Wat is reactief vermogen? Compensatie van blindvermogen. Berekening blindvermogen

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

In appartementen en particuliere huizen is één elektrische meter geïnstalleerd, volgens welke de betaling voor verbruikte energie wordt berekend. Simplistisch wordt aangenomen dat alleen de actieve component in het dagelijks leven wordt gebruikt, hoewel dit niet helemaal waar is. Moderne behuizing is verzadigd met apparaten in de circuits waarvan er elementen zijn die de fase verschuiven. Het reactieve vermogen dat wordt verbruikt door huishoudelijke apparaten is echter onvergelijkbaar lager dan dat van industriële ondernemingen, dus het wordt traditioneel verwaarloosd bij het berekenen van betalingen.

Een fabriek of fabriek waarvan het management geen toezicht houdt op het verbruik van parasitaire stromen die door het belastingcircuit gaan, veroorzaakt grote schade aan de energiesystemen van de regio en het land als geheel. Atmosferische lucht rond de krachtoverbrengingslijn warmt volledig nutteloos op; wikkelingen van transformatoren die in onderstations zijn geïnstalleerd, zijn mogelijk niet bestand tegen de belasting, vooral tijdens piekperioden.

Laad inductief en capacitief

Als je een gewoon verwarmingsapparaat of een elektrische gloeilamp neemt, dan is het vermogen aangegeven inde overeenkomstige inscriptie op de kolf of het naamplaatje komt overeen met het product van de waarden van de stroom die door dit apparaat gaat en de netspanning (we hebben 220 volt). De situatie verandert als het apparaat een transformator, andere elementen met inductoren of condensatoren bevat. Deze onderdelen hebben speciale eigenschappen, de grafiek van de stroom die erin vloeit, blijft achter of leidt de sinusoïde van de voedingsspanning - met andere woorden, er treedt een faseverschuiving op. Een ideale capacitieve belasting verschuift de vector met -90 en een inductieve belasting met +90 graden. Vermogen is in dit geval niet alleen het resultaat van het product van stroom en spanning, er wordt ook een bepaalde correctiefactor aan toegevoegd. Waar leidt dit toe?

Geometrische weerspiegeling van het proces

Van de cursus meetkunde op school weet iedereen dat de hypotenusa langer is dan alle benen in een rechthoekige driehoek. Als actief, reactief en schijnbaar vermogen de zijkanten vormen, dan zullen de stromen die worden verbruikt door de spoel en de capaciteit loodrecht op de resistieve component staan, maar met richtingen in tegengestelde richtingen. Bij het optellen (of zo je wilt, aftrekken, ze hebben verschillende tekens) zal de totale vector, dat wil zeggen het totale reactieve vermogen, afhankelijk van het type belasting dat in het circuit heerst, naar boven of naar beneden worden gericht. Aan de hand van zijn richting kan men beoordelen welke aard van de belasting heerst.

Reactief vermogen met vectortoevoeging aan de actieve component geeft de totale hoeveelheid verbruikt vermogen. Het wordt grafisch weergegeven als:de hypotenusa van de machtsdriehoek. Hoe meer deze lijn voorzichtig ten opzichte van de x-as wordt geplaatst, hoe beter.

Cosinus phi

De grafiek laat zien dat de hoek φ wordt gevormd door twee vectoren, volledig en actief vermogen. Hoe minder hun waarden verschillen, hoe beter, maar hun volledige versmelting wordt voorkomen door reactief vermogen, dat als parasitair wordt beschouwd. Hoe groter de hoek, hoe hoger de belasting op hoogspanningslijnen, step-up en step-down transformatoren van het voedingssysteem, en omgekeerd, hoe dichter de vectoren naar elkaar toe hellen, hoe minder de draden door de hele circuit. Aan dit probleem moest natuurlijk iets gedaan worden. En de oplossing werd gevonden, eenvoudig en elegant. Door wederzijdse compensatie van blindvermogen kunt u de hoek φ verkleinen en de cosinus (ook wel arbeidsfactor genoemd) zo dicht mogelijk bij de eenheid brengen. Om dit te doen, verlengt u de vector van de capacitieve component zodanig dat een resonantie van de stromen wordt bereikt, waarbij ze elkaar "uitdoven" (idealiter volledig, maar in de praktijk - in de grootste mate).

