พลังงานปฏิกิริยาคืออะไร? การชดเชยพลังงานปฏิกิริยา การคำนวณกำลังปฏิกิริยา

ในอพาร์ตเมนต์และบ้านส่วนตัวหนึ่งมิเตอร์ไฟฟ้าซึ่งใช้ในการคำนวณค่าพลังงานที่ใช้ไป ง่าย ๆ เชื่อกันว่ามีการใช้ส่วนประกอบที่ใช้งานในชีวิตประจำวันเท่านั้นแม้ว่าจะไม่เป็นความจริงทั้งหมด บ้านสมัยใหม่เต็มไปด้วยอุปกรณ์ในวงจรซึ่งมีองค์ประกอบที่เปลี่ยนเฟส อย่างไรก็ตาม พลังงานปฏิกิริยาที่บริโภคโดยเครื่องใช้ในครัวเรือนนั้นน้อยกว่าพลังงานของผู้ประกอบการอุตสาหกรรมอย่างหาที่เปรียบมิได้ ดังนั้นเมื่อคำนวณการชำระเงินจึงมักถูกละเลย

โรงงานหรือโรงงานที่ไม่ได้รับการดูแลจากผู้บริหารเบื้องหลังการบริโภคกระแสปรสิตที่ไหลผ่านวงจรโหลดทำให้เกิดอันตรายอย่างใหญ่หลวงต่อระบบไฟฟ้าของภูมิภาคและประเทศโดยรวม อากาศในบรรยากาศรอบ ๆ สายส่งกำลังร้อนขึ้นอย่างไร้ประโยชน์ ขดลวดของหม้อแปลงไฟฟ้าที่ติดตั้งในสถานีย่อยอาจไม่สามารถรับน้ำหนักได้โดยเฉพาะในช่วงที่มีการใช้งานสูงสุด

โหลดอุปนัยและตัวเก็บประจุ

หากคุณใช้อุปกรณ์ทำความร้อนแบบธรรมดาหรือหลอดไฟจากนั้นกำลังที่ระบุไว้ในจารึกที่สอดคล้องกันบนขวดหรือป้ายชื่อจะสอดคล้องกับผลคูณของค่าของกระแสที่ไหลผ่านอุปกรณ์นี้และแรงดันไฟหลัก (เรามี 220 โวลต์) สถานการณ์จะเปลี่ยนไปหากอุปกรณ์ประกอบด้วยหม้อแปลง ส่วนประกอบอื่นๆ ที่มีตัวเหนี่ยวนำ หรือตัวเก็บประจุ ชิ้นส่วนเหล่านี้มีคุณสมบัติพิเศษ กราฟของกระแสที่ไหลในนั้นช้ากว่าหรือไปข้างหน้าของไซนัสอยด์ของแรงดันไฟจ่าย - กล่าวอีกนัยหนึ่งคือการเปลี่ยนเฟสเกิดขึ้น โหลด capacitive ที่เหมาะสมจะเปลี่ยนเวกเตอร์ -90 องศาและโหลดอุปนัย +90 องศา กำลังไฟฟ้าในกรณีนี้เป็นผลมาจากไม่เพียงแต่ผลคูณของกระแสและแรงดันไฟเท่านั้น แต่ยังเพิ่มปัจจัยการแก้ไขบางอย่างอีกด้วย สิ่งนี้นำไปสู่อะไร?

การสะท้อนทางเรขาคณิตของกระบวนการ

จากคอร์สเรขาคณิตของโรงเรียน ใครๆก็รู้ด้านตรงข้ามมุมฉากยาวกว่าขาใดๆ ในรูปสามเหลี่ยมมุมฉาก หากพลังงานที่แอคทีฟ รีแอกทีฟ และปรากฏอยู่ด้านข้าง กระแสที่ใช้โดยขดลวดและความจุจะอยู่ที่มุมฉากกับส่วนประกอบต้านทาน แต่มีทิศทางไปในทิศทางตรงกันข้าม เมื่อบวก (หรือลบด้วยเครื่องหมายต่าง ๆ ถ้าคุณต้องการ) ค่าเวกเตอร์รวมนั่นคือกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟทั้งหมดขึ้นอยู่กับลักษณะของโหลดในวงจรจะถูกชี้ขึ้นหรือลง ตามทิศทางของมัน เราสามารถตัดสินได้ว่าธรรมชาติของภาระใดมีชัย

พลังงานปฏิกิริยาในการบวกเวกเตอร์ด้วยส่วนประกอบที่ใช้งานจะให้ค่าเต็มของการใช้พลังงาน เป็นภาพกราฟิกเป็นด้านตรงข้ามมุมฉากของสามเหลี่ยมกำลัง ยิ่งเส้นนี้ตั้งอยู่อย่างนุ่มนวลสัมพันธ์กับแกน abscissa ยิ่งดี

