Jaudas koeficienta palielināšana sinusoidālās strāvas ķēdēs

Lielākajai daļai mūsdienu elektroenerģijas patērētāju ir slodzes induktīvs raksturs, kuras strāvas atpaliek no avota sprieguma. Tātad indukcijas motoriem transformatori, metināšanas iekārtas un cita reaktīvā strāva ir nepieciešama, lai radītu rotējošu magnētisko lauku elektriskajās mašīnās un mainīgu magnētisko plūsmu transformatoros.

Šādu patērētāju aktīvā jauda pie dotajām strāvas un sprieguma vērtībām ir atkarīga no cosφ:

P = UICosφ, I = P / UCosφ

Jaudas koeficienta samazināšanās izraisa strāvas palielināšanos.

Kosinuss phi tas ir īpaši ievērojami samazināts, ja motori un transformatori darbojas tukšgaitā vai tiek pakļauti lielai slodzei. Ja tīklā ir reaktīvā strāva, ģeneratora, transformatoru apakšstaciju un tīklu jauda netiek pilnībā izmantota. Samazinoties cosφ, tie ievērojami palielinās enerģijas zudums elektrisko ierīču vadu un spoļu sildīšanai.

Piemēram, ja reālā jauda paliek nemainīga, to nodrošina ar strāvu 100 A pie cosφ= 1, tad, samazinoties cosφ līdz 0,8 un ar tādu pašu jaudu, tīklā strāva palielinās 1,25 reizes (I = Inetwork x cosφ , Azac = Aza / cosφ).

Zudumi uz siltumtīklu vadiem un ģeneratora (transformatora) tinumi Plload = I2nets x Rnets ir proporcionāli strāvas kvadrātam, tas ir, tie palielinās par 1,252 = 1,56 reizes.

Ja cosφ= 0,5, strāva tīklā ar tādu pašu aktīvo jaudu ir vienāda ar 100 / 0,5 = 200 A, un zudumi tīklā palielinās 4 reizes (!). Tas aug tīkla sprieguma zudumikas traucē normālu citu lietotāju darbību.

Lietotāja skaitītājs visos gadījumos uzrāda vienādu patērētās aktīvās enerģijas daudzumu laika vienībā, bet otrajā gadījumā ģenerators baro tīklu ar strāvu, kas ir 2 reizes lielāka nekā pirmajā. Ģeneratora slodzi (termisko režīmu) nosaka nevis patērētāju aktīvā jauda, ​​bet gan kopējā jauda kilovoltos ampēros, tas ir, sprieguma reizinājums ar strāvas stiprumsplūst cauri spolēm.

Ja mēs apzīmējam līnijas Rl vadu pretestību, tad jaudas zudumu tajā var noteikt šādi:

Tāpēc, jo lielāks lietotājs, jo mazāki jaudas zudumi līnijā un lētāka elektroenerģijas pārvade.

Jaudas koeficients parāda, kā tiek izmantota avota nominālā jauda. Tātad, lai piegādātu uztvērēju 1000 kW pie φ= 0,5, ģeneratora jaudai jābūt S = P / cosφ = 1000 / 0,5 = 2000 kVA un pie cosφ = 1 C = 1000 kVA.

Tāpēc jaudas koeficienta palielināšana palielina ģeneratoru jaudas izmantošanu.

Lai palielinātu jaudas koeficientu (cosφ), tiek izmantotas elektroinstalācijas reaktīvās jaudas kompensācija.

Jaudas koeficienta palielināšanu (samazinot leņķi φ — strāvas un sprieguma fāzes nobīdi) var panākt šādos veidos:

1) viegli noslogotu dzinēju nomaiņa pret mazākas jaudas dzinējiem,

2) zem sprieguma

3) tukšgaitas motoru un transformatoru atslēgšana,

4) speciālu kompensācijas ierīču iekļaušana tīklā, kas ir vadošās (kapacitatīvās) strāvas ģeneratori.

Šim nolūkam jaudīgajās reģionālajās apakšstacijās speciāli tiek uzstādīti sinhronie kompensatori — sinhronie pārsprieguma elektromotori.

Sinhronie kompensatori

Elektrostaciju efektivitātes paaugstināšanai paralēli induktīvajai slodzei tiek pieslēgtas biežāk lietotās kondensatoru blokus (2. att. a).

Rīsi. 2 Reaktīvās jaudas kompensācijas kondensatoru ieslēgšana: a — ķēde, b, c — vektoru diagrammas

Tos izmanto, lai kompensētu cosφ elektroinstalācijās līdz vairākiem simtiem kVA kosinusa kondensatori… Tos ražo spriegumam no 0,22 līdz 10 kV.

Kondensatora kapacitāti, kas nepieciešama, lai palielinātu cosφ no esošās vērtības cosφ1 līdz vajadzīgajai cosφ2, var noteikt pēc diagrammas (2. att. b, c).

Veidojot vektoru diagrammu, par sākotnējo vektoru tiek ņemts avota sprieguma vektors. Ja slodze ir induktīva, tad strāvas vektors Az1 atpaliek no sprieguma vektora leņķa φ1Aza sakrīt virzienā ar spriegumu, strāvas reaktīvā komponente Azp atpaliek no tā par 90 ° (2. att. b).

Pēc kondensatora bankas pievienošanas lietotājam strāva Az tiek noteikta kā vektoru Az1 un Az° C ģeometriskā summa... Šajā gadījumā kapacitatīvās strāvas vektors ir par 90 ° pirms sprieguma vektora (2. att., c) . Tas parāda vektoru diagrammu φ2 <φ1, t.i. pēc kondensatora ieslēgšanas jaudas koeficients palielinās no cosφ1 līdz cosφ2

Kondensatora kapacitāti var aprēķināt, izmantojot strāvu vektordiagrammu (2. att. c) Ic = azp1 — Azr = Aza tgφ1 — Aza tgφ2 = ωCU

Ņemot vērā, ka P = UI, mēs ierakstām kondensatora kapacitāti C = (I / ωU) NS (tgφ1 — tgφ2) = (P / ωU2) NS (tgφ1 — tgφ2).

Praksē jaudas koeficients parasti tiek palielināts nevis līdz 1,0, bet gan līdz 0,90 - 0,95, jo pilnīgai kompensācijai nepieciešama papildu kondensatoru uzstādīšana, kas bieži vien nav ekonomiski pamatota.