Što je jalova snaga? Kompenzacija jalove snage. Proračun jalove snage

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

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, jalova snaga koju troše kućanski aparati neusporedivo je manja od one u industrijskim poduzećima, pa se tradicionalno zanemaruje pri obračunu plaćanja.

Postrojenje ili tvornica čije rukovodstvo ne prati potrošnju parazitskih struja koje prolaze kroz strujni krug nanosi veliku štetu energetskim sustavima regije i zemlje u cjelini. Atmosferski zrak oko dalekovoda se potpuno beskorisno zagrijava; namoti transformatora instaliranih u trafostanicama možda neće izdržati opterećenje, osobito u vršnim razdobljima.

Učitavanje induktivno i kapacitivno

Ako uzmete običan uređaj za grijanje ili električnu žarulju, tada je snaga navedena 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 pomiče vektor za -90, a induktivno opterećenje za +90 stupnjeva. Snaga je u ovom slučaju rezultat ne samo umnožaka struje i napona, već se dodaje i određeni faktor korekcije. Kamo ovo vodi?

Geometrijski odraz procesa

Iz školskog tečaja geometrije svi znaju da je hipotenuza duža od bilo koje katete pravokutnog trokuta. Ako aktivna, jalova i prividna snaga čine njegove strane, tada će struje koje troši zavojnica i kapacitet biti pod pravim kutom u odnosu na otpornu komponentu, ali sa smjerovima u suprotnim smjerovima. Prilikom zbrajanja (ili, ako želite, oduzimanja, različitog su predznaka) ukupni vektor, odnosno ukupna jalova snaga, ovisno o tome koja vrsta opterećenja prevladava u krugu, bit će usmjerena gore ili dolje. Po njegovom smjeru može se prosuditi koja priroda opterećenja prevladava.

Reaktivna snaga s vektorskim dodatkom aktivnoj komponenti dat će ukupnu količinu potrošene energije. Grafički je prikazan kaohipotenuzu trokuta moći. Što će ova linija biti nježnije smještena u odnosu na x-os, to bolje.

Cosine phi

Grafikon pokazuje da kut φ čine dva vektora, puna i aktivna snaga. Što se njihove vrijednosti manje razlikuju, to bolje, ali njihovo potpuno spajanje sprječava jalova snaga, koja se smatra parazitskom. Što je veći kut, to je veće opterećenje na dalekovodima, pojačanim i opadajućim transformatorima sustava napajanja, i obrnuto, što su vektori bliži jedan drugome, to će se žice manje zagrijavati tijekom cijelog sustava. strujni krug. Naravno, trebalo je nešto poduzeti u vezi s ovim problemom. I rješenje je pronađeno, jednostavno i elegantno. Međusobna kompenzacija jalove snage omogućuje 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 međusobno "gase" (idealno potpuno, ali u praksi - u najvećoj mjeri).

Teorija i praksa

Svi teoretski izračuni su vrijedniji, što su primjenjiviji u praksi. Slika u svakom razvijenom industrijskom poduzeću je sljedeća: većinu električne energije troše motori (sinkroni, asinkroni, jednofazni, trofazni) i drugi strojevi. Ali postoje i transformatori. Zaključak je jednostavan: u stvarnim proizvodnim uvjetima prevladava jalova snaga induktivne prirode. Treba napomenuti da poduzećaugrađuju ne jedno električno brojilo, kao u kućama i stanovima, već dva, od kojih je jedno aktivno, a drugo je lako pogoditi koji. A za prekomjernu potrošnju energije koja se uzalud "ganja" kroz dalekovode, nadležne se nemilice kažnjavaju, pa je uprava vitalno zainteresirana za izračun jalove snage i poduzimanje mjera za njeno smanjenje. Jasno je da se pri rješavanju ovog problema ne može bez električnog kapaciteta.

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.

Izračun 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 - što je lakše? Pomnožite "X" i broj "pi" sa 50 i podijelite. Međutim, stvari su nešto složenije.

Kako je u praksi?

Formula je jednostavna, ali određivanje i izračunavanje X nije tako jednostavno. Da biste to učinili, trebate uzeti sve podatke o uređajima, saznati njihovu reaktanciju, i to u vektorskom obliku, pa čak i tada… To zapravo nitko ne radi, osim studenata koji rade u laboratoriju.

Jalu snagu možete odrediti na drugi način, koristeći poseban uređaj - fazometar koji pokazuje kosinus phi, ili uspoređivanjem očitanja vatmetra,ampermetar i voltmetar.

