In appartementen en particuliere huizen eenelektrische meter, die wordt gebruikt om de betaling voor de verbruikte energie te berekenen. Simpel gezegd wordt aangenomen dat alleen het actieve bestanddeel in het dagelijks leven wordt gebruikt, hoewel dit niet helemaal waar is. Moderne woning staat vol met apparaten, in de circuits waarvan er faseverschuivende elementen zijn. Het reactieve vermogen dat door huishoudelijke apparaten wordt verbruikt, is echter onvergelijkbaar lager dan dat van industriële ondernemingen, en daarom wordt het bij de berekening van de betaling traditioneel verwaarloosd.
Een plant of fabriek die niet onder toezicht staat van het managementachter het verbruik van parasitaire stromen die door het belastingscircuit gaan, veroorzaakt het grote schade aan de energiesystemen van de regio en het land als geheel. De atmosferische lucht rond de krachtoverbrengingsleiding warmt volledig nutteloos op; transformatorwikkelingen die in onderstations zijn geïnstalleerd, zijn mogelijk niet bestand tegen belastingen, vooral tijdens piekperioden.
Inductieve en capacitieve belastingen
Als u een conventioneel verwarmingsapparaat neemt ofeen elektrische gloeilamp, dan komt het vermogen dat wordt aangegeven in de overeenkomstige inscriptie op de lamp of het naamplaatje 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 bevat, andere elementen met inductoren of condensatoren. Deze onderdelen hebben bijzondere eigenschappen, de grafiek van de stroom die erin vloeit blijft achter of voor op de sinusoïde van de voedingsspanning - met andere woorden, er treedt een faseverschuiving op. Een ideale capacitieve belasting verschuift de vector met -90 graden en een inductieve belasting met +90 graden. Vermogen wordt in dit geval het resultaat van niet alleen het product van stroom en spanning, er wordt een bepaalde correctiefactor toegevoegd. Waar leidt dit toe?
Geometrische procesreflectie
Van de schoolmeetkundecursus weet iedereen datde hypotenusa is langer dan alle benen in een rechthoekige driehoek. Als het actieve, reactieve en schijnbare vermogen zijn zijden vormen, zullen de stromen die worden verbruikt door de spoel en de capaciteit loodrecht staan op de weerstandscomponent, maar met richtingen in tegengestelde richtingen. Bij het optellen (of, als u wilt, aftrekken, ze hebben verschillende tekens) waarden, zal de totale vector, dat wil zeggen het totale reactieve vermogen, afhankelijk van de aard van de belasting in het circuit, omhoog of omlaag worden gericht. Door zijn richting kan men beoordelen welke aard van de last de overhand heeft.
Reactief vermogen in vector-optelling metde actieve component geeft de volledige waarde van het stroomverbruik weer. Het wordt grafisch weergegeven als de hypotenusa van de machtsdriehoek. Hoe meer deze lijn zachtjes wordt geplaatst ten opzichte van de abscis-as, hoe beter.
Cosinus phi
De grafiek laat zien dat de hoek φ wordt gevormd door tweevector, volledig en actief vermogen. Hoe minder hun waarden verschillen, hoe beter, maar hun volledige fusie wordt belemmerd door reactief vermogen, dat als parasitair wordt beschouwd. Hoe groter de hoek, hoe hoger de belasting van de voedingskabels, step-up en step-down transformatoren van het voedingssysteem en vice versa, hoe dichter de vectoren naar elkaar toe hellen, hoe minder de draden zullen opwarmen langs de hele lengte van het circuit. Uiteraard moest er iets aan dit probleem worden gedaan. En de oplossing werd gevonden, eenvoudig en elegant. Met wederzijdse compensatie van blindvermogen kunt u de hoek φ verkleinen en de cosinus (ook wel arbeidsfactor genoemd) zo dicht mogelijk bij de eenheid brengen. Hiervoor moet de vector van de capacitieve component worden verlengd om een resonantie van de stromen te bereiken, waarbij ze elkaar "doven" (idealiter volledig, maar in de praktijk - op de grootste manier).
