Reaktif güç nedir? Reaktif güç kompanzasyonu. reaktif güç hesabı

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

Dairelerde ve özel evlerde, tüketilen enerji için ödemenin hesaplandığı bir elektrik sayacı kurulur. Basitçe, tamamen doğru olmasa da, günlük yaşamda yalnızca aktif bileşeninin kullanıldığına inanılmaktadır. Modern konut, devrelerinde fazı değiştiren elemanların bulunduğu cihazlarla doyurulur. Bununla birlikte, ev aletleri tarafından tüketilen reaktif güç, endüstriyel işletmelerinkinden kıyaslanamayacak kadar azdır, bu nedenle ödemeler hesaplanırken geleneksel olarak ihmal edilir.

Yük devresinden geçen parazit akımlarının tüketimini yönetimi tarafından izlenmeyen bir tesis veya fabrika, bölgenin ve bir bütün olarak ülkenin enerji sistemlerine büyük zarar verir. Enerji nakil hattının etrafındaki atmosferik hava tamamen gereksiz yere ısınır; trafo merkezlerinde kurulan transformatörlerin sargıları, özellikle pik dönemlerde yüke dayanamayabilir.

Endüktif ve kapasitif yükle

Sıradan bir ısıtma cihazı veya bir elektrik ampulü alırsanız, aşağıda belirtilen güçşişe veya isim plakası üzerindeki ilgili yazı, bu cihazdan geçen akımın ve şebeke voltajının (220 Volt'umuz var) değerlerinin ürününe karşılık gelecektir. Cihaz bir transformatör, indüktör içeren diğer elemanlar veya kapasitörler içeriyorsa durum değişir. Bu parçaların özel özellikleri vardır, içlerinde akan akımın grafiği, besleme voltajının sinüzoidini geciktirir veya yönlendirir - başka bir deyişle, bir faz kayması meydana gelir. İdeal bir kapasitif yük, vektörü -90 derece ve endüktif yük +90 derece kaydırır. Bu durumda güç, yalnızca akım ve voltajın ürünü değil, belirli bir düzeltme faktörü eklenir. Bu nereye gidiyor?

Sürecin geometrik yansıması

Okul geometri dersinden herkes hipotenüsün bir dik üçgendeki tüm bacaklardan daha uzun olduğunu bilir. Yanlarında aktif, reaktif ve görünen güç oluşursa, bobin ve kapasitans tarafından tüketilen akımlar, dirençli bileşene dik açılarda, ancak yönleri zıt yönlerde olacaktır. Toplam vektör, yani devrede hangi tip yükün hakim olduğuna bağlı olarak toplam reaktif güç eklenirken (veya dilerseniz çıkarırken, bunlar farklı işaretlerdedir) yukarı veya aşağı yönlendirilecektir. Yönüne göre, yükün hangi doğasının geçerli olduğuna karar verilebilir.

Aktif bileşene vektör eklenmiş reaktif güç, tüketilen toplam güç miktarını verecektir. Grafik olarak şu şekilde gösterilirgüç üçgeninin hipotenüsü. Bu çizgi x eksenine göre ne kadar nazikçe yerleştirilirse o kadar iyidir.

Kosinüs phi

Grafik, φ açısının tam ve aktif güç olmak üzere iki vektörden oluştuğunu gösterir. Değerleri ne kadar az farklılık gösterirse o kadar iyidir, ancak parazit olarak kabul edilen reaktif güç tarafından tam birleşmeleri engellenir. Açı ne kadar büyük olursa, güç kaynağı sisteminin güç hatları, yükseltici ve düşürücü transformatörler üzerindeki yük ne kadar yüksek olursa ve bunun tersi, vektörler birbirine ne kadar yakın olursa, teller o kadar az ısınır. devre. Doğal olarak, bu sorunla ilgili bir şeyler yapılması gerekiyordu. Ve çözüm bulundu, basit ve zarif. Reaktif gücün karşılıklı kompanzasyonu, φ açısını az altmanıza ve kosinüsünü (güç faktörü olarak da adlandırılır) birliğe mümkün olduğunca yaklaştırmanıza olanak tanır. Bunu yapmak için, kapasitif bileşenin vektörünü, birbirlerini "söndürdükleri" (ideal olarak tamamen, ancak pratikte - büyük ölçüde) akımların rezonansını elde edecek şekilde uzatın.

