Jeden je inštalovaný v bytoch a súkromných domochelektromer slúžiaci na výpočet platieb za spotrebovanú energiu. Jednoducho sa verí, že v každodennom živote sa používa iba jeho aktívna zložka, aj keď to nie je úplne pravda. Moderné domácnosti sú plné zariadení, ktorých obvody obsahujú prvky s fázovým posunom. Jalová energia spotrebovaná domácimi spotrebičmi je však neporovnateľne menšia ako v priemyselných podnikoch, preto sa pri výpočte platieb tradične zanedbáva.
Závod alebo továreň, ktorej vedenie nemonitorujev dôsledku spotreby parazitných prúdov prechádzajúcich zaťažovacím obvodom spôsobuje veľké škody energetickým systémom regiónu a krajiny ako celku. Atmosférický vzduch okolo elektrického vedenia sa úplne zbytočne zohrieva; Vinutia transformátorov inštalovaných v rozvodniach nemusia byť schopné vydržať zaťaženie, najmä počas špičkových období.
Indukčná a kapacitná záťaž
Ak si vezmete bežné vykurovacie zariadenie respelektrickej žiarovky, potom výkon uvedený v príslušnom nápise na žiarovke alebo štítku bude zodpovedať súčinu prúdu prechádzajúceho týmto zariadením a sieťového napätia (pre nás je to 220 voltov). Situácia sa zmení, ak zariadenie obsahuje transformátor, iné prvky obsahujúce tlmivky alebo kondenzátory. Tieto časti majú špeciálne vlastnosti, graf prúdu, ktorý v nich tečie, zaostáva alebo posúva sínusoidu napájacieho napätia - inými slovami, dochádza k fázovému posunu. Ideálne kapacitné zaťaženie posunie vektor o -90 stupňov a indukčné zaťaženie ho posunie o +90 stupňov. Výkon je v tomto prípade výsledkom nielen súčinu prúdu a napätia, ale pridáva sa určitý korekčný faktor. K čomu to vedie?
Geometrický odraz procesu
Každý to vie zo školského kurzu geometriePrepona je dlhšia ako ktorákoľvek z nôh v pravouhlom trojuholníku. Ak aktívny, jalový a zdanlivý výkon tvoria jeho strany, potom prúdy spotrebované cievkou a kondenzátorom budú v pravom uhle k odporovej zložke, ale so smermi v opačných smeroch. Pri sčítaní (alebo, ak chcete, odčítaní, sú opačného znamienka) veličín bude celkový vektor, teda celkový jalový výkon, podľa toho, aký charakter záťaže v obvode prevláda, smerovať nahor alebo nadol. Podľa jeho smeru možno posúdiť, ktorý charakter zaťaženia prevláda.
Jalový výkon s vektorovým pridaním saktívny komponent poskytne celé množstvo spotrebovanej energie. Je graficky znázornená ako prepona mocninového trojuholníka. Čím plochejšia je táto čiara vo vzťahu k osi x, tým lepšie.
Kosínus phi
Z grafu vyplýva, že uhol φ tvoria dvavektorový, celkový a činný výkon. Čím menej sa ich hodnoty líšia, tým lepšie, ale ich úplnému splynutiu bráni reaktívna sila, ktorá sa považuje za parazitickú. Čím väčší je uhol, tým vyššie je zaťaženie elektrických vedení, stupňových a znižovacích transformátorov napájacieho systému a naopak, čím bližšie sú k sebe vektory naklonené, tým menej sa vodiče zahrejú pozdĺž po celej dĺžke okruhu. Prirodzene, s týmto problémom bolo potrebné niečo urobiť. A našlo sa riešenie, jednoduché a elegantné. Vzájomná kompenzácia jalového výkonu umožňuje zmenšiť uhol φ a priblížiť jeho kosínus (ktorý sa nazýva aj účinník) čo najbližšie k jednote. Na to je potrebné predĺžiť vektor kapacitnej zložky tak, aby sa dosiahla rezonancia prúdov, pri ktorej sa navzájom „zrušia“ (ideálne úplne, ale v praxi - v najväčšej miere).
Teória a prax
Všetky teoretické výpočty majú svoju hodnotučím väčšie, tým sú v praxi použiteľnejšie. Obrázok v každom rozvinutom priemyselnom podniku je nasledovný: väčšinu elektriny spotrebúvajú motory (synchrónne, asynchrónne, jednofázové, trojfázové) a iné stroje. Existujú však aj transformátory. Záver je jednoduchý: v reálnych výrobných podmienkach prevláda indukčný jalový výkon. Treba poznamenať, že podniky neinštalujú jeden elektromer, ako v domoch a bytoch, ale dva, z ktorých jeden je aktívny a druhý - je ľahké uhádnuť, ktorý z nich. A príslušné orgány nemilosrdne pokutujú nadmernú spotrebu energie, ktorá márne „poháňa“ elektrickými vedeniami, takže administratíva má zásadný záujem o výpočet jalového výkonu a prijatie opatrení na jeho zníženie. Je jasné, že bez elektrickej kapacity nie je možné vyriešiť tento problém.
Kompenzácia podľa teórie
Z vyššie uvedeného grafu je celkom jasné, ako to dosiahnuťzníženie parazitných prúdov až po ich úplnú elimináciu, aspoň teoreticky. Aby ste to dosiahli, mali by ste paralelne s indukčnou záťažou pripojiť kondenzátor s príslušnou kapacitou. Po pridaní vektorov bude nula a zostane iba užitočná aktívna zložka.
Výpočet sa vykonáva pomocou vzorca:
- C = 1 / (2πFX), kde X je celková reaktancia všetkých zariadení pripojených k sieti; F – frekvencia napájacieho napätia (máme 50 Hz);
Zdá sa, že - čo môže byť jednoduchšie? Vynásobte „X“ a „pi“ 50 a rozdeľte. Všetko je však o niečo komplikovanejšie.
A čo v praxi?
Vzorec je jednoduchý, ale určenie a výpočet X nieje to také jednoduché. Na to je potrebné zobrať všetky údaje o zariadeniach, zistiť ich reaktanciu a vo vektorovej forme a potom... V skutočnosti to nerobí nikto, okrem študentov pri laboratórnych prácach.
Jalový výkon možno určiť iným spôsobom pomocou špeciálneho zariadenia - fázového merača, ktorý indikuje kosínus phi, alebo porovnaním údajov wattmetra, ampérmetra a voltmetra.
Vec je komplikovaná tým, že v reálnych podmienkachPočas výrobného procesu sa hodnota zaťaženia neustále mení, pretože niektoré stroje sú počas prevádzky zapnuté, iné sú naopak odpojené od siete, ako to vyžadujú technologické predpisy. Preto sú potrebné neustále opatrenia na monitorovanie situácie. Počas nočných zmien je zapnuté osvetlenie, v zime sa dá vzduch v dielňach ohrievať a v lete chladiť. Tak či onak, kompenzácia jalového výkonu sa vykonáva na základe teoretických výpočtov s veľkým podielom praktických meraní cos φ.
Pripojenie a odpojenie kondenzátorov
Najjednoduchší a najzrejmejší spôsob riešeniaProblémom je umiestniť do blízkosti fázového merača špeciálneho pracovníka, ktorý by zapínal alebo vypínal potrebný počet kondenzátorov, čím by sa dosiahla minimálna odchýlka ihly od jednoty. Spočiatku to robili, ale prax ukázala, že notoricky známy ľudský faktor nie vždy umožňuje dosiahnuť požadovaný účinok. V každom prípade kompenzácia jalového výkonu, ktorá je najčastejšie induktívnej povahy, sa vykonáva pripojením elektrickej kapacity vhodnej veľkosti, ale je lepšie to urobiť v automatickom režime, inak môže neopatrný zamestnanec podrobiť svojej podniku na vysokú pokutu. Túto prácu opäť nemožno nazvať kvalifikovanou, je celkom prístupná automatizácii. Najjednoduchší obvod obsahuje optický elektrónový pár svetelného žiariča a svetelného prijímača. Šípka prekročila minimálnu hodnotu, čo znamená, že musíte pridať kapacitu.
