Šta je reaktivna snaga? Kompenzacija reaktivne snage. Proračun reaktivne snage

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

U stanovima i privatnim kućama ugrađeno je jedno električno brojilo prema kojem se obračunava naplata utrošene energije. Pojednostavljeno, vjeruje se da se u svakodnevnom životu koristi samo njegova aktivna komponenta, iako to nije sasvim točno. Moderno kućište je zasićeno uređajima u čijim krugovima postoje elementi koji pomiču fazu. Međutim, reaktivna snaga koju troše kućanski aparati je neuporedivo manja od one u industrijskim preduzećima, pa se tradicionalno zanemaruje pri obračunu plaćanja.

Postrojenje ili fabrika čije rukovodstvo ne prati potrošnju parazitskih struja koje prolaze kroz strujni krug nanosi veliku štetu energetskim sistemima regiona i zemlje u cjelini. Atmosferski zrak oko dalekovoda se potpuno beskorisno zagrijava; namotaji transformatora instaliranih u trafostanicama možda neće izdržati opterećenje, posebno u vršnim periodima.

Učitavanje induktivno i kapacitivno

Ako uzmete običan uređaj za grijanje ili električnu sijalicu, tada je snaga naznačena uodgovarajući natpis na tikvici ili natpisnoj pločici odgovarat će umnošku vrijednosti struje koja prolazi kroz ovaj uređaj i mrežnog napona (imamo 220 volti). Situacija se mijenja ako uređaj sadrži transformator, druge elemente koji sadrže induktore ili kondenzatore. Ovi dijelovi imaju posebna svojstva, graf struje koja teče u njima zaostaje ili vodi sinusoidu napona napajanja - drugim riječima, dolazi do pomaka faze. Idealno kapacitivno opterećenje pomera vektor za -90, a induktivno opterećenje za +90 stepeni. Snaga je u ovom slučaju rezultat ne samo proizvoda struje i napona, već se dodaje i određeni faktor korekcije. Kuda ovo vodi?

Geometrijski odraz procesa

Iz školskog kursa geometrije svi znaju da je hipotenuza duža od bilo koje katete pravouglog trougla. Ako aktivna, reaktivna i prividna snaga formiraju njegove strane, tada će struje koje troši zavojnica i kapacitivnost biti pod pravim kutom u odnosu na otpornu komponentu, ali sa smjerovima u suprotnim smjerovima. Prilikom sabiranja (ili, ako želite, oduzimanja, različitog su predznaka) ukupni vektor, odnosno ukupna reaktivna snaga, ovisno o tome koja vrsta opterećenja prevladava u kolu, bit će usmjerena gore ili dolje. Po njegovom smjeru može se suditi koja priroda opterećenja prevladava.

Reaktivna snaga sa vektorskim dodatkom aktivnoj komponenti će dati ukupnu količinu potrošene energije. Grafički je prikazan kaohipotenuza trougla snage. Što će ova linija biti nježnije locirana u odnosu na x-osu, to bolje.

Cosine phi

Grafikon pokazuje da ugao φ formiraju dva vektora, puna i aktivna snaga. Što se njihove vrijednosti manje razlikuju, to bolje, ali njihovo potpuno spajanje sprječava reaktivna snaga koja se smatra parazitskom. Što je veći ugao, to je veće opterećenje na dalekovodima, pojačanim i opadajućim transformatorima sistema za napajanje, i obrnuto, što su vektori bliži jedan drugom nagnuti, žice će se manje zagrevati u celom kolo. Naravno, trebalo je nešto preduzeti u vezi sa ovim problemom. I rješenje je pronađeno, jednostavno i elegantno. Međusobna kompenzacija jalove snage omogućava vam da smanjite kut φ i približite njegov kosinus (koji se također naziva faktor snage) što je moguće bliže jedinici. Da biste to učinili, produžite vektor kapacitivne komponente na način da postignete rezonanciju struja, pri čemu se one "gase" jedna drugu (idealno potpuno, ali u praksi - u najvećoj mjeri).

