Reaktivitāte elektrotehnikā

Slavens elektrotehnikā Oma likums skaidro, ka, ja ķēdes posma galos pieliek potenciālu starpību, tad tās iedarbībā plūdīs elektriskā strāva, kuras stiprums ir atkarīgs no vides pretestības.

Maiņstrāvas sprieguma avoti tiem pievienotajā ķēdē rada strāvu, kas var sekot avota sinusoidālā viļņa formai vai tikt novirzīta uz priekšu vai atpakaļ par leņķi no tā.

Ja elektriskā ķēde nemaina strāvas plūsmas virzienu un tās fāzes vektors pilnībā sakrīt ar pielietoto spriegumu, tad šādai sekcijai ir tīri aktīva pretestība. Ja ir atšķirības vektoru rotācijā, tie runā par pretestības reaktīvo raksturu.

Dažādiem elektriskiem elementiem ir atšķirīga spēja novirzīt caur tiem plūstošo strāvu un mainīt tās lielumu.

Spoles pretestība

Paņemiet stabilizētu maiņstrāvas avotu un garu izolētu vadu. Vispirms mēs savienojam ģeneratoru ar visu taisno vadu un pēc tam ar to, bet aptinam gredzenos magnētiskā ķēde, ko izmanto, lai uzlabotu magnētisko plūsmu caurlaidību.

Precīzi izmērot strāvu abos gadījumos, redzams, ka otrajā eksperimentā tiks novērota būtiska tās vērtības samazināšanās un fāzes nobīde noteiktā leņķī.

Tas ir saistīts ar pretēju indukcijas spēku parādīšanos, kas izpaužas Lenca likuma ietekmē.

Attēlā primārās strāvas pāreja ir parādīta ar sarkanām bultiņām, un tās radītais magnētiskais lauks ir parādīts zilā krāsā. Tās kustības virzienu nosaka labās rokas likums. Tas arī šķērso visus blakus esošos pagriezienus spoles iekšpusē un inducē tajos strāvu, ko parāda zaļās bultiņas, kas vājina pielietotās primārās strāvas vērtību, vienlaikus mainot tās virzienu attiecībā pret pielietoto EMF.

Jo vairāk apgriezienu uztīts uz spoles, jo vairāk induktīvā pretestība X.L samazina primāro strāvu.

Tās vērtība ir atkarīga no frekvences f, induktivitātes L, ko aprēķina pēc formulas:

xL= 2πfL = ωL

Pārvarot induktivitātes spēkus, spoles strāva atpaliek no sprieguma par 90 grādiem.

Transformatora pretestība

Šai ierīcei ir divas vai vairākas spoles kopējā magnētiskajā ķēdē. Viens no tiem saņem elektroenerģiju no ārēja avota, bet pārējiem tā tiek pārraidīta pēc transformācijas principa.

Primārā strāva, kas iet caur barošanas spoli, magnētiskajā ķēdē un ap to inducē magnētisko plūsmu, kas šķērso sekundārās spoles pagriezienus un veido tajā sekundāro strāvu.

Jo tas ir lieliski piemērots radīšanai transformatora dizains nav iespējams, tad daļa magnētiskās plūsmas izkliedēsies vidē un radīs zaudējumus.Tos sauc par noplūdes plūsmu un ietekmē noplūdes pretestības lielumu.

Tam tiek pievienota katras spoles pretestības aktīvā sastāvdaļa. Kopējo iegūto vērtību sauc par transformatora vai tā elektrisko pretestību sarežģīta pretestība Z, radot sprieguma kritumu visos tinumos.

Transformatora iekšienē esošo savienojumu matemātiskajai izteiksmei tinumu (parasti no vara) aktīvo pretestību norāda ar indeksiem "R1" un "R2", bet induktīvo - ar "X1" un "X2".

Katras spoles pretestība ir:

• Z1 = R1 + jX1;

• Z2 = R1 + jX2.

Šajā izteiksmē apakšindekss «j» apzīmē iedomātu vienību, kas atrodas uz kompleksās plaknes vertikālās ass.

Kritiskākais režīms induktīvās pretestības un reaktīvās jaudas komponentes rašanās ziņā veidojas, kad transformatori ir savienoti paralēlā darbībā.

Kondensatora pretestība

Strukturāli tajā ietilpst divas vai vairākas vadošas plāksnes, kas atdalītas ar materiāla slāni ar dielektriskām īpašībām. Šīs atdalīšanas dēļ līdzstrāva nevar iziet cauri kondensatoram, bet maiņstrāva var, bet ar novirzi no sākotnējās vērtības.

Tās izmaiņas izskaidrojamas ar reaktīvās - kapacitatīvās pretestības darbības principu.

Pielietotā maiņstrāvas sprieguma iedarbībā, mainoties sinusoidālā formā, uz plāksnēm notiek lēciens, elektriskās enerģijas lādiņu uzkrāšanās ar pretējām zīmēm. To kopējo skaitu ierobežo ierīces izmērs, un to raksturo jauda. Jo lielāks tas ir, jo ilgāks laiks nepieciešams uzlādei.

Nākamajā svārstību pusciklā sprieguma polaritāte pāri kondensatora plāksnēm tiek mainīta.Tās ietekmē notiek potenciālu maiņa, izveidoto lādiņu uzlāde uz plāksnēm. Tādā veidā tiek radīta primārās strāvas plūsma un pretestība tās pārejai, kad tā samazinās un virzās pa leņķi.

Elektriķiem par to ir joks. Līdzstrāva grafikā ir attēlota ar taisnu līniju, un, kad tā iet gar vadu, elektriskais lādiņš, sasniedzot kondensatora plāksni, balstās uz dielektriķi, nonākot strupceļā. Šis šķērslis neļauj viņam tikt garām.