Theorie en praktijk
Alle theoretische berekeningen hebben de waarde van onderwerpenmeer dan ze in de praktijk van toepassing zijn. Het beeld bij elke ontwikkelde industriële onderneming is als volgt: de meeste elektriciteit wordt verbruikt door motoren (synchroon, asynchroon, enkelfasig, driefasig) en andere machines. Maar er zijn ook transformatoren. De conclusie is simpel: in reële productieomstandigheden heerst inductief reactief vermogen. Opgemerkt moet worden dat bedrijven niet één elektrische meter installeren, zoals in huizen en appartementen, maar twee, waarvan er één actief is en de andere gemakkelijk te raden is welke. En de relevante autoriteiten worden genadeloos beboet voor het tevergeefs overschrijden van de energie die via hoogspanningslijnen wordt "aangedreven", dus de administratie is van vitaal belang in het berekenen van blindvermogen en het nemen van maatregelen om het te verminderen. Het is duidelijk dat men niet zonder elektrische capaciteit kan om dit probleem op te lossen.
Vergoeding per theorie
Uit de bovenstaande grafiek is vrij duidelijk hoe te bereikenvermindering van parasitaire stromen tot hun volledige eliminatie, althans in theorie. Sluit hiervoor parallel aan de inductieve belasting een condensator aan met de overeenkomstige capaciteitswaarde. De vectoren, wanneer ze worden toegevoegd, geven nul, en alleen de nuttige actieve component blijft over.
De berekening wordt gemaakt volgens de formule:
- C = 1 / (2πFX), waarbij X de totale reactantie is van alle apparaten die op het netwerk zijn aangesloten; F is de frequentie van de voedingsspanning (we hebben 50 Hz);
Het lijkt te zijn - wat is gemakkelijker? Vermenigvuldig "X" en "pi" met 50 en deel. Alles is echter iets gecompliceerder.
Hoe in de praktijk?
De formule is eenvoudig, maar het is niet mogelijk om X te bepalen en te berekenenzo simpel. 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.
Het is mogelijk om het reactieve vermogen op een andere manier te bepalen, met behulp van een speciaal apparaat - een fasemeter die de cosinus phi aangeeft, of door de metingen van een wattmeter, ampèremeter en voltmeter te vergelijken.
De zaak wordt gecompliceerd door het feit dat in het echtvan het productieproces verandert de waarde van de belasting voortdurend, omdat sommige machines tijdens het gebruik worden ingeschakeld, andere juist losgekoppeld van het netwerk, zoals vereist door de technologische voorschriften. Dienovereenkomstig zijn doorlopende maatregelen nodig om de situatie te volgen. Tijdens nachtdiensten is de verlichting aan, in de winter kan in de werkplaatsen de lucht verwarmd worden en in de zomer kan deze gekoeld worden. Hoe dan ook, maar de blindvermogencompensatie is gebaseerd op theoretische berekeningen met een groot aandeel praktische metingen van cos φ.
Condensatoren aansluiten en loskoppelen
De gemakkelijkste en meest voor de hand liggende manier om op te lossenhet probleem is om een speciale werknemer in de buurt van de fasemeter te plaatsen, die het vereiste aantal condensatoren aan of uit zou zetten en zo de minimale afwijking van de pijl van één zou bereiken. Dit is wat ze in eerste instantie deden, maar de praktijk leert dat de beruchte menselijke factor het niet altijd mogelijk maakt om het gewenste effect te bereiken. In elk geval wordt compensatie voor blindvermogen, dat meestal inductief van aard is, gemaakt door een elektrische capaciteit van een geschikte waarde aan te sluiten, maar het is beter om dit in de automatische modus te doen, anders kan een nalatige werknemer zijn eigen onderneming onderbrengen een grote boete. Nogmaals, dit werk kan niet gekwalificeerd worden genoemd, het is redelijk vatbaar voor automatisering. Het eenvoudigste schema omvat een optisch elektronenpaar van een lichtzender en een lichtontvanger. De pijl heeft de minimumwaarde overlapt, wat betekent dat u containers moet toevoegen.
