Võimsusteguri ja reaktiivvõimsuse kompenseerimise vastastikune seos

Kas olete kunagi selle mõistatusliku probleemiga kokku puutunud? Paigaldasite täiendavad kompensatsioonikondensaatorid, et parandada toite kvaliteeti -, kuid teie elektrikulud tõusid, mitte langesid. Mis on selle vastupidise tulemuse varjatud tehniline põhjus?Selles artiklis käsitleme võimsusteguri ja reaktiivvõimsuse kompenseerimise põhialuseid, juhendame teid kompensatsioonivõimsuse arvutustes ning kirjeldame praktilisi meetmeid resonantsi ohtude leevendamiseks ja ennetamiseks.

 

Võimsustegur sõltub koormusest-. Alalisvooluahelates on võimsustegur alati täpselt 1, nii et kontseptsioon ise on funktsionaalselt ebaoluline. Kui siseneme vahelduvvoolutoite maailma, hakkab mängu võimsustegur - ja see on peaaegu alati väiksem kui 1.

 

Võimsustegur on ametlikult määratletud kui aktiivvõimsuse ja näivvõimsuse suhe.

Aktiivne jõud: tegelik elektrienergia, mida seadmed kulutavad tegeliku kasuliku töö tegemiseks.

Reaktiivvõimsus: Koormus ei kasuta seda kunagi; selle asemel. See on energia, mis elektrivõrgus pidevalt ringleb ja tühikäigul võngub.

Geomeetriline suhe kolme suuruse vahel järgib järgmist valemit:

                                                     P²+Q²=S²(Aktiivvõimsus² + Reaktiivvõimsus²=Nähtav võimsus²)

2. Miks me vajame reaktiivvõimsuse kompenseerimist?

 

Võimsusteguri määrab põhimõtteliselt teie elektriliinide ja -koormuste mahtuvuslik ja induktiivne käitumine.

Erinevalt tavapärastest-lõppkasutajate seadmetest võtavad kondensaatorid ja induktiivpoolid nii elektrienergiat kui ka ajutiselt salvestavad. Enamiku praktiliste stsenaariumide korral ületab nende energiatarbimine tunduvalt nende salvestatud võimsust. Kuid see tekitab siiski osa voolust, mis ringleb läbi süsteemi, kuid ei tee üldse tootlikku tööd.

 

võib küsida:Mis see minu jaoks loeb, kui võim päriselt ei tööta?

Kuigi see võib teile tunduda ebaoluline, on see elektrijaamade ja kommunaalteenuste jaoks kriitiline probleem. Kui generaator töötab ohutu voolu piires, vähendab madalam võimsustegur otseselt kasutatava, tootliku võimsuse hulka, mida see suudab anda. Kuna elektri eest arveldatakse ainult aktiivenergiatarbimist. Reaktiivne võimsus raiskab väärtuslikku tootmis- ja võrguinfrastruktuuri võimsust -, toomata energiatarnijatele mingit tulu.

 

Mõelge sellele järgmiselt: see on täpselt nagu metroos sõitmine. Reisija ostab ühe pileti, läheb liini algusest lõpuni, siis pöörab ringi ja sõidab kohe tagasi. Nad liiguvad terve päeva edasi-tagasi ega välju kunagi jaamast. Nad maksavad vaid väikest piletihinda, kuid piiravad kogu aeg transiitvõimsust - pole ime, et metroooperaator kaotab!

 

Kuidas me siis seda parandada? Hea uudis on: mahtuvuslikest koormustest ja induktiivkoormusest tulenev reaktiivvõimsus loomulikult tühistavad teineteist. Kondensaatori voolutugevus juhib pinget 90 kraadi võrra, induktiivpooli läbiv vool aga 90 kraadi võrra maha. Kui mahtuvuslik ja induktiivne reaktants on ideaalselt tasakaalus, võib ahela koguvõimsustegur jõuda ideaalse väärtuseni 1.

 

Nüüd kerkib põhiküsimus: kas tüüpilises reaalses{0}}jõujaotussüsteemis on rohkem induktiivseid või mahtuvuslikke koormusi?

Kõige laiemas definitsioonis on kondensaator lihtsalt mis tahes kaks isoleeritud juhtivat keha ja loomulikult on sellel enamikul juhtudel vaid väga väike kogus mahtuvust. Induktiivsus on seevastu kõikjal: see on omane poolidele, elektrimootoritele ja sarnastele masinatele. Iga mähisega seadet loetakse induktiivkoormuseks.

 

Seetõttu domineerivad igapäevases energiakasutuses tugevalt induktiivsed koormused - ja just see on põhjus, miks reaktiivvõimsuse kompenseerimine on peaaegu alati vajalik. Tööstuse tavapärane lähenemisviis on sobivate võimsuskondensaatorite suurus ja paigaldamine vastavalt teie rajatise tegelikele reaktiivvõimsuse nõuetele, et süsteemi üldist võimsustegurit usaldusväärselt suurendada.

