukčného charakteru prevažuje v reálnych výrobných podmienkach. Treba poznamenať, že v podnikoch nie je jeden elektromer, ako v domácnostiach a apartmánoch, ale dve, z ktorých jedna je aktívna a druhá - je ľahké uhádnuť, ktorý z nich. A kvôli nadmernému prekračovaniu "elektrického vedenia" príslušnými orgánmi sú nemilosrdne pokuty, takže administratíva má životný záujem o výpočet reaktívnej sily a prijatie opatrení na jej zníženie. Je zrejmé, že bez elektrickej kapacity sa tejto úlohe nedá vyhnúť.

Teoretická kompenzácia

Z vyššie uvedeného grafu je celkom jasné, ako znížiť parazitné prúdy, až kým nie sú úplne eliminované, aspoň teoreticky. Aby ste to dosiahli, paralelne s induktívnym zaťažením zapnite kondenzátor zodpovedajúcej kapacitnej hodnoty. Vektory navyše poskytnú nulu a zostane len užitočná aktívna zložka.

Výpočet sa vypočíta podľa vzorca:

• C = 1 / (2πFX), kde X je celková reaktancia všetkých zariadení zahrnutých v sieti; F - frekvencia napájacieho napätia (máme - 50 Hz);

Zdá sa, že - čo je jednoduchšie? Vynásobte "X" a číslo "pi" o 50 a rozdeľte. Všetko je však o niečo komplikovanejšie.

A ako v praxi?

Vzorec je jednoduchý, ale nie je ľahké určiť a vypočítať X. Aby ste to urobili, musíte vziať všetky údaje o zariadeniach, zistiť ich reaktantu a vo vektorovej forme a potom ... V skutočnosti to nikto nečiní okrem študentov v laboratóriu.

Určenie jalového výkonu sa môže líšiť aj použitím špeciálneho zariadenia - fázového meracieho prístroja indikujúceho kosínus phi alebo porovnaním nameraných hodnôt wattmetra, ampérmetra a voltmetra.

Situáciu komplikuje skutočnosť, že v podmienkach skutočného výrobného procesu sa množstvo nákladu neustále mení, keďže niektoré stroje sú zapnuté v procese práce, zatiaľ čo iné sú naopak odpojené od siete, ako to vyžadujú technologické predpisy. Z tohto dôvodu sú na monitorovanie situácie potrebné stále opatrenia. Počas nočných posunov, osvetlenia funguje v zime kúrenie v obchodoch av lete je možné ho ochladiť. Každopádne, ale kompenzácia jalového výkonu je založená na teoretických výpočtoch s veľkým podielom praktických meraní cos φ.

Pripojenie a odpojenie kondenzátorov

Najjednoduchším a najzreteľnejším spôsobom riešenia problému je umiestniť špeciálneho pracovníka blízko fázového merača, ktorý zapína alebo vypína požadovaný počet kondenzátorov a dosiahne minimálnu odchýlku šípky od jednoty. Takže na začiatku a urobil, ale prax ukázala, že notoricky známy ľudský faktor nie vždy vám umožní dosiahnuť požadovaný účinok. V každom prípade je kompenzácia jalového výkonu, ktorá je často povahou indukčnosti, vytvorená pripojením elektrickej kapacity vhodnej veľkosti, ale je lepšie to robiť automaticky, inak neopatrný zamestnanec môže priviesť svoj domáci podnik k veľkej pokute. Opäť, táto práca nemôže byť kvalifikovaná ako kvalifikovaná, môže byť plne automatizovaná. Najjednoduchšia schéma zahŕňa optický elektrónový pár od žiariča a svetelného prijímača. Šípka uzavrela minimálnu hodnotu - znamená, že je potrebné pridať kapacity.

