Што такое рэактыўная магутнасць? Кампенсацыя рэактыўнай магутнасці. Разлік рэактыўнай магутнасці

У кватэрах і прыватных дамах усталяваны адзін электралічыльнік, па якім вырабляецца разлік аплаты за спажытую энергію. Спрошчана лічыцца, што ў побыце выкарыстоўваецца толькі яе актыўная складнік, хоць гэта не зусім так. Сучаснае жыллё насычана прыладамі, у схемах якіх прысутнічаюць элементы, зрушваецца фазу. Аднак рэактыўная магутнасць, якую спажываюць бытавыя прыборы, непараўнальна менш, чым у прамысловых прадпрыемстваў, таму пры разліку аплаты ёю традыцыйна грэбуюць.

Завод ці фабрыка, кіраўніцтва якіх не сочыць за расходам паразітных токаў, якія праходзяць па ланцуга нагрузкі, наносіць вялікую шкоду энергасістэма рэгіёну і краіны ў цэлым. Цалкам бескарысна награваецца атмасфернае паветра вакол ЛЭП; абмоткі трансфарматараў, устаноўленых у падстанцыях, могуць не вытрымліваць нагрузкі, асабліва ў пікавыя перыяды.

Нагрузка індуктыўная і ёмістная

Калі ўзяць звычайны награвальны прыбор або электрычную лямпачку, то магутнасць, якая змешчана ў адпаведнай надпісы на колбе або таблічцы-шыльдзікам, будзе адпавядаць твору велічынь току, які праходзіць праз гэта прылада, і напружання сеткі (у нас гэта 220 Вольт). Сітуацыя мяняецца, калі прыбор ўтрымлівае трансфарматар, іншыя элементы, якія змяшчаюць шпулькі індуктыўнасці, або кандэнсатары. Гэтыя дэталі валодаюць адмысловымі ўласцівасцямі, графік які праходзіць у іх току адстае або апярэджвае сінусоіду сілкавальнай напругі - іншымі словамі, адбываецца зрух фазы. Ідэальная ёмістная нагрузка зрушвае вектар на -90, а індуктыўная - на +90 градусаў. Магутнасць у гэтым выпадку становіцца вынікам не толькі творы току на напружанне, дадаецца нейкі папраўчы каэфіцыент. Да чаго гэта прыводзіць?

Геаметрычнае адлюстраванне працэсу

Са школьнага курсу геаметрыі ўсім вядома, што гіпатэнуза даўжэй любога з катэт ў прастакутным трыкутніку. Калі актыўная, рэактыўная і поўная магутнасць ўтвараюць яго боку, то токі, спажываныя шпулькай і ёмістасцю, будуць знаходзіцца пад прамым вуглом да рэзістыўнай складнікам, але з напрамкамі ў супрацьлеглыя бакі. Пры складанні (ці, калі заўгодна, адніманні, яны разнознаковые) велічынь сумарны вектар, то ёсць поўная рэактыўная магутнасць, у залежнасці ад таго, які характар нагрузкі пераважае ў схеме, будзе накіраваны ўверх ці ўніз. Паводле яго кірунку можна судзіць, які характар нагрузкі пераважае.

Рэактыўная магутнасць пры вектарным складанні з актыўнай складнікам дасць поўную велічыню спажыванай магутнасці. Яна графічна паказваецца як гіпатэнуза трыкутніка магутнасці. Чым больш гэтая лінія будзе спадзіста размяшчацца ў адносінах да восі абсцыс, тым лепш.

косінус фі

На графіцы відаць, што кут φ ўтвараюць два вектары, поўнай і актыўнай магутнасці. Чым іх велічыні менш адрозніваюцца, тым лепш, але поўнага іх зьліцьця перашкаджае рэактыўная магутнасць, якая лічыцца паразітнай. Чым больш кут, тым вышэй нагрузка на лініі электраперадач, якія павышаюць і паніжальныя трансфарматары сістэмы энергазабеспячэння, і наадварот, чым бліжэй вектара нахіленыя адзін да аднаго, тым менш будуць грэцца драты на ўсім працягу ланцугу. Натуральна, што з гэтай праблемай нешта трэба было рабіць. І рашэнне знайшлося, простае і вытанчанае. Ўзаемная кампенсацыя рэактыўнай магутнасці дазваляе паменшыць кут φ і максімальна наблізіць яго косінус (які таксама называюць каэфіцыентам магутнасці) да адзінкі. Для гэтага варта надтачыць вектар ёмістнай складнікам так, каб дамагчыся рэзанансу токаў, пры якім яны «патушаць» адзін аднаго (у ідэале цалкам, а на практыцы - найбольшым чынам).

