زيادة معامل القدرة في دوائر التيار الجيبية

معظم المستهلكين الحديثين للطاقة الكهربائية لديهم طبيعة استقرائية للحمل ، والتي تتخلف تياراتها عن جهد المنبع. لذلك بالنسبة للمحركات الحثية ، محولات, آلة لحام والتيار التفاعلي الآخر مطلوب لإنشاء مجال مغناطيسي دوار في الآلات الكهربائية وتدفق مغناطيسي متناوب في المحولات.

تعتمد القوة النشطة لهؤلاء المستهلكين عند القيم المعطاة للتيار والجهد على cosφ:

P = UICosφ ، I = P / UCosφ

يؤدي انخفاض عامل القدرة إلى زيادة التيار.

جيب التمام فاي يتم تقليله بشكل كبير بشكل خاص عندما تكون المحركات والمحولات في وضع الخمول أو تحت حمولة ثقيلة. إذا كانت الشبكة بها تيار تفاعلي ، فلن يتم استخدام طاقة المولد والمحطات الفرعية والشبكات بالكامل. مع انخفاض cosφ ، فإنها تزيد بشكل ملحوظ فقدان الطاقة لتسخين الأسلاك والملفات للأجهزة الكهربائية.

على سبيل المثال ، إذا ظلت القوة الحقيقية ثابتة ، يتم تزويدها بتيار 100 A عند cosφ = 1 ، ثم مع تناقص cosφ إلى 0.8 ونفس القوة ، يزداد التيار في الشبكة بمقدار 1.25 مرة (I = Inetwork x cosφ ، Azac = Aza / cosφ).

خسائر في أسلاك شبكة التدفئة ولفائف المولد (المحول) Pload = I2nets x Rnets تتناسب مع مربع التيار ، أي أنها تزيد بمقدار 1.252 = 1.56 مرة.

عند cosφ = 0.5 ، فإن التيار في الشبكة بنفس القوة النشطة يساوي 100 / 0.5 = 200 ألف ، وتزداد الخسائر في الشبكة بمقدار 4 مرات (!). انه ينمو خسائر جهد الشبكةمما يعطل التشغيل العادي للمستخدمين الآخرين.

يقوم عداد المستخدم في جميع الحالات بالإبلاغ عن نفس مقدار الطاقة النشطة المستهلكة لكل وحدة زمنية ، ولكن في الحالة الثانية ، يغذي المولد الشبكة بتيار أكبر مرتين من الأول. لا يتم تحديد حمل المولد (الوضع الحراري) من خلال الطاقة النشطة للمستهلكين ، ولكن من خلال إجمالي الطاقة في كيلو فولت أمبير ، أي ناتج الجهد بواسطة التيارتتدفق من خلال الملفات.

إذا أشرنا إلى مقاومة أسلاك الخط Rl ، فيمكن تحديد فقد الطاقة فيها على النحو التالي:

لذلك ، كلما زاد حجم المستخدم ، قل فقدان الطاقة في الخط وأقل تكلفة نقل الكهرباء.

يوضح عامل الطاقة كيفية استخدام الطاقة المقدرة للمصدر. لذلك ، لتزويد جهاز الاستقبال 1000 كيلو واط عند φ = 0.5 ، يجب أن تكون طاقة المولد S = P / cosφ = 1000 / 0.5 = 2000 كيلو فولت أمبير ، وعند cosφ = 1 C = 1000 كيلو فولت أمبير.

لذلك ، فإن زيادة معامل القدرة يزيد من استخدام الطاقة للمولدات.

لزيادة معامل القدرة (cosφ) تستخدم التركيبات الكهربائية تعويض القوة التفاعلية.

يمكن تحقيق زيادة عامل القدرة (تقليل زاوية φ - تحول الطور للتيار والجهد) بالطرق التالية:

1) استبدال المحركات ذات التحميل الخفيف بمحركات منخفضة الطاقة ،

2) تحت الجهد

3) فصل المحركات الخاملة والمحولات ،

4) إدراج أجهزة تعويضية خاصة في الشبكة وهي مولدات التيار الرائد (السعوي).

لهذا الغرض ، تم تركيب المعوضات المتزامنة - وهي محركات كهربائية متزامنة مفرطة الإثارة - بشكل خاص في المحطات الفرعية الإقليمية القوية.

المعوضات المتزامنة

لزيادة كفاءة محطات توليد الطاقة ، يتم توصيل بنوك المكثفات الأكثر استخدامًا بالتوازي مع الحمل الاستقرائي (الشكل 2 أ).

أرز. 2 تشغيل المكثفات لتعويض القدرة التفاعلية: أ - الدائرة ، ب ، ج - المخططات المتجهة

لتعويض cosφ في التركيبات الكهربائية التي تصل إلى عدة مئات من kVA يتم استخدامها مكثفات جيب التمام… يتم إنتاجها لجهود من 0.22 إلى 10 كيلو فولت.

يمكن تحديد سعة المكثف المطلوب لزيادة cosφ من القيمة الحالية cosφ1 إلى cosφ2 المطلوب من الرسم التخطيطي (الشكل 2 ب ، ج).

عند إنشاء مخطط متجه ، يتم أخذ متجه جهد المصدر كمتجه أولي. إذا كان الحمل استقرائيًا ، فإن المتجه الحالي Az1 يتخلف عن زاوية متجه الجهد φ1Aza يتزامن في الاتجاه مع الجهد ، ويتأخر المكون التفاعلي لـ Azp الحالي بمقدار 90 درجة (الشكل 2 ب).

بعد توصيل بنك المكثف بالمستخدم ، يتم تحديد Az الحالي كمجموع هندسي للمتجهات Az1 و Az ° C ... في هذه الحالة ، يسبق متجه التيار السعوي متجه الجهد بمقدار 90 درجة (الشكل 2 ، ج) . يوضح هذا الرسم البياني المتجه φ2 <1 ، أي بعد تشغيل المكثف ، يزداد معامل القدرة من cosφ1 إلى cosφ2

يمكن حساب سعة المكثف باستخدام مخطط متجه للتيارات (الشكل 2 ج) Ic = azp1 - Azr = Aza tgφ1 - Aza tgφ2 = CU

بالنظر إلى أن P = UI ، نكتب سعة المكثف C = (I / ωU) NS (tgφ1 - tgφ2) = (P / ωU2) NS (tgφ1 - tgφ2).

من الناحية العملية ، عادةً ما يتم زيادة عامل القدرة ليس إلى 1.0 ، ولكن إلى 0.90 - 0.95 ، لأن التعويض الكامل يتطلب تركيبًا إضافيًا للمكثفات ، والذي غالبًا ما يكون غير مبرر اقتصاديًا.