Ce este puterea reactivă? Compensare pentru puterea reactivă. Calcularea puterii reactive

În apartamente și case particulare există un contor de energie electrică, care calculează plata pentru energia consumată. Este simplificat să presupunem că numai componenta sa activă este utilizată în viața de zi cu zi, deși acest lucru nu este chiar așa. Locuința modernă este saturată de dispozitive, în circuitele cărora există elemente care schimbă faza. Cu toate acestea, puterea reactivă consumată de aparatele de uz casnic este incomparabil mai mică decât cea a întreprinderilor industriale, prin urmare, atunci când se calculează plata, aceasta este în mod tradițional neglijată.

O fabrică sau o fabrică, a cărei gestionare nu monitorizează consumul de curenți paraziți care trec prin circuitul de sarcină, dăunează foarte mult sistemelor energetice din regiune și țării în ansamblu. Aerul atmosferic absolut inutil, încălzit, în jurul transformatoarelor de înfășurare LEP instalate în substații, poate să nu reziste la sarcină, în special în perioadele de vârf.

Sarcini inductive și capacitive

Dacă luăm în considerare un sistem de încălzire convențional sau un bec, puterea specificată în etichetele respective de pe vasul sau placa placa, va corespunde produsului valorilor curente care curge prin dispozitiv și tensiune (ne este de 220 de volți). Situația se modifică dacă dispozitivul conține un transformator, alte elemente care conțin bobine de inductanță, sau condensatoare. Aceste părți au proprietăți speciale, un grafic de curent care curge în ele se află în spatele sau înainte de undă sinusoidală a tensiunii de alimentare - cu alte cuvinte, o schimbare de fază are loc. Sarcina capacitivă ideală schimbă vectorul cu -90, iar cel inductiv cu 90 de grade. Puterea în acest caz este rezultatul nu numai a produsului curentului față de tensiune, se adaugă un anumit factor de corecție. Ce duce la asta?

Reflecția geometrică a procesului

De la cursul de școală al geometriei, toată lumea știe că hipotensiunea este mai lungă decât oricare dintre picioare într-un triunghi dreptunghiular. Dacă puterea activă, reactivă și aparentă formează o parte, curenții consumate de bobina și containerul va fi perpendicular pe componenta rezistivă, dar cu direcțiile în direcții opuse. Atunci când adăugați (sau, dacă preferați, scădere, ei raznoznakovye) valorile rezultate vectoriale, de exemplu, puterea reactivă maximă, în funcție de ce natura sarcinii predomină în sistemul va fi direcționat în sus sau în jos. În direcția sa, se poate determina care tip de încărcare predomină.

Puterea reactivă în adăugarea de vectori cu componenta activă va da cantitatea totală de consum de energie. Este ilustrat grafic sub numele de hypotenuse a triunghiului de putere. Cu cât această linie va fi mai bine plasată în raport cu abscisa, cu atât mai bine.

Coafura potrivita

Graficul arată că unghiul formează două vectori, putere completă și activă. Cu cât diferențele sunt mai mici, cu atât mai bine, dar puterea reactivă, care este considerată a fi parazită, interferează cu fuzionarea lor. Cu cât unghiul este mai mare, cu atât este mai mare încărcătura linii electrice, ridicarea și coborârea transformatoarelor sistemului de alimentare cu energie electrică și vice versa, cu cât vectorii sunt mai apropiați, cu atât vor fi încălzite mai puțin firele de-a lungul lanțului. Firește, cu această problemă, trebuia făcut ceva. Și soluția a fost găsită, simplă și elegantă. Compensarea reciprocă a puterii reactive face posibilă reducerea unghiului phi- și aproximează maxim cosinusul său (care este numit și factorul de putere) pentru unitate. Pentru a face acest lucru, extindeți vectorul componentului capacitiv astfel încât să obțineți o rezonanță a curenților la care se "sting" unul pe celălalt (ideal, ideal și în practică cel mai mult).