Automatisering en intelligente algoritmen
Momenteel zijn er systemen die dit toestaanom de cos φ betrouwbaar in het bereik van 0,9 tot 1 te houden. Aangezien de condensatoren er discreet in zijn aangesloten, is het onmogelijk om een ideaal resultaat te bereiken, maar de automatische blindvermogencompensator geeft nog steeds een zeer goed economisch effect. De werking van dit apparaat is gebaseerd op intelligente algoritmen die ervoor zorgen dat het apparaat onmiddellijk na het inschakelen werkt, meestal zelfs zonder aanvullende instellingen. Technologische vooruitgang in computertechnologie maakt het mogelijk om een uniforme verbinding van alle stadia van condensatorbanken te bereiken om voortijdige uitval van een of twee ervan te voorkomen. Reactietijden worden ook geminimaliseerd en extra smoorspoelen verminderen de spanningsval tijdens transiënten. Het moderne vermogenscontrolepaneel van de onderneming heeft een overeenkomstige ergonomische lay-out, die voorwaarden creëert voor de operator om de situatie snel te beoordelen en bij een ongeval of storing onmiddellijk een alarmsignaal ontvangt. De prijs van zo'n kast is aanzienlijk, maar het is de moeite waard ervoor te betalen, het is nuttig.
Compensator apparaat
Conventionele blindvermogencompensatoris een metalen kast met standaardafmetingen met een bedieningspaneel op het voorpaneel, meestal te openen. In het onderste deel bevinden zich sets condensatoren (batterijen). Deze opstelling is het gevolg van een simpele overweging: de elektrische containers zijn behoorlijk zwaar en het is heel logisch om ernaar te streven de structuur stabieler te maken. In het bovenste deel, ter hoogte van de ogen van de operator, bevinden zich de nodige bedieningsapparaten, waaronder de fase-indicator, waarmee men de waarde van de arbeidsfactor kan beoordelen. Er zijn ook verschillende indicaties, waaronder noodbediening, bedieningselementen (in- en uitschakelen, schakelen naar handmatige modus, enz.). De evaluatie van de vergelijking van de meetwaarden van de meetsensoren en de ontwikkeling van regelacties (aansluiting van condensatoren met de vereiste classificatie) wordt 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 ondernemingen is de jethet vermogen van het circuit kan ruwweg worden geschat op basis van het aantal aangesloten apparaten, rekening houdend met hun faseverschuivingskarakteristieken. Dus een gewone asynchrone elektromotor (de belangrijkste "harde werker" van fabrieken en fabrieken), met een belasting die gelijk is aan de helft van het nominale vermogen, heeft een cos φ gelijk aan 0,73, en een fluorescentielamp - 0,5. De parameter van de contactlasmachine varieert van 0,8 tot 0,9, de boogoven werkt met een cosinus φ gelijk aan 0,8. De tabellen die voor bijna elke hoofdingenieur beschikbaar zijn, bevatten informatie over bijna alle soorten industriële apparatuur, en de voorlopige installatie van blindvermogencompensatie kan ermee worden gedaan. Dergelijke gegevens dienen echter alleen als basis op basis waarvan het nodig is om aanpassingen te doen door condensatorbanken toe te voegen of te ontkoppelen.
Landelijk
U krijgt misschien de indruk dat alle zorgover de parameters van elektriciteitsnetten en de uniformiteit van de belasting erop, de door de staat toegewezen fabrieken, fabrieken en andere industriële ondernemingen. Dit is niet waar. Het energiesysteem van het land regelt de faseverschuiving op nationale en regionale schaal, precies bij het verlaten van zijn speciale product uit energiecentrales. Een ander probleem is dat de compensatie van de reactieve component niet wordt uitgevoerd door condensatorbanken aan te sluiten, maar door een andere methode. Om de kwaliteit van de aan de verbruikers geleverde energie te waarborgen, wordt de biasstroom geregeld in de rotorwikkelingen, wat bij synchrone generatoren geen groot probleem is.