Theorie en praktijk

Alle theoretische berekeningen zijn waardevoller naarmate ze meer toepasbaar zijn in de praktijk. Het beeld in elke ontwikkelde industriële onderneming is als volgt: het grootste deel van de elektriciteit wordt verbruikt door motoren (synchroon, asynchroon, enkelfasig, driefasig) en andere machines. Maar er zijn ook transformatoren. De conclusie is eenvoudig: in reële productieomstandigheden overheerst reactief vermogen van inductieve aard. Opgemerkt moet worden dat ondernemingenze installeren niet één elektriciteitsmeter, zoals in huizen en appartementen, maar twee, waarvan er één actief is, en de andere is gemakkelijk te raden welke. En voor de te hoge uitgaven aan energie die tevergeefs door hoogspanningsleidingen wordt "gejaagd", worden de relevante autoriteiten genadeloos beboet, dus de administratie is van vitaal belang in het berekenen van reactief vermogen en het nemen van maatregelen om dit te verminderen. Het is duidelijk dat men bij het oplossen van dit probleem niet zonder elektrische capaciteit kan.

Theorie Compensatie

Uit de bovenstaande grafiek is het vrij duidelijk hoe een vermindering van parasitaire stromen tot hun volledige eliminatie kan worden bereikt, althans theoretisch. Om dit te doen, moet een condensator met de juiste capaciteit parallel worden geschakeld met de inductieve belasting. De vectoren, wanneer ze worden toegevoegd, geven nul, en alleen de bruikbare actieve component blijft over.

Berekening wordt gemaakt volgens de formule:

C=1 / (2πFX), waarbij X de totale reactantie is van alle apparaten in het netwerk; F - frequentie van de voedingsspanning (we hebben - 50 Hz);

Het lijkt erop - wat is makkelijker? Vermenigvuldig "X" en het getal "pi" met 50 en deel. De zaken zijn echter iets gecompliceerder.

Hoe is het in de praktijk?

De formule is eenvoudig, maar het bepalen en berekenen van X is niet zo eenvoudig. Om dit te doen, moet je alle gegevens over de apparaten nemen, hun reactantie achterhalen, en in vectorvorm, en zelfs dan … In feite doet niemand dit, behalve studenten in laboratoriumwerk.

U kunt het reactieve vermogen op een andere manier bepalen, met behulp van een speciaal apparaat - een fasemeter die de cosinus phi aangeeft, of door de metingen van de wattmeter te vergelijken,ampèremeter en voltmeter.

De zaak wordt gecompliceerd door het feit dat in een echt productieproces de belasting voortdurend verandert, aangezien sommige machines tijdens bedrijf worden ingeschakeld, terwijl andere juist zijn losgekoppeld van het netwerk, zoals vereist door de technologische voorschriften. Er zijn dan ook doorlopende maatregelen nodig om de situatie in de gaten te houden. Verlichting werkt tijdens nachtdiensten, in de winter kan de lucht in de werkplaatsen worden verwarmd en in de zomer kan de lucht worden gekoeld. Hoe dan ook, maar blindvermogencompensatie is gebaseerd op theoretische berekeningen met een groot deel van praktische metingen cos φ.

Condensatoren aansluiten en loskoppelen

De gemakkelijkste en meest voor de hand liggende manier om het probleem op te lossen, is door een speciale werker in de buurt van de fasemeter te plaatsen die het vereiste aantal condensatoren in- of uitschakelt, om de minimale afwijking van de pijl van eenheid te bereiken. Dus in eerste instantie deden ze het, maar de praktijk leert dat de beruchte menselijke factor het niet altijd mogelijk maakt om het gewenste effect te bereiken. In ieder geval wordt reactief vermogen, dat meestal inductief van aard is, gecompenseerd door een elektrische capaciteit van de juiste grootte aan te sluiten, maar het is beter om dit automatisch te doen, anders kan een nalatige werknemer zijn eigen onderneming onder een hoge boete brengen. Nogmaals, dit werk kan niet gekwalificeerd worden genoemd, het is behoorlijk vatbaar voor automatisering. Het eenvoudigste schema omvat een optisch elektronenpaar van een lichtzender en een lichtontvanger. De pijl heeft de minimumwaarde bedekt, wat betekent dat u moet optellencapaciteit.