Teori ve pratik

Tüm teorik hesaplamalar daha değerlidir, pratikte daha uygulanabilirler. Herhangi bir gelişmiş sanayi kuruluşundaki resim şu şekildedir: elektriğin çoğu motorlar (senkron, asenkron, tek fazlı, üç fazlı) ve diğer makineler tarafından tüketilir. Ama dönüştürücüler de var. Sonuç basittir: gerçek üretim koşullarında, endüktif nitelikteki reaktif güç baskındır. Unutulmamalıdır ki işletmelerevlerde ve apartmanlarda olduğu gibi bir elektrik sayacı değil, biri aktif, diğeri hangisi olduğunu tahmin etmek kolay olan iki elektrik sayacı kurarlar. Ve elektrik hatları üzerinden boş yere "kovalanan" enerjinin aşırı tüketimi için, ilgili makamlar acımasızca para cezasına çarptırılır, bu nedenle yönetim, reaktif gücü hesaplamak ve onu az altmak için önlemler almakla hayati bir şekilde ilgilenmektedir. Bu problemi çözerken elektrik kapasitansı olmadan yapamayacağımız açıktır.

Teori Telafisi

Yukarıdaki grafikten, en azından teorik olarak, parazit akımlarında tamamen ortadan kaldırılmasına kadar bir azalmanın nasıl sağlanacağı oldukça açıktır. Bunu yapmak için, endüktif yüke paralel olarak uygun kapasitansa sahip bir kondansatör bağlanmalıdır. Vektörler eklendiğinde sıfır verecek ve yalnızca yararlı aktif bileşen kalacaktır.

Hesaplama şu formüle göre yapılır:

C=1 / (2πFX), burada X, ağa dahil olan tüm cihazların toplam reaktansıdır; F - besleme voltajının frekansı (-50 Hz'e sahibiz);

Görünüşe göre - hangisi daha kolay? "X" ve "pi" sayısını 50 ile çarpın ve bölün. Ancak işler biraz daha karmaşık.

Pratikte nasıl?

Formül basit, ancak X'i belirlemek ve hesaplamak o kadar kolay değil. Bunu yapmak için, cihazlarla ilgili tüm verileri almanız, reaktanslarını ve vektör biçiminde bulmanız gerekir ve o zaman bile… Aslında bunu laboratuvar çalışmasındaki öğrenciler dışında kimse yapmaz.

Reaktif gücü, özel bir cihaz kullanarak - kosinüs phi'yi gösteren bir faz ölçer kullanarak veya wattmetre okumalarını karşılaştırarak başka bir şekilde belirleyebilirsiniz.ampermetre ve voltmetre.

Konu, gerçek bir üretim sürecinde, yükün sürekli değişmesi nedeniyle karmaşıktır, çünkü bazı makineler çalışma sırasında açılırken, diğerleri tam tersine, gerektiği gibi ağdan ayrılır. teknolojik düzenlemeler. Buna göre, durumu izlemek için devam eden önlemlere ihtiyaç vardır. Gece vardiyalarında aydınlatma çalışmaları yapılabilmekte, atölyelerde kışın hava ısıtılabilmekte, yazın ise hava soğutulabilmektedir. Öyle ya da böyle, ancak reaktif güç kompanzasyonu, pratik ölçümlerin büyük bir kısmı ile teorik hesaplamalara dayanmaktadır çünkü φ.

Kapasitörleri bağlama ve bağlantısını kesme

Sorunu çözmenin en kolay ve en belirgin yolu, gerekli sayıda kondansatörü açıp kapatacak ve okun birlikten minimum sapmasını sağlayacak özel bir işçiyi faz ölçerin yanına yerleştirmektir. Bu yüzden ilk başta yaptılar, ancak uygulama, kötü şöhretli insan faktörünün her zaman istenen etkiye ulaşmaya izin vermediğini göstermiştir. Her durumda, doğası gereği endüktif olan reaktif güç, uygun boyutta bir elektrik kapasitansı bağlanarak telafi edilir, ancak bunu otomatik olarak yapmak daha iyidir, aksi takdirde ihmalkar bir işçi kendi girişimini büyük bir para cezasına çarptırabilir. Yine bu işe nitelikli denilemez, otomasyona oldukça uygundur. En basit şema, bir ışık yayıcı ve bir ışık alıcısının optik elektron çiftini içerir. Ok, minimum değeri kapsıyor, yani eklemeniz gerekiyorkapasite.