Automatizácia a inteligentné algoritmy
V súčasnosti existujú systémy, ktoré to umožňujúspoľahlivo udržujú cos φ v rozsahu od 0,9 do 1. Keďže kondenzátory sú zapojené diskrétne, nie je možné dosiahnuť ideálny výsledok, ale ekonomický efekt automatického kompenzátora jalového výkonu je stále veľmi dobrý. Prevádzka tohto zariadenia je založená na inteligentných algoritmoch, ktoré zabezpečujú prevádzku ihneď po zapnutí, najčastejšie aj bez dodatočných nastavení. Technologický pokrok vo výpočtovej technike umožňuje dosiahnuť jednotné spojenie všetkých stupňov kondenzátorových bánk, aby sa predišlo predčasnému zlyhaniu jedného alebo dvoch z nich. Časy odozvy sú tiež minimalizované a dodatočné tlmivky znižujú veľkosť poklesu napätia počas prechodových javov. Moderná podniková energetická ústredňa má vhodné ergonomické usporiadanie, ktoré operátorovi vytvára podmienky na rýchle vyhodnotenie situácie a v prípade havárie alebo poruchy dostane okamžitý poplachový signál. Cena takejto skrinky je značná, ale oplatí sa za ňu zaplatiť, prináša výhody.
Kompenzačné zariadenie
Konvenčný kompenzátor jalového výkonuje kovová skrinka štandardných rozmerov s ovládacím panelom na prednom paneli, zvyčajne otvárateľná. V jeho spodnej časti sú sady kondenzátorov (batérií). Toto usporiadanie je spôsobené jednoduchou úvahou: elektrické kontajnery sú dosť ťažké a je celkom logické snažiť sa, aby bola konštrukcia stabilnejšia. V hornej časti v úrovni očí operátora sú potrebné ovládacie zariadenia vrátane indikátora fázy, pomocou ktorého môžete posúdiť hodnotu účinníka. Nechýbajú ani rôzne indikácie, vrátane núdzových, ovládacie prvky (zapnutie a vypnutie, prepnutie do manuálneho režimu atď.). Porovnanie údajov z meracích snímačov a vývoj riadiacich akcií (pripojenie kondenzátorov požadovanej hodnoty) posudzuje obvod na báze mikroprocesora. Akčné členy pracujú rýchlo a ticho, zvyčajne sú postavené na výkonných tyristoroch.
Približný výpočet kondenzátorových bánk
V relatívne malých podnikoch reaktívnyVýkon obvodu možno zhruba odhadnúť podľa počtu pripojených zariadení, berúc do úvahy ich charakteristiky fázového posunu. Bežný asynchrónny elektromotor (hlavný „tvrdý pracovník“ tovární a závodov) pri zaťažení rovnajúcom sa polovici jeho menovitého výkonu má teda cos φ rovný 0,73 a žiarivka - 0,5. Parameter odporového zváracieho stroja sa pohybuje od 0,8 do 0,9, oblúková pec pracuje s kosínusom φ rovným 0,8. Tabuľky, ktoré má k dispozícii takmer každý hlavný energetik, obsahujú informácie o takmer všetkých typoch priemyselných zariadení a možno pomocou nich vykonať predbežnú inštaláciu kompenzácie jalového výkonu. Takéto údaje však slúžia len ako základ, z ktorého je potrebné vykonať úpravy pridaním alebo odstránením kondenzátorových bánk.
Celoštátne
Môžete nadobudnúť dojem, že všetka starostlivosťŠtát zveril továrňam, továrňam a iným priemyselným podnikom zodpovednosť za stanovenie parametrov elektrických sietí a rovnomernosť ich zaťaženia. Toto je nesprávne. Energetický systém krajiny riadi fázové posuny v celoštátnom a regionálnom meradle priamo pri výstupe svojho špeciálneho produktu z elektrární. Ďalšou otázkou je, že kompenzácia reaktívnej zložky sa nevykonáva pripojením kondenzátorových bánk, ale iným spôsobom. Na zabezpečenie kvality energie dodávanej spotrebiteľom je regulovaný predpätý prúd vo vinutiach rotora, čo v synchrónnych generátoroch nie je veľký problém.