Teorie și practică

Toate calculele teoretice sunt de o valoare mai mare, cu atât sunt mai practice. Imaginea pe orice întreprindere industrială dezvoltată este următoarea: cea mai mare parte a energiei electrice este consumată de motoare (sincrone, asincrone, monofazate, trifazate) și alte mașini. Dar există și transformatoare. Concluzia este simplă: puterea reactivă a caracterului inductiv predomină în condițiile reale de producție. Trebuie remarcat faptul că întreprinderile să stabilească mai mult de un contor de energie electrică ca în case și apartamente, și două, dintre care una este activă, iar celălalt - puteți ghici care unul. Și pentru depășirile în zadar „alungare“ de-a lungul liniilor de energie electrică corespunzătoare corpurilor fără milă amendat, astfel încât administrația este vital interesată în faptul, pentru a calcula puterea reactivă și să ia măsuri pentru reducerea acestuia. Este clar că, fără capacitate electrică, această sarcină nu poate fi evitată.

Compensare în teorie

Din graficul de mai sus este destul de clar cum să reducem curenții paraziți până când sunt complet eliminați, cel puțin teoretic. Pentru aceasta, paralel cu sarcina inductivă, activați condensatorul valorii capacității corespunzătoare. În plus, vectorii vor da zero, și numai o componentă activă utilă va rămâne.

Calculul se face prin formula:

• C = 1 / (2pi-FX), unde X este reactanța totală a tuturor dispozitivelor incluse în rețea - Frecvența F a tensiunii de alimentare (la noi - 50 Hz);

Se pare că este - care este mai ușor? Înmulțiți "X" și numărul "pi" cu 50 și împărțiți. Cu toate acestea, totul este oarecum mai complicat.

Și cum în practică?

Formula este simplă, dar determinarea și calcularea lui X nu este atât de ușoară. Pentru a face acest lucru, trebuie să luați toate datele despre dispozitive, să aflați reactanța lor, și în formă vectorică, și chiar și atunci hellip. De fapt, nimeni nu face acest lucru, cu excepția studenților în munca de laborator.

Se determină puterea reactivă poate fi un alt mod, cu ajutorul unui dispozitiv special - contor de fază, indicând factorul de putere, sau prin compararea citirea contorului de energie, ampermetru și voltmetru.

Complicând că în procesul de producție reală a sarcinii este în continuă schimbare, deoarece unele mașini în funcțiune sunt incluse, în timp ce altele sunt deconectate de la rețea, în conformitate cu programele de producție. În consecință, sunt necesare măsuri constante pentru a monitoriza situația. În timpul schimburilor de noapte, lucrările de iluminat, în timpul iernii, încălzirea poate fi efectuată în magazine, iar vara se poate răci. Oricum, compensarea puterii reactive se face pe baza unor calcule teoretice cu o mare parte din măsurătorile practice ale cosului phi-.

Conectarea și deconectarea condensatoarelor

Cea mai simplă și cea mai evidentă soluție pentru rezolvarea problemei este plasarea unui lucrător special în apropierea contorului de fază care pornește sau oprește numărul necesar de condensatoare, atingând abaterea minimă a săgeții de la unitate. Deci, la început, și a făcut-o, dar practica a arătat că factorul uman notoriu nu vă permite întotdeauna să atingeți efectul dorit. În orice caz, compensarea puterii reactive, care are cea mai mare parte inductiv, conexiunea electrică se realizează valori de capacitate corespunzătoare, dar fă-o mai bine în modul automat, sau un angajat neglijent poate aduce întreprindere nativ sub o amendă mare. Din nou, această lucrare nu poate fi numită calificată, poate fi complet automatizată. Schema cea mai simplă implică o pereche de electroni optici din emițător și receptorul de lumină. Săgeata a închis valoarea minimă - înseamnă că este necesar să adăugați capacități.