Otomasyon ve akıllı algoritmalar

Şu anda, cos φ'yi 0,9 ila 1 aralığında güvenilir bir şekilde tutmanıza izin veren sistemler var. İçlerindeki kapasitörlerin bağlantısı ayrı olarak gerçekleştiğinden, ideal bir sonuç elde etmek imkansızdır, ancak otomatik reaktif güç kompansatör yine de çok iyi bir ekonomik etki sağlar. Bu cihazın çalışması, açıldıktan hemen sonra, çoğu zaman ek ayarlar olmadan bile çalışmayı sağlayan akıllı algoritmalara dayanmaktadır. Bilgisayar teknolojisindeki teknolojik gelişmeler, bir veya ikisinin erken arızalanmasını önlemek için kapasitör bankalarının tüm aşamalarının tek tip bağlanmasını mümkün kılar. Tepki süresi de en aza indirilir ve ek bobinler, geçişler sırasında voltaj düşüşünün miktarını az altır. Modern bir kurumsal güç kontrol paneli, operatörün durumu hızlı bir şekilde değerlendirmesi için koşullar yaratan uygun bir ergonomik düzene sahiptir ve bir kaza veya arıza durumunda anında bir alarm sinyali alacaktır. Böyle bir dolabın fiyatı önemli, ancak bunun için ödemeye değer, fayda sağlıyor.

Kompansatör cihazı

Geleneksel bir reaktif güç kompansatörü, ön panelinde genellikle açık olan bir kontrol ve yönetim paneli bulunan standart boyutlarda bir metal kabindir. Altında kapasitör setleri (piller) bulunur. Çokkonum basit bir değerlendirmeden kaynaklanmaktadır: elektrik kapasiteleri oldukça ağırdır ve yapıyı daha kararlı hale getirmeye çalışmak oldukça mantıklıdır. Üst kısımda, operatörün gözleri seviyesinde, güç faktörünün büyüklüğünü değerlendirebileceğiniz bir faz göstergesi de dahil olmak üzere gerekli kontrol cihazları vardır. Ayrıca acil durum göstergeleri, kontroller (açma ve kapama, manuel moda geçme vb.) dahil olmak üzere çeşitli göstergeler vardır. Ölçüm sensörlerinin okumalarının karşılaştırmasının değerlendirilmesi ve kontrol eylemlerinin geliştirilmesi (gerekli derecelendirmedeki kapasitörlerin bağlanması) bir mikroişlemciye dayalı bir devre tarafından gerçekleştirilir. Aktüatörler hızlı ve sessiz çalışır, genellikle güçlü tristörler üzerine kuruludur.

Kapasitör sıralarının yaklaşık hesaplanması

Nispeten küçük tesislerde, bir devrenin reaktif gücü, faz değiştirme özellikleri dikkate alınarak, bağlı cihazların sayısı ile kabaca tahmin edilebilir. Bu nedenle, nominal gücünün yarısına eşit bir yüke sahip geleneksel bir asenkron elektrik motoru (fabrikaların ve tesislerin ana "çalışkanı") 0,73'e eşit bir cos φ ve bir flüoresan lamba - 0,5'e sahiptir. kontak kaynak makinesi 0, 8 ila 0,9 arasında değişir, ark ocağı 0,8'e eşit kosinüs φ ile çalışır. Hemen hemen her baş güç mühendisi için mevcut olan tablolar hemen hemen tüm endüstriyel ekipman türleri hakkında bilgi içerir ve önceden ayarlanmış reaktif güç kompanzasyonu olabilir bunları kullanarak yapılır. Ancak bu tür verilersadece kapasitör bankları ekleyerek veya kaldırarak ayarlamalar yapmak için bir temel olarak hizmet eder.

Ülke çapında

Devletin, elektrik şebekesinin parametreleri ve üzerindeki yükün tekdüzeliği konusunda tüm özeni fabrikalara, tesislere ve diğer sanayi kuruluşlarına emanet ettiği izlenimini edinebilirsiniz. Bu doğru değil. Ülkenin enerji sistemi, santrallerden özel ürününün çıkışında, ulusal ve bölgesel ölçekte faz kaymasını kontrol eder. Diğer bir konu ise reaktif bileşenin kompanzasyonunun kapasitör bankları bağlanarak değil, farklı bir yöntemle yapılmasıdır. Rotor sargılarında tüketicilere sağlanan enerjinin kalitesini sağlamak için, senkron jeneratörlerde büyük bir sorun olmayan öngerilim akımı düzenlenir.