Sinusoidālā harmonika iziet cauri šķēršļiem, un lādiņš, brīvi ripojot pa krāsotajām plāksnēm, zaudē nelielu enerģijas daļu, kas tiek uztverta uz plāksnēm.

Šim jokam ir slēpta nozīme: kad plāksnēm starp plāksnēm tiek pielikts pastāvīgs vai rektificēts pulsējošs spriegums, pateicoties elektrisko lādiņu uzkrāšanai no tām, rodas stingri nemainīga potenciāla starpība, kas izlīdzina visus lēcienus barošanas blokā. ķēde. Šī kondensatora īpašība ar palielinātu kapacitāti tiek izmantota pastāvīga sprieguma stabilizatoros.

Parasti kapacitatīvā pretestība Xc vai pretestība maiņstrāvas pārejai caur to ir atkarīga no kondensatora konstrukcijas, kas nosaka kapacitāti «C», un to izsaka ar formulu:

Xc = 1/2πfC = 1 / ω° C

Pateicoties plākšņu uzlādēšanai, strāva caur kondensatoru paaugstina spriegumu par 90 grādiem.

Elektrības līnijas reaktivitāte

Katra elektropārvades līnija ir paredzēta elektroenerģijas pārvadīšanai. Ierasts to attēlot kā līdzvērtīgus ķēdes posmus ar sadalītiem parametriem aktīvā r, reaktīvā (induktīvā) x pretestība un vadītspēja g, uz garuma vienību, parasti vienu kilometru.

Ja neņemam vērā kapacitātes un vadītspējas ietekmi, tad līnijai ar paralēliem parametriem varam izmantot vienkāršotu ekvivalentu shēmu.

Gaisvadu elektrolīnija

Elektrības pārvadei pa atklātiem tukšiem vadiem ir nepieciešams ievērojams attālums starp tiem un no zemes.

Šajā gadījumā trīsfāzu vadītāja viena kilometra induktīvo pretestību var attēlot ar izteiksmi X0. Atkarīgs:

• vadu asu vidējais attālums savā starpā asr;

• fāzes vadu ārējais diametrs d;

• materiāla relatīvā magnētiskā caurlaidība µ;

• līnijas X0' ārējā induktīvā pretestība;

• līnijas X0 « iekšējā induktīvā pretestība.

Uzziņai: no krāsainiem metāliem izgatavotas gaisvadu līnijas induktīvā pretestība 1 km garumā ir aptuveni 0,33 ÷ 0,42 omi / km.

Kabeļu pārvades līnija

Elektropārvades līnija, kurā tiek izmantots augstsprieguma kabelis, strukturāli atšķiras no gaisvadu līnijas. Tā attālums starp vadu fāzēm ir ievērojami samazināts, un to nosaka iekšējā izolācijas slāņa biezums.

Šādu trīs vadu kabeli var attēlot kā kondensatoru ar trim vadu apvalkiem, kas izstiepti lielā attālumā. Palielinoties tā garumam, palielinās kapacitāte, samazinās kapacitatīvā pretestība un palielinās kapacitatīvā strāva, kas aizveras gar kabeli.

Vienfāzes zemējuma defekti visbiežāk rodas kabeļu līnijās kapacitatīvo strāvu ietekmē. To kompensēšanai 6 ÷ 35 kV tīklos tiek izmantoti loka slāpēšanas reaktori (DGR), kas ir savienoti caur tīkla iezemēto neitrālu. To parametri tiek izvēlēti ar sarežģītām teorētisko aprēķinu metodēm.

Vecie GDR ne vienmēr darbojās efektīvi sliktas regulēšanas kvalitātes un dizaina nepilnību dēļ. Tie ir paredzēti vidējām nominālajām bojājumu strāvām, kas bieži atšķiras no faktiskajām vērtībām.

Mūsdienās tiek ieviesti jauni GDR uzlabojumi, kas spēj automātiski uzraudzīt avārijas situācijas, ātri izmērīt to galvenos parametrus un pielāgoties drošai zemes defektu strāvu dzēšanai ar precizitāti līdz 2%. Pateicoties tam, VDR darbības efektivitāte uzreiz palielinās par 50%.

Jaudas reaktīvās komponentes kompensācijas princips no kondensatora blokiem

Elektrotīkli pārraida augstsprieguma elektroenerģiju lielos attālumos. Lielākā daļa tā lietotāju ir elektromotori ar induktīvo pretestību un pretestības elementiem. Kopējo patērētājiem nosūtīto jaudu veido aktīvā komponente P, ko izmanto lietderīgam darbam, un reaktīvā komponente Q, kas izraisa transformatoru un elektromotoru tinumu uzsilšanu.

Reaktīvā komponente Q, kas rodas no induktīvām pretestībām, samazina strāvas kvalitāti. Lai novērstu tās kaitīgo ietekmi pagājušā gadsimta astoņdesmitajos gados, PSRS energosistēmā tika izmantota kompensācijas shēma, savienojot kondensatoru blokus ar kapacitatīvo pretestību, kas samazināja. leņķa kosinuss φ.

Tie tika uzstādīti apakšstacijās, kas tieši baro problemātiskos patērētājus. Tas nodrošina lokālu elektroenerģijas kvalitātes regulēšanu.

Tādā veidā ir iespējams ievērojami samazināt iekārtas slodzi, samazinot reaktīvo komponentu, vienlaikus pārraidot to pašu aktīvo jaudu.Šī metode tiek uzskatīta par visefektīvāko enerģijas taupīšanas metodi ne tikai rūpniecības uzņēmumos, bet arī dzīvojamo un komunālo pakalpojumu jomā. Tās kompetenta izmantošana var ievērojami uzlabot energosistēmu uzticamību.