Teorija i praksa

Svi teoretski proračuni su vrijedniji, što su primjenjiviji u praksi. Slika u svakom razvijenom industrijskom preduzeću je sljedeća: najveći dio električne energije troše motori (sinhroni, asinhroni, jednofazni, trofazni) i druge mašine. Ali postoje i transformatori. Zaključak je jednostavan: u realnim proizvodnim uslovima prevladava reaktivna snaga induktivne prirode. Treba napomenuti da preduzećaugrađuju ne jedno električno brojilo, kao u kućama i stanovima, već dva, od kojih je jedno aktivno, a drugo je lako pogoditi koje. A za prekomjernu potrošnju energije koja se uzalud „juri“kroz dalekovode, nadležni organi se nemilosrdno kažnjavaju, pa je uprava vitalno zainteresirana za obračun reaktivne snage i poduzimanje mjera za njeno smanjenje. Jasno je da se pri rješavanju ovog problema ne može bez električne kapacitivnosti.

Teorijska kompenzacija

Iz gornjeg grafikona sasvim je jasno kako postići smanjenje parazitskih struja do njihove potpune eliminacije, barem teoretski. Da biste to učinili, kondenzator odgovarajućeg kapaciteta treba spojiti paralelno s induktivnim opterećenjem. Vektori, kada se dodaju, dat će nulu, a ostat će samo korisna aktivna komponenta.

Obračun se vrši prema formuli:

C=1 / (2πFX), gdje je X ukupna reaktancija svih uređaja uključenih u mrežu; F - frekvencija napona napajanja (imamo - 50 Hz);

Čini se - šta je lakše? Pomnožite "X" i broj "pi" sa 50 i podijelite. Međutim, stvari su nešto komplikovanije.

Kako je u praksi?

Formula je jednostavna, ali određivanje i izračunavanje X nije tako lako. Da biste to uradili, potrebno je uzeti sve podatke o uređajima, saznati njihovu reaktansu, i to u vektorskom obliku, pa čak i tada… To zapravo niko ne radi, osim studenata koji rade u laboratoriji.

Reaktivnu snagu možete odrediti na drugi način, koristeći poseban uređaj - fazometar koji pokazuje kosinus phi, ili upoređivanjem očitavanja vatmetra,ampermetar i voltmetar.

Stvar se komplikuje činjenicom da se u stvarnom proizvodnom procesu opterećenje konstantno mijenja, jer se neke mašine uključuju tokom rada, dok su druge, naprotiv, isključene iz mreže, kako to zahtijeva tehnološkim propisima. Shodno tome, potrebne su stalne mjere za praćenje situacije. Rasvjeta radi u noćnim smjenama, zimi se u radionicama može grijati zrak, a ljeti hladiti. Na ovaj ili onaj način, ali kompenzacija jalove snage zasniva se na teorijskim proračunima sa velikim udjelom praktičnih mjerenja cos φ.

Povezivanje i isključivanje kondenzatora

Najlakši i najočitiji način rješavanja problema je da se u blizini fazometra stavi poseban radnik koji bi uključio ili isključio potreban broj kondenzatora, postižući minimalno odstupanje strelice od jedinice. Tako su u početku to i radili, ali praksa je pokazala da ozloglašeni ljudski faktor ne omogućava uvijek postizanje željenog efekta. U svakom slučaju, reaktivna snaga, koja je najčešće induktivne prirode, nadoknađuje se spajanjem električnog kapaciteta odgovarajuće veličine, ali je bolje to učiniti automatski, inače nemaran radnik može svoje poduzeće dovesti pod veliku kaznu. Opet, ovaj se rad ne može nazvati kvalificiranim, prilično je podložan automatizaciji. Najjednostavnija shema uključuje optički elektronski par emitera svjetlosti i prijemnika svjetlosti. Strelica je pokrila minimalnu vrijednost, što znači da trebate dodatikapacitet.