Тэорыя і практыка

Усе тэарэтычныя выкладкі маюць каштоўнасць тым большую, чым Дастасавальнае яны на практыцы. Карціна на любым развітым прамысловым прадпрыемстве наступная: вялікая частка электраэнергіі спажываецца рухавікамі (сінхроннымі, асінхроннымі, аднафазнымі, трохфазны) і іншымі машынамі. А бо ёсць яшчэ і трансфарматары. Выснова просты: у рэальных вытворчых умовах пераважае рэактыўная магутнасць індуктыўнага характару. Варта адзначыць, што на прадпрыемствах усталёўваюць не адзін электралічыльнік, як у дамах і кватэрах, а два, адзін з якіх актыўны, а другі - нескладана здагадацца які. І за перарасход дарэмна «ганяюць» па лініях электраперадач энергіі адпаведныя органы бязлітасна штрафуюць, так што адміністрацыя кроўна зацікаўлена ў тым, каб вырабіць разлік рэактыўнай магутнасці і прыняць меры да яе зніжэння. Ясна, што без электрычнай ёмістасці пры вырашэнні гэтай задачы не абысціся.

Кампенсацыя па тэорыі

З прыведзенага графіка цалкам ясна, як дамагчыся змяншэння паразітных токаў аж да поўнага іх ліквідацыі, па меншай меры, тэарэтычна. Для гэтага варта паралельна з індуктыўнай нагрузкай ўключыць кандэнсатар адпаведнай велічыні ёмістасці. Вектары пры складанні дадуць нуль, і застанецца толькі карысная актыўная складнік.

Разлік вырабляецца па формуле:

• C = 1 / (2πFX), дзе X - поўнае рэактыўны супраціў ўсіх уключаных у сетку прылад; F - частата напружання харчавання (у нас - 50 Hz);

Быццам бы - чаго прасцей? Перамнажаць «X» і лік «пі» на 50 ды падзяліць. Аднак усе некалькі складаней.

А як на практыцы?

Формула нескладана, але вызначыць і разлічыць X не так-то проста. Для гэтага трэба ўзяць усе дадзеныя пра прылады, даведацца іх рэактыўны супраціў, прычым у вектарным выглядзе, і ўжо тады ... Насамрэч, ніхто гэтым не займаецца, акрамя студэнтаў на лабараторных работах.

Вызначыць рэактыўную магутнасць можна і інакш, пры дапамозе адмысловага прыбора - фазометра, паказвальнага косінус фі, або параўнаўшы сведчанні ваттметра, амперметра і вальтметра.

Ўскладняецца справа тым, што ва ўмовах рэальнага вытворчага працэсу велічыня нагрузкі пастаянна змяняецца, так як адны машыны ў працэсе працы ўключаюцца, іншыя, наадварот, адключаюцца ад сеткі, як таго патрабуе тэхналагічны рэгламент. Адпаведна, неабходныя сталыя меры па адсочванні сітуацыі. Падчас начных змен працуе асвятленне, зімой у цэхах можа ажыццяўляцца нагрэў паветра, а летам - яго астуджэнне. Так ці інакш, але кампенсацыя рэактыўнай магутнасці вырабляецца на аснове тэарэтычных разлікаў з вялікай доляй практычных замераў cos φ.

Падлучаючы і адключаючы кандэнсатары

Найбольш просты і відавочны спосаб вырашыць праблему - пасадзіць каля фазометра спецыяльнага работніка, які б уключаў або выключаў патрэбную колькасць кандэнсатараў, дамагаючыся мінімальнай велічыні адхіленні стрэлкі ад адзінкі. Так спачатку і рабілі, але практыка паказала, што праславуты чалавечы фактар не заўсёды дазваляе дамагацца патрэбнага эфекту. У любым выпадку кампенсацыя рэактыўнай магутнасці, якая мае часцей за ўсё індуктыўны характар, вырабляецца падключэннем электрычнай ёмістасці адпаведнай велічыні, але рабіць гэта лепш у аўтаматычным рэжыме, інакш нядбайны работнік можа падвесці роднае прадпрыемства пад буйны штраф. Зноў жа, праца гэты кваліфікаваным назваць нельга, аўтаматызацыі ён цалкам паддаецца. Найпростая схема ўключае аптычную электронную пару з выпраменьвальніка і прымача святла. Стрэлка перакрыла мінімальнае значэнне - значыць, трэба дадаць ёмістасці.