โคไซน์ phi

กราฟแสดงให้เห็นว่ามุม φ เกิดจากสองเวกเตอร์ เต็มพลังและแอคทีฟ ยิ่งค่าต่างกันน้อยเท่าไหร่ก็ยิ่งดี แต่การหลอมรวมที่สมบูรณ์ของพวกเขาถูกขัดขวางโดยพลังงานปฏิกิริยาซึ่งถือเป็นกาฝาก ยิ่งมุมมีขนาดใหญ่ขึ้นเท่าใดโหลดบนสายไฟก็ยิ่งสูงขึ้น หม้อแปลงแบบ step-up และ step-down ของระบบจ่ายไฟ และในทางกลับกัน ยิ่งเวกเตอร์ใกล้กันมากเท่าใด สายไฟก็จะยิ่งร้อนน้อยลง ตลอดความยาวของวงจร แน่นอนว่าต้องมีการดำเนินการบางอย่างเกี่ยวกับปัญหานี้ และพบวิธีแก้ปัญหา เรียบง่ายและสง่างาม การชดเชยพลังงานรีแอกทีฟร่วมกันช่วยให้คุณลดมุม φ และนำโคไซน์ (หรือที่เรียกว่าตัวประกอบกำลัง) เข้าใกล้ความเป็นหนึ่งเดียวกันมากที่สุด ในการทำเช่นนี้เวกเตอร์ของส่วนประกอบ capacitive ควรยาวขึ้นเพื่อให้ได้เสียงสะท้อนของกระแสซึ่งพวกเขา "ดับ" ซึ่งกันและกัน (ในอุดมคติสมบูรณ์ แต่ในทางปฏิบัติ - ให้มากที่สุด)

ทฤษฎีและการปฏิบัติ

การคำนวณทางทฤษฎีทั้งหมดมีค่าของหัวข้อมากเกินกว่าจะนำไปปฏิบัติได้จริง ภาพที่องค์กรอุตสาหกรรมที่พัฒนาแล้วมีดังต่อไปนี้: ไฟฟ้าส่วนใหญ่ถูกใช้โดยมอเตอร์ (ซิงโครนัส, อะซิงโครนัส, เฟสเดียว, สามเฟส) และเครื่องจักรอื่น ๆ แต่ก็มีหม้อแปลง สรุปง่ายๆ คือ ในสภาพการผลิตจริง พลังงานปฏิกิริยาอุปนัยมีชัยเหนือ ควรสังเกตว่าสถานประกอบการไม่ได้ติดตั้งมิเตอร์ไฟฟ้าเพียงตัวเดียวเหมือนในบ้านและอพาร์ตเมนต์ แต่มีสองแห่งซึ่งหนึ่งในนั้นใช้งานอยู่และอีกอันหนึ่งนั้นง่ายต่อการเดาว่าอันไหน และหน่วยงานที่เกี่ยวข้องก็ถูกปรับอย่างไร้ความปราณีสำหรับการใช้จ่ายพลังงานที่ "ขับเคลื่อน" ผ่านสายไฟมากเกินไป เพื่อให้ฝ่ายบริหารสนใจอย่างมากในการคำนวณกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟและดำเนินมาตรการเพื่อลดพลังงาน เป็นที่ชัดเจนว่าไม่มีใครทำไม่ได้หากไม่มีความจุไฟฟ้าในการแก้ปัญหานี้

ค่าตอบแทนตามทฤษฎี

จากกราฟด้านบนจะค่อนข้างชัดเจนว่าจะต้องทำอย่างไรถึงจะสำเร็จการลดลงของกระแสกาฝากจนถึงการกำจัดอย่างสมบูรณ์ อย่างน้อยก็ในทางทฤษฎี เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ตัวเก็บประจุของความจุที่สอดคล้องกันจะต้องเชื่อมต่อขนานกับโหลดอุปนัย เมื่อเพิ่มเวกเตอร์แล้วจะให้ค่าศูนย์ และจะเหลือเฉพาะองค์ประกอบที่ใช้งานที่เป็นประโยชน์เท่านั้น

การคำนวณทำตามสูตร:

• C = 1 / (2πFX) โดยที่ X คือค่ารีแอกแตนซ์รวมของอุปกรณ์ทั้งหมดที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย F คือความถี่ของแรงดันไฟฟ้า (เรามี 50 Hz)

ดูเหมือนว่าจะเป็น - อะไรจะง่ายกว่านี้? คูณ "X" และ "pi" ด้วย 50 แล้วหาร อย่างไรก็ตามทุกอย่างค่อนข้างซับซ้อนกว่า

ในทางปฏิบัติอย่างไร?