Automatizácia a inteligentné algoritmy

V súčasnosti existujú systémy, ktoré spoľahlivo udržujú cos φ v rozmedzí od 0,9 do 1. Pretože spojenie kondenzátorov v nich prebieha diskrétne, nie je možné dosiahnuť ideálny výsledok, ale ekonomický efekt automatického kompenzátora jalového výkonu stále dáva veľmi dobré. V srdci práce tohto zariadenia sú inteligentné algoritmy, ktoré zabezpečujú prácu ihneď po zapnutí, často aj bez ďalších nastavení. Technologický pokrok v oblasti výpočtovej techniky umožňuje dosiahnuť rovnomerné spojenie všetkých stupňov kondenzátorových bánk, aby sa zabránilo predčasnému zlyhaniu jedného alebo dvoch z nich. Doba odozvy je tiež minimalizovaná a prídavné tlmivky znižujú množstvo poklesu napätia počas prechodových zmien. Moderná správna rada podniku disponuje vhodným ergonomickým usporiadaním, ktoré vytvára podmienky na rýchle posúdenie situácie prevádzkovateľom a v prípade nehody alebo poruchy dostane okamžitý poplachový signál. Cena takéhoto kabinetu je značná, ale stojí za to zaplatiť, to prináša prospech.

Kompenzátorové zariadenie

Bežný kompenzátor jalového výkonu je štandardná kovová skrinka s ovládacím panelom na prednom paneli, ktorý je normálne otvorený. V jeho dolnej časti sú zostavy kondenzátorov (batérie). Toto usporiadanie je dôsledkom jednoduchého zváženia: elektrické kapacity sú pomerne ťažké a je dosť logické snažiť sa, aby bola štruktúra stabilnejšia. V hornej časti, na úrovni očí obsluhy, sú potrebné ovládacie zariadenia, vrátane fázového indikátora, pomocou ktorého je možné posúdiť hodnotu účinníka. K dispozícii je tiež celý rad displejov, vrátane núdzových, ovládacích prvkov (zapnutie a vypnutie, prejdenie do manuálneho režimu atď.). Vyhodnotenie porovnania čítania meracích senzorov a generovanie riadiacich činností (pripojenie kondenzátorov požadovanej hodnoty) sa uskutočňuje obvodom založeným na mikroprocesore. Pohony fungujú rýchlo a ticho, zvyčajne sú postavené na výkonných tyristoroch.

Približný výpočet kondenzátorových bánk

V relatívne malých podnikoch môže byť reaktívny výkon obvodu približne odhadnutý počtom pripojených zariadení, berúc do úvahy ich charakteristiky fázového posunu. Takže bežný asynchrónny elektromotor (hlavný "tvrdý pracovník" tovární a závodov) pri zaťažení rovnajúcom sa polovici jeho nominálneho výkonu má cos φ rovnú 0,73 a žiarivku - 0,5. Parameter kontaktného zváracieho stroja sa pohybuje od 0,8 do 0,9, oblúková pec pracuje s kosínom φ rovným 0,8. Tabuľky, ktoré sú k dispozícii prakticky každému hlavnému energetickému inžinierovi, obsahujú informácie o takmer všetkých typoch priemyselných zariadení a predbežnú inštaláciu kompenzácie jalového výkonu je možné vykonať s nimi. Tieto údaje však slúžia len ako základ, na základe ktorého je potrebné vykonať úpravy pridaním alebo odstránením kondenzátorových batérií.

V národnom meradle

Môže sa zdať, že štát zveril všetky obavy týkajúce sa parametrov elektrických sietí a jednotnosti nákladu na továrne, továrne a ostatné priemyselné podniky. Nie je to tak. Energetický systém krajiny riadi fázový posun v celoštátnom a regionálnom meradle priamo pri výstupe svojho špeciálneho produktu z elektrární. Ďalšou otázkou je, že reaktívna zložka nie je kompenzovaná spojením kondenzátorových bánk, ale inou metódou. Na zabezpečenie kvality energie uvoľnenej pre spotrebiteľov v rotorových vinutíach je regulovaný bias prúd, čo v synchrónnych generátoroch nie je veľký problém.