Mi az a meddő teljesítmény? Meddőteljesítmény kompenzáció. Meddő teljesítmény számítás

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

Lakásokban és magánházakban egy villanyóra van felszerelve, amely szerint az elfogyasztott energia díját számolják. Leegyszerűsítve, úgy gondolják, hogy csak az aktív komponensét használják a mindennapi életben, bár ez nem teljesen igaz. A modern ház telített olyan eszközökkel, amelyek áramkörében vannak olyan elemek, amelyek eltolják a fázist. A háztartási gépek meddőteljesítménye azonban összehasonlíthatatlanul kisebb, mint az ipari vállalkozásoké, ezért ezt hagyományosan figyelmen kívül hagyják a fizetések számításánál.

Az olyan üzem vagy gyár, amelynek vezetése nem figyeli a terhelési körön áthaladó parazitaáramok fogyasztását, nagy károkat okoz a régió és az ország egészének energiarendszerében. Teljesen haszontalanul melegszik fel a légköri levegő az erőátviteli vezeték körül; az alállomásokba telepített transzformátorok tekercselése nem bírja a terhelést, különösen csúcsidőszakban.

Induktív és kapacitív terhelés

Ha egy közönséges fűtőberendezést vagy egy villanykörtét veszel, akkor aa lombik vagy adattábla megfelelő felirata megfelel az eszközön áthaladó áram értékeinek és a hálózati feszültségnek (220 voltunk van). A helyzet megváltozik, ha a készülék transzformátort, egyéb induktorokat tartalmazó elemeket vagy kondenzátorokat tartalmaz. Ezek az alkatrészek speciális tulajdonságokkal rendelkeznek, a bennük folyó áram grafikonja lemarad, vagy a tápfeszültség szinuszát vezeti - vagyis fáziseltolódás következik be. Ideális kapacitív terhelés -90 fokkal, induktív terhelés +90 fokkal tolja el a vektort. A teljesítmény ebben az esetben nemcsak az áram és a feszültség szorzatának eredménye, hanem egy bizonyos korrekciós tényező is hozzáadódik. Hová vezet ez?

A folyamat geometriai tükröződése

Az iskolai geometriatanfolyamról mindenki tudja, hogy a hipotenusz hosszabb, mint a derékszögű háromszög bármelyik lába. Ha aktív, meddő és látszólagos teljesítmény alkotja oldalait, akkor a tekercs által felvett áramok és a kapacitás merőlegesek lesznek az ellenállásos komponensre, de ellentétes irányúak. Összeadáskor (vagy ha úgy tetszik, kivonáskor különböző előjelűek) a teljes vektor, vagyis a teljes meddőteljesítmény, attól függően, hogy az áramkörben milyen típusú terhelés érvényesül, felfelé vagy lefelé irányul. Iránya alapján meg lehet ítélni, hogy a terhelés melyik jellege érvényesül.

A meddőteljesítmény az aktív komponenshez hozzáadott vektorral megadja a teljes fogyasztott teljesítményt. Grafikusan így láthatóa hatalom háromszögének hipotenusza. Minél jobban elhelyezkedik ez a vonal az x tengelyhez képest, annál jobb.

Koszinusz phi

A grafikonon látható, hogy a φ szöget két vektor alkotja, a teljes és az aktív teljesítmény. Minél kevésbé különböznek az értékük, annál jobb, de teljes összeolvadásukat megakadályozza a parazitának tartott meddőteljesítmény. Minél nagyobb a szög, annál nagyobb a terhelés a tápvezetékeken, az áramellátó rendszer emelő- és lecsökkentő transzformátoraiban, és fordítva, minél közelebb vannak egymáshoz a vektorok, annál kevésbé melegednek fel a vezetékek áramkör. Természetesen valamit tenni kellett ezzel a problémával. És meglett a megoldás, egyszerű és elegáns. A meddőteljesítmény kölcsönös kompenzációja lehetővé teszi a φ szög csökkentését és a koszinuszának (amelyet teljesítménytényezőnek is neveznek) a lehető legközelebb az egységhez. Ehhez meg kell hosszabbítani a kapacitív komponens vektorát oly módon, hogy az áramok rezonanciáját érjük el, amelynél "kioltják" egymást (ideális esetben teljesen, de a gyakorlatban - a legnagyobb mértékben).