 

Hüvitise lähenemise valik

 

Kohalik kohapealne{0}}tasu:Madal-reaktiivvõimsust kompenseeritakse madalal-pingetasemel madalpingekondensaatorite abil, kõrge-pingega reaktiivvõimsust aga HV kondensaatorid. Šuntkondensaatoreid ei tohi kunagi paigaldada kõrge-pingepoolele, kui kõrge-pingekoormus puudub.

 

Vahetusskeem:Käsitsi lülitamine töötab kõige paremini staatiliste baasreaktiivkoormuste korral stabiilsete töötingimustega. Automaatne ümberlülitus sobib ideaalselt üle-kompenseerimise vältimiseks ja ülepingeprobleemide kõrvaldamiseks väikese-koormusega töötamise ajal.

 

Kontroll ja reguleerimine:Kui peamine eesmärk on energiatõhusus, on eelistatud lahendus{0}}reaktiivvõimsusel põhinev parameetrite juhtimine. Kõikuvate, löök-tüüpi-kiiresti muutuvate koormuste korral tagab türistori-juhitav kompensatsioon sujuva, tõukevaba-lülituse ja toetab sõltumatut jagatud-faasi korrigeerimist.

 

Pankade rühmitamise põhimõte:Kondensaatorite rühmitus peab olema õigesti sobitatud kõigi süsteemiseadmete spetsifikatsioonidega, et välistada resonantsi oht lülitussündmuste ajal.

 

Harmooniline ja ülepinge leevendamine:Kõrgepingekondensaatoripangad peavad olema varustatud jadareaktoritega. Madalpingesüsteemides saate suurendada üksikute lülitusastmete suurust või kasutada spetsiaalseid -ehitatud kontaktoreid/türistorlüliteid, et tõhusalt maha suruda lülitussisendvoolud.

 

4. Nõutava reaktiivkompensatsiooni võimsuse suuruse määramine

 

Enne kompensatsiooni suuruse määramist tuleb kinnitada kolm põhiparameetrit:

Algne töövõimsustegur cosφ1

Soovitud sihtvõimsustegur cosφ2​

Süsteemi aktiivvõimsus P

 

Arvutusvalem:

Praktilise rakenduse näide

 

Sait töötab a630 kVAtrafo, mis töötab praegu algvõimsuse teguriga 0,6 ja peab võimsustegurit parandama eesmärgini 0,9. Millist kompensatsioonivõimet on vaja?

 

Ülaltoodud valemi rakendamine annab arvutatud reaktiivvajaduse ligikaudu334 kvartit. Selle rakenduse jaoks on 334 kvari automaatselt lülitatav kondensaatorpank optimaalne ja õigesti sobitatud lahendus.

 

Kiire hinnang uue projekti jaoks

Uute käitiste puhul, kus olemasolevad ajaloolised võimsusteguri kirjed pole saadaval, on tööstusharu tavapärane tava hinnata kompensatsioonivõimsust30% kuni 40% trafo nimivõimsusest.

 

5. Millised on üle-tasustamise riskid?

 

Mahtuvuslik võimsuse kompenseerimine töötab šundi kondensaatorite kasutamisel, et säilitada võrgu pinge stabiilsus ja vältida pinge langust. See tähendab, et teie hüvitispanga liiga suureks muutmine toob kaasa tõsiseid negatiivseid külgi:

 

Tarbetud võrgukaod:Tarbija seisukohast tekitavad nii mahtuvuslik kui ka induktiivne reaktiivvool täiendavaid reaalseid võimsuskadusid. Mis tahes hüvitis, mis ületab tegelikult nõutavat, ei anna tegevusest mingit eelist.

 

Resonantsi oht:Kui kliendi -külgne võrk muutub liiga mahtuvuslikuks, samas kui ülesvoolu jaotusvõrk jääb oma olemuselt induktiivseks, võivad mittevastavad reaktantsväärtused ergutada süsteemi resonantsi. See käivitab äärmuslikud liigpinge ja liigvoolu sündmused, mis võivad ühendatud seadmed jäädavalt hävitada - ja halvimal-juhul põhjustada isegi kohaliku võrgu lahtiühendamise.

 

Seetõttu tuleks üle{0}}kompenseerimist alati vältida. Tööstusharu parimate tavade jaoks on vaja hoida võimsustegurit umbes 0,9. Sellel seadeväärtusel koosneb ligikaudu pool aktiivvõimsuse voolust ikkagi reaktiivvoolust, mis suurendab liinikadusid 56%. Isegi kui PF on tõstetud 0,95-ni, moodustavad reaktiivkomponendid ikkagi ligikaudu 31% koguvõimsusest.

 

Reaalses-väljatöötamises on ohtlike pinge- ja vooluvõimendusefektide kõrvaldamiseks vaja ka täiendavaid meetmeid, nagu seeriareaktorite paigaldamine.