Çfarë është fuqia reaktive? Kompensimi i fuqisë reaktive. Llogaritja e fuqisë reaktive

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 10:40

Në apartamente dhe shtëpi private është instaluar një matës elektrik, sipas të cilit llogaritet pagesa për energjinë e konsumuar. Në mënyrë të thjeshtë, besohet se vetëm përbërësi i tij aktiv përdoret në jetën e përditshme, megjithëse kjo nuk është plotësisht e vërtetë. Strehimi modern është i ngopur me pajisje në qarqet e të cilave ka elementë që zhvendosin fazën. Megjithatë, fuqia reaktive e konsumuar nga pajisjet shtëpiake është pakrahasueshme më e vogël se ajo e ndërmarrjeve industriale, kështu që tradicionalisht neglizhohet gjatë llogaritjes së pagesave.

Një fabrikë ose fabrikë, menaxhimi i së cilës nuk monitoron konsumin e rrymave parazitare që kalojnë nëpër qarkun e ngarkesës, shkakton dëme të mëdha në sistemet energjetike të rajonit dhe të vendit në tërësi. Ajri atmosferik rreth linjës së transmetimit të energjisë nxehet plotësisht në mënyrë të padobishme; mbështjelljet e transformatorëve të instaluar në nënstacione mund të mos përballojnë ngarkesën, veçanërisht gjatë periudhave të pikut.

Ngarkesë induktiv dhe kapacitiv

Nëse merrni një pajisje të zakonshme ngrohjeje ose një llambë elektrike, atëherë fuqia e treguar nëmbishkrimi përkatës në balonë ose në pllakën e emrit do të korrespondojë me produktin e vlerave të rrymës që kalon përmes kësaj pajisjeje dhe tensionit të rrjetit (ne kemi 220 Volt). Situata ndryshon nëse pajisja përmban një transformator, elementë të tjerë që përmbajnë induktorë ose kondensatorë. Këto pjesë kanë veti të veçanta, grafiku i rrymës që rrjedh në to vonon ose drejton sinusoidin e tensionit të furnizimit - me fjalë të tjera, ndodh një zhvendosje fazore. Një ngarkesë ideale kapacitive e zhvendos vektorin me -90, dhe një ngarkesë induktive me +90 gradë. Fuqia në këtë rast është rezultat jo vetëm i produktit të rrymës dhe tensionit, por shtohet një faktor i caktuar korrigjimi. Ku të çon kjo?

Reflektimi gjeometrik i procesit

Nga kursi i gjeometrisë shkollore, të gjithë e dinë se hipotenuza është më e gjatë se çdo këmbë në një trekëndësh kënddrejtë. Nëse fuqia aktive, reaktive dhe e dukshme formojnë anët e saj, atëherë rrymat e konsumuara nga spiralja dhe kapaciteti do të jenë në kënde të drejta me komponentin rezistent, por me drejtime në drejtime të kundërta. Kur shtoni (ose, nëse dëshironi, zbritni, ato janë me shenja të ndryshme) vektori total, domethënë fuqia totale reaktive, në varësi të llojit të ngarkesës që mbizotëron në qark, do të drejtohet lart ose poshtë. Nga drejtimi i tij, mund të gjykohet se cila natyrë e ngarkesës mbizotëron.

Fuqia reaktive me shtimin e vektorit në komponentin aktiv do të japë sasinë totale të fuqisë së konsumuar. Është paraqitur grafikisht sihipotenuza e trekëndëshit të fuqisë. Sa më shumë që kjo linjë të vendoset butësisht në lidhje me boshtin x, aq më mirë.

Kosinus ph

Grafiku tregon se këndi φ formohet nga dy vektorë, fuqia e plotë dhe ajo aktive. Sa më pak të ndryshojnë vlerat e tyre, aq më mirë, por bashkimi i plotë i tyre parandalohet nga fuqia reaktive, e cila konsiderohet parazitare. Sa më i madh të jetë këndi, aq më e lartë është ngarkesa në linjat e energjisë elektrike, transformatorët rritës dhe zbritës të sistemit të furnizimit me energji elektrike, dhe anasjelltas, sa më afër të jenë të prirur vektorët me njëri-tjetrin, aq më pak telat do të nxehen gjatë gjithë kohës. qarku. Natyrisht, duhej bërë diçka për këtë problem. Dhe zgjidhja u gjet, e thjeshtë dhe elegante. Kompensimi i ndërsjellë i fuqisë reaktive ju lejon të zvogëloni këndin φ dhe ta afroni kosinusin e tij (i cili quhet edhe faktori i fuqisë) sa më afër unitetit. Për ta bërë këtë, zgjasni vektorin e komponentit kapacitiv në atë mënyrë që të arrihet një rezonancë e rrymave, në të cilën ato "shuarin" njëra-tjetrën (në mënyrë ideale plotësisht, por në praktikë - në masën më të madhe).