Stvar je komplicirana činjenicom da se u stvarnom proizvodnom procesu opterećenje stalno mijenja, budući da se neki strojevi uključuju tijekom rada, dok su drugi, naprotiv, isključeni iz mreže, kako to zahtijeva tehnološkim propisima. Sukladno 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 temelji se na teoretskim proračunima s velikim udjelom praktičnih mjerenja cos φ.

Spajanje i odvajanje kondenzatora

Najlakši i najočitiji način rješavanja problema je postavljanje posebnog radnika blizu fazometra koji bi uključivao ili isključivao potreban broj kondenzatora, postižući minimalno odstupanje strelice od jedinice. Tako su u početku to učinili, ali praksa je pokazala da zloglasni ljudski faktor ne dopušta uvijek postizanje željenog učinka. U svakom slučaju, jalova 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 odašiljača svjetlosti i prijemnika svjetlosti. Strelica je prekrila minimalnu vrijednost, što znači da trebate dodatikapacitet.

Automatizacija i inteligentni algoritmi

Trenutno postoje sustavi koji vam omogućuju 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 jalova snaga kompenzator i dalje daje vrlo dobar ekonomski učinak. Rad ovog uređaja temelji se na inteligentnim algoritmima koji osiguravaju rad odmah nakon uključivanja, najčešće čak i bez dodatnih postavki. Tehnološki napredak računalne tehnologije omogućuje postizanje ujednačene veze svih stupnjeva kondenzatorskih baterija kako bi se izbjegao prijevremeni kvar jedne ili dvije od njih. Vrijeme odziva je također minimizirano, a dodatne prigušnice smanjuju količinu pada napona tijekom prijelaznih pojava. Moderna poslovna upravljačka ploča ima odgovarajući ergonomski raspored koji stvara uvjete da operater brzo procijeni situaciju, a u slučaju nesreće ili kvara odmah će dobiti signal alarma. Cijena takvog ormarića je poprilična, ali vrijedi ga platiti, donosi prednosti.

Kompenzatorski uređaj

Konvencionalni kompenzator jalove snage je metalni ormar standardnih dimenzija s kontrolnom i upravljačkom pločom na prednjoj ploči, obično otvoren. Na dnu su setovi kondenzatora (baterije). Takavlokacija je zbog jednostavnog razmatranja: električni kapaciteti su prilično teški, te je sasvim logično nastojati da konstrukcija bude stabilnija. U gornjem dijelu, na razini očiju operatera, nalaze se potrebni kontrolni uređaji, uključujući indikator faze, 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 usporedbe očitanja mjernih senzora i razvoj upravljačkih radnji (priključni kondenzatori tražene snage) obavlja se sklopom na bazi mikroprocesora. Aktuatori rade brzo i tiho, obično su izgrađeni na snažnim tiristorima.

Približni izračun kondenzatorskih baterija

U relativno malim postrojenjima, jalova snaga kruga može se grubo procijeniti brojem spojenih uređaja, uzimajući u obzir njihove karakteristike pomaka faze. Dakle, konvencionalni asinkroni elektromotor (glavni "vrijedni radnik" tvornica i postrojenja), s opterećenjem jednakim polovici njegove nazivne snage, ima cos φ jednak 0,73, a fluorescentna svjetiljka - 0,5. Parametar aparat za kontaktno zavarivanje kreće se od 0, 8 do 0,9, lučna peć radi s kosinusom φ jednakim 0,8 Tablice dostupne gotovo svakom glavnom inženjeru energetike sadrže podatke o gotovo svim vrstama industrijske opreme, a moguće je unaprijed postaviti kompenzaciju jalove snage. gotovi korištenjem njih. Međutim, takvi podacisluže samo kao osnova na kojoj se mogu izvršiti prilagodbe dodavanjem ili uklanjanjem kondenzatorskih baterija.

Nationalwide

Možete steći dojam da je država tvornicama, pogonima i drugim industrijskim poduzećima povjerila svu brigu o parametrima elektroenergetske mreže i ujednačenosti opterećenja na njoj. Ovo nije istina. Energetski sustav zemlje kontrolira fazni pomak na nacionalnoj i regionalnoj razini, odmah na izlazu svog posebnog proizvoda iz elektrana. Drugi problem je da se kompenzacija reaktivne komponente ne provodi spajanjem kondenzatorskih baterija, već drugom metodom. Kako bi se osigurala kvaliteta energije koja se isporučuje potrošačima u namotima rotora, regulirana je struja prednapona, što nije veliki problem kod sinkronih generatora.