สูตรไม่ยากแต่ไม่สามารถกำหนดและคำนวณ X . ได้ง่ายมาก ในการทำเช่นนี้ คุณต้องนำข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับอุปกรณ์ หาค่ารีแอกแตนซ์ และในรูปแบบเวกเตอร์ และแม้กระทั่งหลังจากนั้น ... อันที่จริง ไม่มีใครทำสิ่งนี้ ยกเว้นนักเรียนที่ทำงานในห้องปฏิบัติการ

เป็นไปได้ที่จะกำหนดกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟในอีกทางหนึ่งโดยใช้อุปกรณ์พิเศษ - เครื่องวัดเฟสที่ระบุค่าโคไซน์พีหรือโดยการเปรียบเทียบการอ่านค่าวัตต์มิเตอร์แอมมิเตอร์และโวลต์มิเตอร์

เรื่องมันซับซ้อนเพราะว่าในความเป็นจริงของกระบวนการผลิต มูลค่าของโหลดจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา เนื่องจากเครื่องบางเครื่องเปิดอยู่ระหว่างการทำงาน ส่วนเครื่องอื่นๆ จะถูกตัดการเชื่อมต่อจากเครือข่ายตามที่กำหนดในข้อบังคับทางเทคโนโลยี ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีมาตรการต่อเนื่องเพื่อติดตามสถานการณ์ ในช่วงกะกลางคืน ไฟจะสว่างขึ้น ในฤดูหนาวในเวิร์กช็อป อากาศสามารถอุ่นได้ และในฤดูร้อนก็สามารถระบายความร้อนได้ ไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง แต่การชดเชยกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟนั้นทำขึ้นบนพื้นฐานของการคำนวณเชิงทฤษฎีด้วยการวัดค่า cos φ ในทางปฏิบัติจำนวนมาก

การเชื่อมต่อและถอดตัวเก็บประจุ

วิธีที่ง่ายและชัดเจนที่สุดในการแก้ปัญหาปัญหาคือการวางคนงานพิเศษไว้ใกล้กับเฟสมิเตอร์ซึ่งจะเปิดหรือปิดตัวเก็บประจุตามจำนวนที่ต้องการเพื่อให้ได้ค่าเบี่ยงเบนขั้นต่ำของลูกศรจากอันหนึ่ง นี่คือสิ่งที่พวกเขาทำในตอนแรก แต่การฝึกฝนแสดงให้เห็นว่าปัจจัยมนุษย์ที่มีชื่อเสียงนั้นไม่อนุญาตให้บรรลุผลตามที่ต้องการเสมอไป ไม่ว่าในกรณีใดการชดเชยกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟซึ่งส่วนใหญ่มักมีลักษณะอุปนัยจะทำโดยการเชื่อมต่อความจุไฟฟ้าของค่าที่เหมาะสม แต่จะดีกว่าถ้าทำในโหมดอัตโนมัติไม่เช่นนั้นพนักงานที่ประมาทสามารถนำองค์กรของเขาไป ค่าปรับขนาดใหญ่ อีกครั้งงานนี้ไม่สามารถเรียกได้ว่าผ่านการรับรอง แต่ค่อนข้างคล้อยตามระบบอัตโนมัติ รูปแบบที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยคู่อิเล็กตรอนแบบออปติคัลจากตัวปล่อยแสงและตัวรับแสง ลูกศรซ้อนทับค่าต่ำสุด ซึ่งหมายความว่าคุณต้องเพิ่มคอนเทนเนอร์

ระบบอัตโนมัติและอัลกอริธึมอัจฉริยะ

ปัจจุบันมีระบบที่ช่วยให้รักษา cos φ ให้อยู่ในช่วง 0.9 ถึง 1 ได้อย่างน่าเชื่อถือ เนื่องจากตัวเก็บประจุเชื่อมต่อกันอย่างไม่ต่อเนื่อง จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะได้ผลลัพธ์ในอุดมคติ แต่ตัวชดเชยกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟอัตโนมัติยังคงให้ผลทางเศรษฐกิจที่ดีมาก การทำงานของอุปกรณ์นี้ใช้อัลกอริธึมอัจฉริยะที่รับประกันการทำงานทันทีหลังจากเปิดเครื่อง ส่วนใหญ่มักจะไม่มีการตั้งค่าเพิ่มเติม ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในด้านเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ทำให้สามารถบรรลุการเชื่อมต่อที่สม่ำเสมอของทุกขั้นตอนของธนาคารตัวเก็บประจุเพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวก่อนวัยอันควรของหนึ่งหรือสองรายการ เวลาตอบสนองก็ลดลงเช่นกัน และโช้กเพิ่มเติมจะลดขนาดของแรงดันไฟฟ้าตกระหว่างสภาวะชั่วครู่ แผงควบคุมพลังงานที่ทันสมัยขององค์กรมีรูปแบบตามหลักสรีรศาสตร์ที่สอดคล้องกัน ซึ่งสร้างเงื่อนไขสำหรับผู้ปฏิบัติงานเพื่อประเมินสถานการณ์อย่างรวดเร็ว และในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุหรือความล้มเหลว เขาจะได้รับสัญญาณเตือนทันที ราคาของตู้ดังกล่าวมีจำนวนมาก แต่ก็คุ้มค่าที่จะจ่ายมันมีประโยชน์