Elmélet és gyakorlat

Minden elméleti számítás annál értékesebb, minél jobban alkalmazható a gyakorlatban. A kép minden fejlett ipari vállalkozásban a következő: az áram nagy részét motorok (szinkron, aszinkron, egyfázisú, háromfázisú) és egyéb gépek fogyasztják. De vannak transzformátorok is. A következtetés egyszerű: valós termelési körülmények között az induktív természetű reaktív teljesítmény dominál. Meg kell jegyezni, hogy a vállalkozásoknem egy villanyórát szerelnek fel, mint a házakban és lakásokban, hanem kettőt, amelyek közül az egyik aktív, a másik pedig könnyen kitalálható. A villanyvezetékeken hiába "hajszolt" energiatúlköltésért pedig kíméletlenül megbírságolják az illetékes hatóságokat, így az adminisztráció létfontosságú érdekelt a meddőteljesítmény kiszámításában és annak csökkentésére irányuló intézkedések megtételében. Nyilvánvaló, hogy a probléma megoldása során nem nélkülözhetjük az elektromos kapacitást.

Elméleti kompenzáció

A fenti grafikonból teljesen világos, hogyan lehet elérni a parazitaáramok csökkentését egészen azok teljes megszüntetéséig, legalábbis elméletileg. Ehhez az induktív terheléssel párhuzamosan egy megfelelő kapacitású kondenzátort kell csatlakoztatni. A vektorok hozzáadásakor nullát adnak, és csak a hasznos aktív komponens marad meg.

A számítás a következő képlet szerint történik:

C=1 / (2πFX), ahol X a hálózatban lévő összes eszköz teljes reaktanciája; F - a tápfeszültség frekvenciája (nálunk - 50 Hz);

Úgy tűnik – mi a könnyebb? Szorozzuk meg az „X”-t és a „pi” számot 50-zel, és osszuk el. A dolgok azonban valamivel bonyolultabbak.

Hogy van ez a gyakorlatban?

A képlet egyszerű, de az X meghatározása és kiszámítása nem olyan egyszerű. Ehhez minden adatot le kell venni az eszközökről, ki kell deríteni a reaktanciájukat, és még akkor is… Valójában ezt senki nem csinálja, kivéve a laboratóriumi munkát végző hallgatókat.

A meddőteljesítményt más módon is meghatározhatja, egy speciális eszközzel - a koszinusz phi-t jelző fázismérővel, vagy a wattmérő leolvasásainak összehasonlításával,ampermérő és voltmérő.

A dolgot bonyolítja, hogy egy valós gyártási folyamatban a terhelés folyamatosan változik, mivel egyes gépek működés közben bekapcsolnak, míg mások éppen ellenkezőleg, lekapcsolódnak a hálózatról, ahogy azt a a technológiai előírásokat. Ennek megfelelően folyamatos intézkedésekre van szükség a helyzet figyelemmel kísérése érdekében. Éjszakai műszakban működik a világítás, télen a műhelyekben levegőt lehet melegíteni, nyáron pedig levegőt lehet hűteni. Így vagy úgy, de a meddőteljesítmény-kompenzáció elméleti számításokon alapul, gyakorlati mérések nagy részével cos φ.

Kondenzátorok be- és leválasztása

A probléma megoldásának legegyszerűbb és legkézenfekvőbb módja, ha a fázismérő közelébe egy speciális munkást helyezünk, aki be- vagy kikapcsolja a szükséges számú kondenzátort, elérve a nyíl minimális eltérését az egységtől. Így eleinte meg is tették, de a gyakorlat azt mutatja, hogy a hírhedt emberi tényező nem mindig teszi lehetővé a kívánt hatás elérését. A leggyakrabban induktív jellegű meddőteljesítményt mindenesetre megfelelő méretű elektromos kapacitás bekötésével kompenzálják, de jobb, ha ezt automatikusan megteszi, különben a gondatlan dolgozó tetemes bírság alá vonhatja saját vállalkozását. Ez a munka ismét nem nevezhető minősítettnek, eléggé alkalmas az automatizálásra. A legegyszerűbb séma egy fénykibocsátó és egy fényvevő optikai elektronpárját tartalmazza. A nyíl lefedi a minimális értéket, ami azt jelenti, hogy hozzá kell adnikapacitás.