Automatisering en intelligente algoritmen

Momenteel zijn er systemen waarmee u cos φ betrouwbaar in het bereik van 0,9 tot 1 kunt houden. Omdat de condensatoren erin discreet worden aangesloten, is het onmogelijk om een ideaal resultaat te bereiken, maar het automatische reactieve vermogen compensator geeft nog steeds een zeer goed economisch effect. De werking van dit apparaat is gebaseerd op intelligente algoritmen die zorgen voor een onmiddellijke werking na het inschakelen, meestal zelfs zonder extra instellingen. Technologische vooruitgang in computertechnologie maakt het mogelijk om alle fasen van condensatorbanken op uniforme wijze aan te sluiten om voortijdig falen van een of twee ervan te voorkomen. De responstijd wordt ook geminimaliseerd en extra smoorspoelen verminderen de hoeveelheid spanningsval tijdens transiënten. Een modern enterprise power control panel heeft een passende ergonomische lay-out die voorwaarden schept voor de operator om de situatie snel te beoordelen, en in het geval van een ongeval of storing krijgt hij onmiddellijk een alarmsignaal. De prijs van zo'n kast is aanzienlijk, maar het is de moeite waard om ervoor te betalen, het brengt voordelen met zich mee.

Compensatorapparaat

Een conventionele blindvermogencompensator is een metalen kast met standaardafmetingen met een regel- en beheerpaneel op het voorpaneel, meestal geopend. Aan de onderkant bevinden zich sets condensatoren (batterijen). Zo eende locatie is te wijten aan een simpele overweging: de elektrische capaciteiten zijn vrij zwaar en het is vrij logisch om te streven naar een stabielere constructie. In het bovenste gedeelte, ter hoogte van de ogen van de operator, bevinden zich de nodige bedieningsapparaten, waaronder een fase-indicator, waarmee u de grootte van de arbeidsfactor kunt beoordelen. Er zijn ook verschillende indicaties, waaronder noodgevallen, bedieningselementen (aan en uit, overschakelen naar handmatige modus, enz.). De evaluatie van de vergelijking van metingen van meetsensoren en de ontwikkeling van regelacties (aansluitcondensatoren van de vereiste classificatie) worden uitgevoerd door een circuit op basis van een microprocessor. Actuatoren werken snel en stil, ze zijn meestal gebouwd op krachtige thyristors.

Geschatte berekening van condensatorbanken

In relatief kleine installaties kan het reactieve vermogen van een circuit ruwweg worden geschat door het aantal aangesloten apparaten, rekening houdend met hun faseverschuivende kenmerken. Dus een conventionele asynchrone elektromotor (de belangrijkste "harde werker" van fabrieken en fabrieken), met een belasting gelijk aan de helft van het nominale vermogen, heeft een cos φ gelijk aan 0,73 en een fluorescentielamp - 0,5. contactlasmachine varieert van 0, 8 tot 0,9, de boogoven werkt met cosinus φ gelijk aan 0, 8. De tabellen die beschikbaar zijn voor bijna elke hoofdstroomingenieur bevatten informatie over bijna alle soorten industriële apparatuur, en het vooraf instellen van blindvermogencompensatie kan worden klaar om ze te gebruiken. Dergelijke gegevens zijn echterdienen alleen als basis waarop aanpassingen kunnen worden gemaakt door condensatorbanken toe te voegen of te verwijderen.

Nationwide

Je zou de indruk kunnen krijgen dat de staat fabrieken, fabrieken en andere industriële ondernemingen alle zorg heeft toevertrouwd over de parameters van het elektriciteitsnet en de uniformiteit van de belasting ervan. Dit is niet waar. Het energiesysteem van het land regelt de faseverschuiving op nationale en regionale schaal, precies bij de uitgang van zijn speciale product uit elektriciteitscentrales. Een ander probleem is dat de compensatie van de reactieve component niet wordt uitgevoerd door condensatorbanken aan te sluiten, maar op een andere manier. Om de kwaliteit van de aan de verbruikers geleverde energie in de rotorwikkelingen te waarborgen, wordt de biasstroom geregeld, wat bij synchrone generatoren geen groot probleem is.