Teori dhe praktikë

Të gjitha llogaritjet teorike janë më të vlefshme, aq më të zbatueshme janë në praktikë. Pamja në çdo ndërmarrje industriale të zhvilluar është si vijon: pjesa më e madhe e energjisë elektrike konsumohet nga motorët (sinkron, asinkron, njëfazor, trefazor) dhe makina të tjera. Por ka edhe transformatorë. Përfundimi është i thjeshtë: në kushtet reale të prodhimit mbizotëron fuqia reaktive e një natyre induktive. Duhet theksuar se ndërmarrjetata instalojnë jo një matës elektrik, si në shtëpi dhe apartamente, por dy, njëri prej të cilëve është aktiv, dhe tjetri është i lehtë të merret me mend se cili. Dhe për mbishpenzimet e energjisë të “ndjekura” më kot nëpër linjat e energjisë, autoritetet përkatëse gjobiten pa mëshirë, ndaj administrata është jetike e interesuar për llogaritjen e fuqisë reaktive dhe marrjen e masave për uljen e saj. Është e qartë se nuk mund të bëhet pa kapacitet elektrik kur zgjidhet ky problem.

Kompensimi i teorisë

Nga grafiku i mësipërm, është mjaft e qartë se si të arrihet një reduktim i rrymave parazitare deri në eliminimin e plotë të tyre, të paktën teorikisht. Për ta bërë këtë, një kondensator i kapacitetit të duhur duhet të lidhet paralelisht me ngarkesën induktive. Vektorët, kur shtohen, do të japin zero dhe do të mbetet vetëm komponenti aktiv i dobishëm.

Llogaritja bëhet sipas formulës:

C=1 / (2πFX), ku X është reaktansa totale e të gjitha pajisjeve të përfshira në rrjet; F - frekuenca e tensionit të furnizimit (ne kemi - 50 Hz);

Duket - çfarë është më e lehtë? Shumëzo "X" dhe numrin "pi" me 50 dhe pjesëtoje. Megjithatë, gjërat janë disi më të komplikuara.

Si është në praktikë?

Formula është e thjeshtë, por përcaktimi dhe llogaritja e X nuk është aq e lehtë. Për ta bërë këtë, ju duhet të merrni të gjitha të dhënat për pajisjet, të zbuloni reaktancën e tyre dhe në formë vektoriale, dhe madje edhe atëherë … Në fakt, askush nuk e bën këtë, përveç studentëve në punë laboratorike.

Ju mund të përcaktoni fuqinë reaktive në një mënyrë tjetër, duke përdorur një pajisje të veçantë - një matës fazor që tregon kosinusin phi, ose duke krahasuar leximet e vatmetrit,ampermetri dhe voltmetri.

Çështja është e ndërlikuar nga fakti se në një proces të vërtetë prodhimi, ngarkesa ndryshon vazhdimisht, pasi disa makina ndizen gjatë funksionimit, ndërsa të tjerat, përkundrazi, shkëputen nga rrjeti, siç kërkohet nga rregulloret teknologjike. Prandaj, nevojiten masa të vazhdueshme për të monitoruar situatën. Ndriçimi funksionon gjatë ndërrimeve të natës, ajri mund të ngrohet në punishte në dimër dhe ajri mund të ftohet në verë. Në një mënyrë apo tjetër, por kompensimi i fuqisë reaktive bazohet në llogaritjet teorike me një pjesë të madhe të matjeve praktike cos φ.

Lidhja dhe shkëputja e kondensatorëve

Mënyra më e lehtë dhe më e dukshme për të zgjidhur problemin është vendosja e një punonjësi të posaçëm pranë njehsorit të fazës, i cili do të ndizte ose fikte numrin e kërkuar të kondensatorëve, duke arritur devijimin minimal të shigjetës nga uniteti. Kështu që në fillim ata e bënë atë, por praktika ka treguar se faktori famëkeq njerëzor nuk lejon gjithmonë arritjen e efektit të dëshiruar. Në çdo rast, fuqia reaktive, e cila është më së shpeshti në natyrë induktive, kompensohet duke lidhur një kapacitet elektrik të madhësisë së duhur, por është më mirë ta bëni këtë automatikisht, përndryshe një punëtor i pakujdesshëm mund ta sjellë ndërmarrjen e tij nën një gjobë të madhe. Përsëri, kjo punë nuk mund të quhet e kualifikuar, është mjaft e përshtatshme për automatizimin. Skema më e thjeshtë përfshin një çift elektronik optik të një emetuesi drite dhe një marrës drite. Shigjeta ka mbuluar vlerën minimale, që do të thotë që ju duhet të shtonikapaciteti.

Automatizimi dhe algoritmet inteligjente

Aktualisht, ekzistojnë sisteme që ju lejojnë të mbani me besueshmëri cos φ në rangun nga 0,9 në 1. Meqenëse lidhja e kondensatorëve në to ndodh në mënyrë diskrete, është e pamundur të arrihet një rezultat ideal, por fuqia reaktive automatike kompensuesi jep akoma nje efekt ekonomik shume te mire. Funksionimi i kësaj pajisjeje bazohet në algoritme inteligjente që sigurojnë funksionimin menjëherë pas ndezjes, më shpesh edhe pa cilësime shtesë. Përparimet teknologjike në teknologjinë kompjuterike bëjnë të mundur arritjen e lidhjes uniforme të të gjitha fazave të bankave kondensatorë për të shmangur dështimin e parakohshëm të një ose dy prej tyre. Koha e reagimit gjithashtu minimizohet, dhe mbytjet shtesë zvogëlojnë sasinë e rënies së tensionit gjatë kalimeve. Një panel kontrolli modern i fuqisë së ndërmarrjes ka një paraqitje të përshtatshme ergonomike që krijon kushte që operatori të vlerësojë shpejt situatën dhe në rast aksidenti ose dështimi, ai do të marrë një sinjal alarmi të menjëhershëm. Çmimi i një kabineti të tillë është i konsiderueshëm, por ia vlen të paguhet, sjell përfitime.

Pajisja kompensuese

Një kompensues konvencional i fuqisë reaktive është një kabinet metalik me përmasa standarde me një panel kontrolli dhe menaxhimi në panelin e përparmë, zakonisht i hapur. Në fund të tij janë grupe kondensatorësh (bateri). Të tillëVendndodhja është për shkak të një konsiderate të thjeshtë: kapacitetet elektrike janë mjaft të rënda dhe është mjaft logjike të përpiqemi për ta bërë strukturën më të qëndrueshme. Në pjesën e sipërme, në nivelin e syve të operatorit, ka pajisjet e nevojshme të kontrollit, duke përfshirë një tregues fazor, me të cilin mund të gjykoni madhësinë e faktorit të fuqisë. Ekzistojnë gjithashtu indikacione të ndryshme, duke përfshirë ato të urgjencës, kontrollet (ndezja dhe fikja, kalimi në modalitetin manual, etj.). Vlerësimi i krahasimit të leximeve të sensorëve matës dhe zhvillimi i veprimeve të kontrollit (kondensatorët lidhës të shkallës së kërkuar) kryhen nga një qark i bazuar në një mikroprocesor. Aktivizuesit funksionojnë shpejt dhe në heshtje, ato zakonisht ndërtohen në tiristorë të fuqishëm.

Llogaritja e përafërt e bankave të kondensatorëve

Në impiantet relativisht të vogla, fuqia reaktive e një qarku mund të vlerësohet përafërsisht nga numri i pajisjeve të lidhura, duke marrë parasysh karakteristikat e tyre të zhvendosjes së fazës. Pra, një motor elektrik asinkron konvencional ("punëtori kryesor" i palodhur i fabrikave dhe impianteve), me një ngarkesë të barabartë me gjysmën e fuqisë së tij të vlerësuar, ka një cos φ të barabartë me 0,73 dhe një llambë fluoreshente - 0,5. Parametri i Makina e saldimit me kontakt varion nga 0, 8 në 0,9, furra me hark funksionon me kosinus φ të barabartë me 0,8. Tabelat e disponueshme për pothuajse çdo kryeinxhinier energjetik përmbajnë informacion mbi pothuajse të gjitha llojet e pajisjeve industriale dhe kompensimi i fuqisë reaktive paracaktuar mund të jetë bëhet duke i përdorur ato. Megjithatë, të dhëna të tillashërbejnë vetëm si një bazë për të bërë rregullime duke shtuar ose hequr bankat kondensator.

Në mbarëkombëtar

Mund të keni përshtypjen se shteti u ka besuar fabrikave, impianteve dhe ndërmarrjeve të tjera industriale të gjithë kujdesin për parametrat e rrjetit elektrik dhe uniformitetin e ngarkesës në të. Kjo nuk eshte e vertete. Sistemi energjetik i vendit kontrollon zhvendosjen fazore në shkallë kombëtare dhe rajonale, pikërisht në daljen e produktit të tij të veçantë nga termocentralet. Një çështje tjetër është se kompensimi i komponentit reaktiv nuk kryhet duke lidhur bankat e kondensatorëve, por me një metodë tjetër. Për të siguruar cilësinë e energjisë së furnizuar për konsumatorët në mbështjelljet e rotorit, rregullohet rryma e paragjykimit, e cila nuk është një problem i madh në gjeneratorët sinkron.