Automatizacija i inteligentni algoritmi

Trenutno postoje sistemi koji vam omogućavaju pouzdano održavanje cos φ u rasponu od 0,9 do 1. Budući da se spajanje kondenzatora u njima odvija diskretno, nemoguće je postići idealan rezultat, ali automatska reaktivna snaga kompenzator i dalje daje vrlo dobar ekonomski efekat. Rad ovog uređaja zasniva se na inteligentnim algoritmima koji osiguravaju rad odmah nakon uključivanja, najčešće čak i bez dodatnih podešavanja. Tehnološki napredak u kompjuterskoj tehnologiji omogućava postizanje ujednačenog povezivanja svih stupnjeva kondenzatorskih baterija kako bi se izbjegao prijevremeni kvar jedne ili dvije od njih. Vrijeme odziva je također minimizirano, a dodatni prigušnici smanjuju količinu pada napona tokom prelaznih procesa. Moderna elektroenergetska centrala preduzeća ima odgovarajući ergonomski raspored koji stvara uslove da operater brzo proceni situaciju, a u slučaju nesreće ili kvara, odmah će dobiti signal alarma. Cijena takvog ormara je poprilična, ali vrijedi ga platiti, donosi prednosti.

Kompenzator

Konvencionalni kompenzator reaktivne snage je metalni ormar standardnih dimenzija sa kontrolnom i upravljačkom pločom na prednjoj ploči, obično otvoren. Na dnu se nalaze setovi kondenzatora (baterije). Takvelokacija je zbog jednostavnog razmatranja: električni kapaciteti su prilično veliki i sasvim je logično nastojati da konstrukcija bude stabilnija. U gornjem dijelu, u nivou očiju operatera, nalaze se potrebni kontrolni uređaji, uključujući fazni indikator, pomoću kojeg možete procijeniti veličinu faktora snage. Tu su i razne indikacije, uključujući one za hitne slučajeve, kontrole (uključivanje i isključivanje, prelazak na ručni način rada itd.). Evaluacija poređenja očitavanja mjernih senzora i razvoj upravljačkih radnji (priključni kondenzatori potrebne snage) se obavljaju pomoću kola baziranog na mikroprocesoru. Aktuatori rade brzo i tiho, obično su izgrađeni na snažnim tiristorima.

Približni izračun kondenzatorskih baterija

U relativno malim postrojenjima, reaktivna snaga kola može se grubo procijeniti brojem povezanih uređaja, uzimajući u obzir njihove karakteristike pomaka faze. Dakle, konvencionalni asinhroni elektromotor (glavni "vrijedni radnik" tvornica i postrojenja), sa opterećenjem jednakim polovini njegove nazivne snage, ima cos φ jednak 0,73, a fluorescentna lampa - 0,5. aparat za kontaktno zavarivanje kreće se od 0,8 do 0,9, lučna peć radi sa kosinusom φ jednakim 0,8 Tabele dostupne gotovo svakom glavnom inženjeru energetike sadrže informacije o gotovo svim vrstama industrijske opreme, a moguće je i predpodešavanje kompenzacije jalove snage. završeno korišćenjem njih. Međutim, takvi podacisluže samo kao osnova na kojoj se mogu izvršiti podešavanja dodavanjem ili uklanjanjem kondenzatorskih baterija.

Nationalwide

Možete steći utisak da je država fabrikama, pogonima i drugim industrijskim preduzećima povjerila svu brigu o parametrima elektroenergetske mreže i ujednačenosti opterećenja na njoj. Ovo nije istina. Energetski sistem zemlje kontroliše fazni pomak na nacionalnom i regionalnom nivou, odmah na izlazu svog specijalnog proizvoda iz elektrana. Drugi problem je da se kompenzacija reaktivne komponente ne vrši spajanjem kondenzatorskih baterija, već na drugačiji način. Da bi se osigurao kvalitet energije koja se isporučuje potrošačima u namotajima rotora, regulirana je struja prednapona, što nije veliki problem kod sinhronih generatora.