Automatizare și algoritmi inteligenți

În prezent, există sisteme care dețin în mod fiabil cos phi- în intervalul de la 0,9 la 1. Deoarece conexiunea condensatoarelor din ele are loc discret, rezultatul perfect nu poate fi atins, dar efectul economic al puterii reactive automate compensatorului oferă în continuare foarte bine. În centrul activității acestui dispozitiv se găsesc algoritmi inteligenți care asigură funcționarea imediat după pornire, adesea chiar fără setări suplimentare. Progresele tehnologice în domeniul tehnologiei informatice permit realizarea unei legături uniforme între toate etapele băncilor de condensatori pentru a evita defectarea prematură a unuia sau a doi dintre ei. Timpul de răspuns este, de asemenea, minimizat, iar presele suplimentare reduc cantitatea de cădere de tensiune în timpul tranzitorilor. modern panoul de control puterea întreprinderii are o structură ergonomică adecvată, care creează condițiile pentru o evaluare rapidă de către operator a situației, iar în caz de accident sau defecțiune, acesta va primi un semnal imediat de alarmă. Prețul unui astfel de cabinet este considerabil, dar costă să plătești pentru el, acesta beneficiază.

Compensator

Un compensator convențional de putere reactivă este un dulap metalic de dimensiuni standard cu un panou de control de pe panoul frontal, de obicei deschis. În partea inferioară a acestuia există seturi de condensatoare (baterii). Acest aranjament se datorează unei considerații simple: capacitățile electrice sunt destul de grele și este destul de logic să se depună eforturi pentru a face structura mai stabilă. În partea superioară a nivelul ochilor operatorului, sunt dispozitivele de control necesare, inclusiv indicatorul de fază, prin care putem judeca amploarea factorului de putere. Există, de asemenea, o indicație diferită, inclusiv de urgență, controale (pornire și oprire, accesați modul manual, etc.). Evaluarea comparând citirile senzorilor de măsurare și dezvoltarea acțiunilor de control (conectează condensatorul nominal dorit) circuitul efectuează, baza este un microprocesor. Servomotoarele funcționează rapid și silențios, de obicei sunt construite pe tiristoare de mare putere.

Calculul aproximativ al băncilor de condensatoare

În întreprinderile relativ mici, puterea reactivă a circuitului poate fi estimată aproximativ prin numărul de dispozitive conectate, luând în considerare caracteristicile lor de schimbare a fazei. Deci, motorul electric asincron obișnuit (principalul "muncitor dur" al fabricilor și al plantelor) la o sarcină egală cu jumătate din el putere nominală, are cos phi-, egală cu 0,73 și o lampă fluorescentă - 0,5. Parametrul mașinii de sudare a contactului variază de la 0,8 la 0,9, cuptorul cu arc funcționează cu un cosinus phi- este egal cu 0,8. Tabelele disponibile pentru aproape fiecare energie majore, conțin date cu privire la toate tipurile de echipamente industriale, și pre-instalarea de compensare a puterii reactive poate fi realizată folosindu-le. Cu toate acestea, aceste date servesc doar ca bază, pe baza căreia este necesar să se facă ajustări prin adăugarea sau scoaterea bateriilor cu condensator.

La scară națională

Se pare că statul a încredințat toate preocupările legate de parametrii rețelelor electrice și uniformitatea încărcăturii către fabrici, fabrici și alte întreprinderi industriale. Nu e așa. Sistemul energetic al țării controlează schimbarea de fază la scară națională și regională, direct la ieșirea produsului său special de la centralele electrice. O altă problemă este aceea că componenta reactivă este compensată nu prin conectarea băncilor de condensatori, ci printr-o metodă diferită. Pentru a asigura calitatea energiei eliberate consumatorilor în înfășurările rotorului, curentul de polarizare este reglat, ceea ce nu este o mare problemă în cazul generatoarelor sincrone.