حسابات لتحسين معامل القدرة في شبكة ثلاثية الطور

عند حساب سعة مكثف لتحسين عامل القدرة في شبكة ثلاثية الطور ، سوف نلتزم بنفس التسلسل كما في المقالة مع أمثلة الحسابات في شبكة أحادية الطور... يتم تحديد قيمة معامل القدرة بواسطة صيغة الطاقة للتيار ثلاثي الطور:

P1 = √3 ∙ U ∙ I ∙ cosφ ، cosφ = P1 / (√3 ∙ U ∙ I).

أمثلة على

1. يحتوي المحرك الحثي ثلاثي الأطوار على بيانات اللوحة التالية: P = 40 كيلو واط ، U = 380 فولت ، I = 105 أمبير ، η = 0.85 ، f = 50 هرتز. اتصال النجم للجزء الثابت. افترض أنه من الصعب تحديد قيمة cosφ للوحة ، وبالتالي من الضروري تحديدها. إلى أي قيمة سينخفض ​​التيار بعد تحسين معامل القدرة إلى cosφ = 1 باستخدام المكثفات؟ ما هي السعة التي يجب أن تمتلكها المكثفات؟ ما هي القدرة التفاعلية التي ستعوضها المكثفات (الشكل 1)؟

تم وضع علامة على مشابك لف الجزء الثابت: البداية - C1 ، C2 ، C3 ، تنتهي - C4 ، C5 ، C6 ، على التوالي.ومع ذلك ، في ما يلي ، لتسهيل التواصل مع المخططات ، سيتم تسمية الأصل باسم A و B و C والنهايات X و Y و Z.

أرز. 1.

قوة المحرك P1 = P2 / η = 40000 / 0.85 ≈47000 واط ،

حيث P2 هي صافي القدرة المدرجة على لوحة اسم المحرك.

cosφ = P1 / (√3 ∙ U ∙ I) = 47000 / (√3 ∙ 380 105) = 0.69.

بعد تحسين معامل القدرة إلى cosφ = 1 ، ستكون طاقة الإدخال:

P1 = √3 ∙ U ∙ I ∙ 1

والتيار سينخفض ​​إلى

I1 = P1 / (√3 ∙ U) = 47000 / (1.73 ∙ 380) = 71.5 أ.

هذا هو التيار النشط عند cosφ = 0.69 منذ ذلك الحين

Ia = I ∙ cosφ = 105 0.69 = 71.5 أ.

في التين. يوضح الشكل 1 تضمين المكثفات لتحسين cosφ.

جهد المكثف Uph = U / √3 = 380 / √3 = 220 فولت.

تيار مغنطة الطور يساوي تيار المغنطة الخطي: IL = I ∙ sinφ = 105 ∙ 0.75 = 79.8 A.

ستكون المقاومة السعوية للمكثف ، والتي يجب أن توفر تيار المغنطة: xC = Uph / IL = 1 / (2 ∙ π ∙ f ∙ C).

لذلك ، سعة المكثف C = IC / (Uph ∙ 2 ∙ π ∙ f) = 79.8 / (220 ∙ 3.14 ∙ 100) = 79.800 / (22 ∙ 3.14) ∙ 10 ^ (- 6) = 1156.4 μF.

يجب توصيل كتلة من المكثفات بسعة إجمالية C = 3 ∙ 1156.4≈3469 μF بمحرك ثلاثي الطور لتحسين عامل القدرة إلى cosφ = 1 وفي نفس الوقت تقليل التيار من 105 إلى 71.5 أ.

إجمالي القدرة التفاعلية المعوضة بواسطة المكثفات ، والتي في حالة عدم وجود المكثفات مأخوذة من الشبكة ، Q = 3 ∙ Uph ∙ IL = 3 ∙ 220 ∙ 79.8≈52668 = 52.66 kvar.

في هذه الحالة ، يستهلك المحرك الطاقة النشطة P1 = 47 كيلو واط فقط من الشبكة.

في التين.يوضح الشكل 2 كتلة من المكثفات متصلة في دلتا ومتصلة بأطراف محرك ثلاثي الطور يتم توصيل لفه أيضًا في دلتا. يعتبر توصيل المكثفات أكثر فائدة من الاتصال الموضح في الشكل. 1 (انظر خاتمة الحساب 2).

أرز. 2.

2. تغذي محطة طاقة صغيرة شبكة ثلاثية الطور بتيار I = 250 A عند جهد الشبكة U = 380 V وعامل طاقة الشبكة cosφ = 0.8. يتم تحسين معامل القدرة من خلال المكثفات المتصلة في دلتا وفقًا للرسم التخطيطي في الشكل. 3. من الضروري تحديد قيمة سعة المكثفات والقدرة التفاعلية المعوضة.

أرز. 3.

القوة الظاهرة S = √3 ∙ U ∙ I = 1.73 ∙ 380 250 = 164.3 كيلو فولت أمبير.

أوجد القوة النشطة عند cosφ = 0.8:

P1 = √3 ∙ U ∙ I ∙ cosφ = S ∙ cosφ≈164.3 ∙ 0.8 = 131.5 W.

يتم تعويض القدرة التفاعلية عند cosφ = 0.8

Q = S ∙ sinφ≈164.3 ∙ 0.6 = 98.6 kvar.

لذلك ، فإن تيار المغنطة الخطي (الشكل 3) IL = I ∙ sinφ = Q / (√3 ∙ U) ≈150 A.

تمغنط (بالسعة) المرحلة الحالية ICph = Q / (3 ∙ U) = 98580 / (3 ∙ 380) = 86.5 A.

يمكن تحديد تيار المكثف بطريقة أخرى عن طريق التيار الممغنط (التفاعلي) في الدائرة:

IL = I ∙ sinφ = 250 0.6 = 150 أ ،

ICph = ILph = IL / √3 = 150 / 1.73 = 86.7 أ.

عند التوصيل في دلتا ، يكون لكل مجموعة من المكثفات جهد 380 فولت وتيار طور ICph = 86.7 أمبير.

أنا = ICf = U / xC = U / (1⁄ (ω ∙ C)) = U ∙ ω ∙ C.

لذلك ، C = IC / (U ∙ 2 ∙ π ∙ f) = 86.7 / (300 ∙ π ∙ 100) = 726 μF.

السعة الإجمالية لبنك المكثف هي C3 = 3 ∙ 726 = 2178 μF.

تتيح المكثفات المتصلة استخدام الطاقة الكاملة لمحطة الطاقة S = 164.3 كيلو فولت أمبير في شكل صافي القدرة.بدون مكثفات التشغيل ، يتم استخدام طاقة نشطة تبلغ 131.5 كيلو وات فقط عند cosφ = 0.8.

تزيد القدرة التفاعلية المعوضة Q = 3 ∙ U ∙ IC = 3 ∙ ω ∙ C ∙ U ^ 2 بما يتناسب مع مربع الجهد. لذلك ، فإن السعة المطلوبة للمكثفات ، وبالتالي تكلفة المكثفات ، تكون أقل لأن الجهد الكهربائي أعلى.

المقاومات r في الشكل. 3 تستخدم لتفريغ المكثفات تدريجيًا عند فصلها عن الشبكة.