Automatizálás és intelligens algoritmusok

Jelenleg vannak olyan rendszerek, amelyek lehetővé teszik a cos φ megbízható 0,9 és 1 közötti tartományban tartását. Mivel a kondenzátorok csatlakoztatása bennük diszkréten történik, lehetetlen ideális eredményt elérni, de az automatikus meddőteljesítmény kompenzátor még mindig nagyon jó gazdasági hatást fejt ki. Ennek a készüléknek a működése intelligens algoritmusokon alapul, amelyek azonnali működést biztosítanak a bekapcsolás után, legtöbbször további beállítások nélkül is. A számítástechnika technológiai fejlődése lehetővé teszi a kondenzátortelepek minden fokozatának egységes csatlakoztatását, hogy elkerülhető legyen egy vagy kettő idő előtti meghibásodása. A reakcióidő is minimális, és a további fojtótekercsek csökkentik a tranziensek alatti feszültségesést. A modern vállalati teljesítményvezérlő panel megfelelő ergonómiai elrendezéssel rendelkezik, amely megteremti a feltételeket ahhoz, hogy a kezelő gyorsan felmérje a helyzetet, és baleset vagy meghibásodás esetén azonnali riasztó jelzést kapjon. Egy ilyen szekrény ára tetemes, de megéri fizetni érte, hasznot hoz.

Kompenzátoreszköz

A hagyományos meddőteljesítmény-kompenzátor egy szabványos méretű fémszekrény, amelynek előlapján található vezérlő- és kezelőpanel, általában kinyitva. Alján kondenzátorkészletek (akkumulátorok) találhatók. Ilyena hely egy egyszerű megfontolásból adódik: az elektromos kapacitások meglehetősen nagyok, és logikus, hogy a szerkezet stabilabbá tételére törekedjünk. A felső részen, a kezelő szeme szintjén találhatók a szükséges vezérlőeszközök, köztük egy fázisjelző, mellyel meg lehet ítélni a teljesítménytényező nagyságát. Különféle jelzések is vannak, beleértve a vészhelyzeteket, a kezelőszerveket (be- és kikapcsolás, kézi üzemmódba kapcsolás stb.). A mérőérzékelők leolvasásának összehasonlításának kiértékelését és a vezérlési műveletek kidolgozását (megfelelő teljesítményű kondenzátorok csatlakoztatása) egy mikroprocesszorra épülő áramkör végzi. A működtetők gyorsan és csendesen működnek, általában erős tirisztorokra épülnek.

A kondenzátortelepek hozzávetőleges számítása

Viszonylag kis üzemekben egy áramkör meddőteljesítménye hozzávetőlegesen megbecsülhető a csatlakoztatott eszközök számával, figyelembe véve azok fáziseltolási jellemzőit. Tehát egy hagyományos aszinkron villanymotor (a gyárak és üzemek fő "kemény munkása"), amelynek terhelése a névleges teljesítmény felével egyenlő, cos φ értéke 0,73, a fénycső pedig 0,5. kontakthegesztőgép 0, 8 és 0,9 között mozog, az ívkemence φ 0,8 koszinuszával működik A szinte minden fő energetikai mérnök rendelkezésére álló táblázatok szinte minden típusú ipari berendezésről tartalmaznak információt, és az előre beállított meddőteljesítmény kompenzáció kész használni őket. Az ilyen adatok azonbancsak kiindulási alapként szolgál a kondenzátortelepek hozzáadásával vagy eltávolításával történő módosításokhoz.

Országosan

Azt a benyomást keltheti, hogy az állam gyárakat, üzemeket és más ipari vállalkozásokat bízott meg azzal, hogy gondoskodjanak az elektromos hálózat paramétereiről és a terhelés egyenletességéről. Ez nem igaz. Az ország energiarendszere országos és regionális léptékben szabályozza a fáziseltolódást, közvetlenül a speciális termékének az erőművekből való kilépésénél. Más kérdés, hogy a reaktív komponens kompenzálása nem kondenzátortelepek csatlakoztatásával, hanem más módszerrel történik. A fogyasztók számára a forgórész tekercseiben biztosított energia minőségének biztosítása érdekében az előfeszítő áramot szabályozzák, ami a szinkrongenerátoroknál nem jelent nagy problémát.