Аўтаматыка і інтэлектуальныя алгарытмы

У цяперашні час ёсць сістэмы, якія дазваляюць надзейна ўтрымліваць cos φ ў межах ад 0,9 да 1. Так як падлучэнне кандэнсатараў у іх адбываецца дыскрэтна, то ідэальнага выніку дамагчыся немагчыма, але эканамічны эфект аўтаматычны кампенсатар рэактыўнай магутнасці ўсё роўна дае вельмі добры. У аснове працы гэтага прыбора ляжаць інтэлектуальныя алгарытмы, якія забяспечваюць працу адразу пасля ўключэння, часцей за ўсё нават без дадатковых налад. Тэхналагічныя дасягненні ў галіне вылічальнай тэхнікі дазваляюць дамагацца раўнамернага падлучэння ўсіх прыступак кандэнсатарныя батарэй для таго, каб пазбегнуць дачаснага выхаду са строю адной або двух з іх. Час спрацоўвання таксама мінімізавана, а дадатковыя дроселі зніжаюць велічыню перападу напружання падчас пераходных працэсаў. Сучасны шчыт кіравання харчаваннем прадпрыемства валодае адпаведнай эрганамічнай кампаноўкай, якая стварае ўмовы для хуткай ацэнкі аператарам сітуацыі, а ў выпадку аварыі ці выхаду з ладу ён атрымае неадкладны трывожны сігнал. Кошт такой шафы немалая, але заплаціць за яго стаіць, карысць ён прыносіць.

прылада кампенсатара

Звычайны кампенсатар рэактыўнай магутнасці ўяўляе сабой металічны шафу стандартных памераў з панэллю кантролю і кіравання на асабовай панэлі, звычайна адчынянай. У ніжняй часткі яго размяшчаюцца наборы кандэнсатараў (батарэі). Такое размяшчэнне абумоўлена простым меркаваннем: электрычныя ёмістасці даволі цяжкія, і цалкам лагічна імкненне зрабіць канструкцыю больш устойлівай. У верхняй частцы, на ўзроўні вачэй аператара, знаходзяцца неабходныя кантрольныя прыборы, у тым ліку і фазоуказатель, пры дапамозе якога можна меркаваць аб велічыні каэфіцыента магутнасці. Маецца таксама розная індыкацыя, у тым ліку і аварыйная, органы кіравання (ўключэння і выключэння, пераходу на ручной рэжым і інш.). Ацэнку параўнання паказанняў вымяральных датчыкаў і выпрацоўку кіраўнікоў уздзеянняў (падлучэнне кандэнсатараў патрэбнага наміналу) выконвае схема, асновай якой служыць мікрапрацэсар. Выканаўчыя прылады працуюць хутка і бясшумна, яны, як правіла, пабудаваныя на магутных тырыстараў.

Прыкладны разлік кандэнсатарныя батарэй

На адносна невялікіх прадпрыемствах рэактыўная магутнасць ланцуга можа прыкладна ацэньвацца па колькасці падлучаных прылад з улікам іх фазосдвигающих характарыстык. Так, звычайны асінхронны электрарухавік (галоўны «рабацяга» фабрык і заводаў) пры нагрузцы, роўнай палове яго намінальнай магутнасці, валодае cos φ, роўным 0,73, а люмінесцэнтны свяцільня - 0,5. Параметр кантактнага зварачнага апарата вагаецца ў межах ад 0,8 да 0,9, дугавая печ працуе з косінусам φ, роўным 0,8. Табліцы, якія маюцца ў распараджэнні практычна кожнага галоўнага энергетыка, утрымліваюць звесткі аб практычна ўсіх відах прамысловага абсталявання, і папярэдняя ўстаноўка кампенсацыі рэактыўнай магутнасці можа вырабляцца пры дапамозе іх. Аднак такія дадзеныя служаць толькі базай, на падставе якой неабходна ўносіць карэктывы, дадаючы або адключаючы кандэнсатарныя батарэі.

У маштабах краіны

Можа скласціся ўражанне пра тое, што ўсю клопат пра параметры электрасетак і раўнамернасці нагрузкі на яе дзяржава ўсклалі на фабрыкі, заводы і іншыя прамысловыя прадпрыемствы. Гэта не так. Энергасістэма краіны кантралюе зрух фаз ў агульнадзяржаўным і рэгіянальным маштабе, прама на выхадзе свайго асаблівага тавару з электрастанцый. Іншае пытанне ў тым, што кампенсацыя рэактыўнай складнікам здзяйсняецца не падключэннем кандэнсатарныя батарэй, а іншым метадам. Для забеспячэння якасці адпускаецца спажыўцам энергіі ў ротарных абмотках рэгулюецца ток подмагничивания, што ў сінхронных генератарах ня складае вялікай праблемы.