อุปกรณ์ชดเชย

ตัวชดเชยกำลังรีแอกทีฟแบบธรรมดาเป็นตู้โลหะขนาดมาตรฐานพร้อมแผงควบคุมที่แผงด้านหน้าซึ่งปกติจะเปิดได้ ส่วนล่างมีชุดตัวเก็บประจุ (แบตเตอรี่) การจัดเรียงนี้เกิดจากการพิจารณาอย่างง่าย: ความจุไฟฟ้าค่อนข้างหนัก และค่อนข้างสมเหตุสมผลที่จะพยายามทำให้โครงสร้างมีเสถียรภาพมากขึ้น ในส่วนบน ที่ระดับสายตาของผู้ปฏิบัติงาน มีอุปกรณ์ควบคุมที่จำเป็น รวมถึงตัวบ่งชี้เฟส ซึ่งสามารถตัดสินค่าของตัวประกอบกำลัง นอกจากนี้ยังมีสัญญาณบ่งชี้ต่างๆ เช่น เหตุฉุกเฉิน การควบคุม (การเปิดและปิด การเปลี่ยนเป็นโหมดแมนนวล ฯลฯ) การประเมินการเปรียบเทียบการอ่านค่าเซ็นเซอร์วัดและการพัฒนาการควบคุม (การเชื่อมต่อตัวเก็บประจุของพิกัดที่ต้องการ) ดำเนินการโดยวงจรที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ แอคทูเอเตอร์ทำงานอย่างรวดเร็วและเงียบเชียบ ปกติสร้างจากไทริสเตอร์ที่ทรงพลัง

การคำนวณโดยประมาณของธนาคารตัวเก็บประจุ

ในองค์กรที่ค่อนข้างเล็ก เครื่องบินเจ็ทกำลังของวงจรสามารถประมาณได้โดยจำนวนอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ โดยคำนึงถึงลักษณะการเปลี่ยนเฟส ดังนั้นมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสธรรมดา ("ผู้ทำงานหนัก" หลักของโรงงานและโรงงาน) ที่มีโหลดเท่ากับครึ่งหนึ่งของกำลังไฟพิกัดมี cos φ เท่ากับ 0.73 และหลอดฟลูออเรสเซนต์ - 0.5 พารามิเตอร์ของเครื่องเชื่อมแบบสัมผัสมีตั้งแต่ 0.8 ถึง 0.9 เตาอาร์คทำงานโดยมีค่าโคไซน์ φ เท่ากับ 0.8 ตารางที่มีให้สำหรับหัวหน้าวิศวกรไฟฟ้าเกือบทุกคนมีข้อมูลเกี่ยวกับอุปกรณ์อุตสาหกรรมเกือบทุกประเภท และสามารถตั้งค่าการชดเชยพลังงานปฏิกิริยาล่วงหน้าได้ อย่างไรก็ตามข้อมูลดังกล่าวทำหน้าที่เป็นพื้นฐานบนพื้นฐานของความจำเป็นในการปรับเปลี่ยนโดยการเพิ่มหรือตัดการเชื่อมต่อแบตเตอรีตัวเก็บประจุ

ทั่วประเทศ

บางคนอาจรู้สึกว่าความใส่ใจทั้งหมดเกี่ยวกับพารามิเตอร์ของกริดพลังงานและความสม่ำเสมอของโหลดที่รัฐกำหนดโรงงานโรงงานและสถานประกอบการอุตสาหกรรมอื่น ๆ นี่ไม่เป็นความจริง. ระบบพลังงานของประเทศควบคุมการเปลี่ยนเฟสในระดับชาติและระดับภูมิภาคที่ทางออกของผลิตภัณฑ์พิเศษจากโรงไฟฟ้า ปัญหาอีกประการหนึ่งคือการชดเชยองค์ประกอบปฏิกิริยาไม่ได้ดำเนินการโดยการเชื่อมต่อธนาคารตัวเก็บประจุ แต่ด้วยวิธีอื่น เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของพลังงานที่จ่ายให้กับผู้บริโภค กระแสอคติจะถูกควบคุมในขดลวดของโรเตอร์ ซึ่งไม่ใช่ปัญหาใหญ่ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัส