아파트 및 개인 주택에서 하나소비 된 에너지에 대한 지불을 계산하는 데 사용되는 전기 계량기. 간단히 말해서, 이것이 완전히 사실은 아니지만 일상 생활에서 활성 성분 만 사용한다고 믿어집니다. 현대 가정에는 위상 이동 요소가있는 회로에 장치가 가득합니다. 그러나 가전 제품이 소비하는 무효 전력은 산업 기업과 비교할 수 없을 정도로 적기 때문에 지불을 계산할 때 전통적으로 무시됩니다.
경영진의 감독을받지 않는 공장 또는 공장부하 회로를 통과하는 기생 전류의 소비 뒤에는 지역 및 국가 전체의 전력 시스템에 큰 해를 끼칩니다. 송전선 주변의 대기 공기는 완전히 쓸모 없게 가열됩니다. 변전소에 설치된 변압기 권선은 특히 피크 기간 동안 부하를 견딜 수 없습니다.
유도 성 및 용량 성 부하
기존 난방 장치를 사용하거나전기 전구, 플라스크 또는 명판의 해당 비문에 표시된 전력은이 장치를 통과하는 전류 값과 주 전압 (220 볼트)의 곱에 해당합니다. 장치에 변압기, 인덕터를 포함하는 기타 요소 또는 커패시터가 포함 된 경우 상황이 변경됩니다. 이 부품은 특별한 속성을 가지고 있으며, 그 안에 흐르는 전류 그래프는 공급 전압의 정현파보다 앞이나 뒤떨어집니다. 즉, 위상 편이가 발생합니다. 이상적인 용량 성 부하는 벡터를 -90도, 유도 성 부하는 +90도 이동합니다. 이 경우 전력은 전류와 전압의 결과뿐만 아니라 특정 보정 계수가 추가됩니다. 이것은 무엇으로 이어질까요?
프로세스의 기하학적 반영
학교 기하학 과정에서 모든 사람들은빗변은 직각 삼각형의 다리보다 길다. 활성, 무효 및 피상 전력이 측면을 형성하면 코일 및 커패시턴스에 의해 소비되는 전류는 저항성 구성 요소에 대해 직각이되지만 방향은 반대입니다. 값을 더할 때 (또는 원하는 경우 빼면 다른 부호 임) 총 벡터, 즉 회로에서 우세한 부하의 특성에 따라 총 무효 전력이 위 또는 아래로 향합니다. 방향에 따라 부하의 특성이 우선하는지 판단 할 수 있습니다.
벡터 추가의 무효 전력활성 구성 요소는 전력 소비의 전체 값을 제공합니다. 전력 삼각형의 빗변으로 그래픽으로 표시됩니다. 이 선이 가로축에 대해 부드럽게 위치할수록 좋습니다.
코사인 파이
그래프는 각도 φ가 2로 형성됨을 보여줍니다.벡터, 전체 및 유효 전력. 값이 덜 다를수록 더 좋지만 완전한 융합은 기생으로 간주되는 무효 전력에 의해 방해를받습니다. 각도가 클수록 전력선, 전원 공급 시스템의 승압 및 강압 변압기에 대한 부하가 높아지며, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 벡터가 서로 더 가까울수록 전선이 전체적으로 더 적게 가열됩니다. 회로. 당연히이 문제에 대해 무언가를해야했습니다. 그리고 해결책은 간단하고 우아합니다. 무효 전력의 상호 보상을 통해 각도 φ를 줄이고 코사인 (역률이라고도 함)을 가능한 한 일치에 가깝게 만들 수 있습니다. 이를 위해 용량 성 구성 요소의 벡터는 전류의 공명을 달성 할 수 있도록 길어 져야합니다. 전류 공명은 서로 "소화"됩니다 (이상적으로는 완전하지만 실제로는 가능한 한 많이).
이론과 실습
모든 이론적 계산에는 주제의 가치가 있습니다.실제로 적용 할 수있는 것보다 더 많습니다. 개발 된 산업 기업의 그림은 다음과 같습니다. 대부분의 전기는 모터 (동기, 비동기, 단상, 3 상) 및 기타 기계에서 소비됩니다. 그러나 변압기도 있습니다. 결론은 간단합니다. 실제 생산 조건에서는 유도 성 무효 전력이 우선합니다. 기업은 주택과 아파트 에서처럼 하나의 전기 계량기를 설치하는 것이 아니라 둘 중 하나가 활성 상태이고 다른 하나는 어느 하나를 추측하기 쉽다는 점에 유의해야합니다. 그리고 전력선을 통해 "구동 된"에너지가 헛되이 초과 한 것에 대해 관련 당국은 무자비한 벌금을 물고 있으므로 행정부는 무효 전력을 계산하고이를 줄이기위한 조치를 취하는 데 매우 관심이 있습니다. 이 문제를 해결하는 데 전기 용량 없이는 할 수 없다는 것이 분명합니다.
이론에 의한 보상
위의 그래프에서 달성하는 방법은 매우 분명합니다.최소한 이론적으로는 완전한 제거까지 기생 전류의 감소. 이렇게하려면 해당 커패시턴스의 커패시터를 유도 성 부하와 병렬로 연결해야합니다. 벡터를 추가하면 0이되고 유용한 활성 구성 요소 만 남게됩니다.
계산은 다음 공식에 따라 이루어집니다.
- C = 1 / (2πFX), 여기서 X는 네트워크에 연결된 모든 장치의 총 리액턴스입니다. F는 공급 전압의 주파수입니다 (50Hz).
그것은 것 같습니다-더 쉬운 것은 무엇입니까? "X"와 "pi"에 50을 곱하고 나눕니다. 그러나 모든 것이 다소 복잡합니다.
실제로 어떻게?
공식은 어렵지 않지만 X를 결정하고 계산할 수는 없습니다.너무 간단합니다. 이렇게하려면 장치에 대한 모든 데이터를 가져 와서 리액턴스를 알아 내고 벡터 형태로 찾아야합니다. 그리고 심지어 ... 사실, 실험실 작업을하는 학생을 제외하고는 아무도 이렇게하지 않습니다.
무효 전력은 특수 장치 (코사인 파이를 나타내는 위상 측정기)를 사용하거나 전력계, 전류계 및 전압계의 판독 값을 비교하여 다른 방법으로 결정할 수 있습니다.
이 문제는 실제로생산 공정 중 일부 기계는 작동 중에 켜지고 다른 기계는 기술 규정에 따라 네트워크에서 분리되기 때문에 부하의 값이 지속적으로 변경됩니다. 따라서 상황을 모니터링하기위한 지속적인 조치가 필요합니다. 야간 근무 중에는 조명이 켜져 있고 겨울에는 작업장에서 공기를 데울 수 있으며 여름에는 냉각 할 수 있습니다. 어떤 식 으로든 무효 전력 보상은 cos φ의 실제 측정이 많은 이론적 계산을 기반으로 이루어집니다.
커패시터 연결 및 분리
가장 쉽고 확실한 해결 방법문제는 위상 측정기 근처에 특수 작업자를 두어 필요한 수의 커패시터를 켜거나 끄고 화살표의 최소 편차를 달성하는 것입니다. 이것이 그들이 처음에 한 일이지만, 실제로는 악명 높은 인적 요인이 항상 원하는 효과를 얻을 수있는 것은 아니라는 것을 보여주었습니다. 어쨌든 본질적으로 가장 자주 유도되는 무효 전력의 보상은 적절한 값의 전기 커패시턴스를 연결하여 이루어 지지만 자동 모드에서이를 수행하는 것이 좋습니다. 그렇지 않으면 부주의 한 직원이 자신의 기업을 큰 벌금. 다시 말하지만,이 작업은 적격이라고 할 수 없으며 자동화에 상당히 적합합니다. 가장 간단한 방식은 발광기와 수 광기의 광전자 쌍을 포함합니다. 화살표가 최소값과 겹쳤으므로 컨테이너를 추가해야합니다.
자동화 및 지능형 알고리즘
현재, 허용하는 시스템이 있습니다cos φ를 0.9에서 1 사이의 범위에서 안정적으로 유지하십시오. 커패시터가 개별적으로 연결되어 있기 때문에 이상적인 결과를 얻을 수 없지만 자동 무효 전력 보상기는 여전히 매우 좋은 경제적 효과를 제공합니다. 이 장치의 작동은 대부분 추가 설정 없이도 전원을 켠 직후 작동을 보장하는 지능형 알고리즘을 기반으로합니다. 컴퓨터 기술 분야의 기술 발전으로 인해 커패시터 뱅크의 모든 단계를 균일하게 연결하여 하나 또는 두 개의 조기 고장을 방지 할 수 있습니다. 응답 시간도 최소화되고 추가 초크는 과도 상태에서 전압 강하의 크기를 줄입니다. 기업의 현대식 전원 제어 패널에는 적절한 인체 공학적 레이아웃이있어 운영자가 상황을 신속하게 평가할 수있는 조건을 생성하고 사고 나 고장이 발생하면 즉시 경보 신호를 받게됩니다. 그러한 캐비닛의 가격은 상당하지만 지불 할 가치가 있으며 유용합니다.
보상기 장치
기존 무효 전력 보상기일반적으로 열 수있는 전면 패널에 제어판이있는 표준 치수의 금속 캐비닛입니다. 하단에는 커패시터 세트 (배터리)가 있습니다. 이 배열은 단순한 고려 사항 때문입니다. 전기 컨테이너는 상당히 무겁고 구조를보다 안정적으로 만들기 위해 노력하는 것이 매우 논리적입니다. 상부에는 운전자의 눈높이에 위상 표시기를 포함하여 역률의 값을 판단 할 수있는 필요한 제어 장치가 있습니다. 비상, 제어 (켜기 및 끄기, 수동 모드로 전환 등)를 포함한 다양한 표시도 있습니다. 측정 센서의 판독 값 비교 평가와 제어 동작 개발 (필요한 정격의 커패시터 연결)은 마이크로 프로세서 기반 회로에 의해 수행됩니다. 액추에이터는 빠르고 조용하게 작동하며 일반적으로 강력한 사이리스터를 기반으로합니다.
커패시터 뱅크의 대략적인 계산
상대적으로 소규모 기업에서 제트기는회로의 전력은 위상 편이 특성을 고려하여 연결된 장치의 수로 대략적으로 추정 할 수 있습니다. 따라서 정격 전력의 절반에 해당하는 부하를 가진 일반 비동기 전기 모터 (공장과 공장의 주된 "열심히 일하는 사람")는 0.73과 같은 cos φ와 형광등-0.5를 갖습니다. 접촉 용접기의 매개 변수 범위는 0.8 ~ 0.9이며 아크로는 0.8과 동일한 코사인 φ로 작동합니다. 거의 모든 최고 전력 엔지니어가 사용할 수있는 표에는 거의 모든 유형의 산업 장비에 대한 정보가 포함되어 있으며 무효 전력 보상의 사전 설정은이를 통해 수행 할 수 있습니다. 그러나 이러한 데이터는 커패시터 뱅크를 추가하거나 분리하여 조정해야하는 기준으로 만 사용됩니다.
전국
모든 관심이전력망의 매개 변수와 부하의 균일 성, 국가 할당 공장, 공장 및 기타 산업 기업. 이것은 사실이 아닙니다. 국가의 에너지 시스템은 발전소에서 특수 제품이 나올 때 바로 국가 및 지역 규모의 위상 변화를 제어합니다. 또 다른 문제는 반응 성분의 보상이 커패시터 뱅크를 연결하는 것이 아니라 다른 방법으로 수행된다는 것입니다. 소비자에게 공급되는 에너지의 품질을 보장하기 위해 바이어스 전류가 로터 권선에서 조절되며 이는 동기식 발전기에서 큰 문제가 아닙니다.
