Alternatif akımın aktif ve reaktif enerjisi. Sayaçta aktif ve reaktif elektrik nedir

Aktif güç(P)

Başka bir deyişle aktif güç şu şekilde adlandırılabilir: gerçek, gerçek, faydalı, gerçek güç. Zincirli doğru akım Bir DC yükünü besleyen güç, yükteki gerilim ile akan akımın basit çarpımı olarak tanımlanır;

çünkü bir DC devresinde akım ve gerilim arasında faz açısı kavramı yoktur. Başka bir deyişle DC devresinde güç faktörü yoktur.

Ancak sinüzoidal sinyallerde, yani AC devrelerinde, akım ve voltaj arasındaki faz farkının varlığı nedeniyle durum daha karmaşıktır. Bu nedenle, yüke gerçekte güç veren gücün (aktif güç) ortalama değeri şu şekilde tanımlanır:

Alternatif bir akım devresinde, tamamen aktifse (dirençli), güç formülü doğru akımla aynıdır: P \u003d U I.

Aktif güç formülleri

P = U I - DC devrelerinde

P = U I cosθ - tek fazlı AC devrelerde

P = √3 U L I L cosθ - üç fazlı AC devrelerde

P = 3 U Ph I Ph cosθ

P \u003d √ (S 2 - Q 2) veya

P =√ (VA 2 - var 2) veya

Aktif güç = √ (Görünen güç 2 - Reaktif güç 2) veya

kW = √ (kVA 2 – kvar 2)

Reaktif güç (Q)

Buna işe yaramaz veya elektriksiz güç demek de güçlü olacaktır.

Kaynak ile yük arasında sürekli olarak ileri geri akan güce reaktif güç (Q) adı verilir.

Reaktif güç, reaktif özellikleri nedeniyle yük tarafından tüketilen ve daha sonra geri dönen güçtür. Aktif gücün birimi watt'tır, 1 W = 1 V x 1 A. Reaktif güç enerjisi önce depolanır ve daha sonra şu şekilde serbest bırakılır: manyetik alan veya sırasıyla bir indüktör veya kapasitör durumunda bir elektrik alanı.

Reaktif güç şu şekilde tanımlanır:

ve endüktif yükler için pozitif (+Ue), kapasitif yükler için negatif (-Ue) olabilir.

Reaktif gücün birimi reaktif volt-amperdir (var): 1 var = 1 V x 1 A. Basitçe söylemek gerekirse, reaktif güç birimi 1 V x 1 A tarafından üretilen manyetik veya elektrik alanın büyüklüğünü belirler.

Reaktif güç formülleri

Reaktif güç = √ (Görünen güç 2 - Aktif güç 2)

var \u003d √ (VA 2 - P 2)

kvar = √ (kVA 2 - kW 2)

Brüt güç (S)

Görünür güç, aralarındaki faz açısı göz ardı edilerek gerilim ve akımın çarpımıdır. Tüm AC şebeke gücü (dağılan ve emilen/geri dönen) açıkça görülüyor.

Reaktif ve aktif gücün birleşimine görünen güç denir. Alternatif akım devresinde voltajın etkin değeri ile akımın etkin değerinin çarpımına görünen güç denir.

Faz açısı dikkate alınmaksızın gerilim ve akım değerlerinin çarpımıdır. Ölçü birimi tam güç(S) VA, 1 VA = 1 V x 1 A'dır. Devre tamamen aktifse, görünen güç aktif güce eşittir ve endüktif veya kapasitif bir devrede (reaktansın varlığında), görünen güç aktif güçten daha büyüktür.

Brüt Güç Formülü

Görünen güç = √ (Reaktif güç 2 + Reaktif güç 2)

kUA = √(kW 2 + kUAR 2)

Bu not alınmalı:

Direnç aktif gücü tüketir ve bunu ısı ve ışık şeklinde verir.
Endüktans reaktif gücü alır ve onu manyetik alan şeklinde geri verir.
Kapasitör reaktif gücü alır ve onu bir elektrik alanı şeklinde serbest bırakır.

Güç aktif ve bazen dolu. Soru şu; neyle dolu? Ama bize neyin iyi hizmet ettiğini, bizi faydalı kılan şeyin ne olduğunu söylüyorlar, ama aynı zamanda ... hepsi bu kadar değil. Ayrıca bir tür hafiflik olduğu ortaya çıkan ikinci bir bileşen daha var ve bu sadece enerji yakıyor. İhtiyaç duyulmayan şeyleri ısıtır ve bundan ne sıcak ne de soğuk oluruz.

Bu güce reaktif güç denir. Ama işin garibi, biz kendimiz suçluyuz. Daha doğrusu elektriğin üretim, iletim ve tüketim sistemimiz.

Aktif, reaktif ve görünür güç

Elektriği alternatif akım şebekeleri üzerinden kullanıyoruz. Şebekelerimizdeki voltaj her saniye minimum değerden maksimum değere kadar 50 kez dalgalanır. Birden oldu. Ne zaman icat ettiler elektrik jeneratörü Mekanik hareketin elektriğe dönüştüğü perpetuum mobile'ın veya Latince'den çevrilerek sürekli hareketin bir daire şeklinde düzenlenmesinin en kolay olduğu ortaya çıktı. Bir zamanlar tekerlek icat edildi ve o zamandan beri, bir aksa asılırsa uzun süre döndürülebileceğini ve aynı yerde - aks üzerinde kalacağını biliyoruz.

Ağda neden AC voltajımız var?

Ve elektrik jeneratörünün bir ekseni ve onun üzerinde dönen bir şeyi var. Ve sonuç olarak ortaya çıkıyor elektrik voltajı. Yalnızca jeneratör iki parçadan oluşur: dönen bir rotor ve sabit bir stator. Ve her ikisi de elektrik üretiminde yer alıyor. Ve bir parça diğerinin etrafında döndüğünde, kaçınılmaz olarak dönen parçanın yüzeyinin noktaları ya sabit parçanın yüzeyinin noktalarına yaklaşır, sonra onlardan uzaklaşır. Ve bu ortak konum kaçınılmaz olarak tek bir kişi tarafından tanımlanıyor. matematiksel fonksiyon- sinüzoid. Sinüzoid, bir daire içindeki dönmenin geometrik eksenlerden birine izdüşümüdür. Ancak inşa edilebilecek buna benzer pek çok eksen var. Genellikle koordinatlarımız birbirine diktir. Ve sonra, bir eksende belirli bir noktanın bir dairesinde dönerken, dönme izdüşümü bir sinüzoid olacaktır ve diğer tarafta - bir kosinüs dalgası veya aynı sinüzoid, yalnızca birinciye göre yalnızca dörtte biri kadar kaydırılmış olacaktır. çevirin veya 90° döndürün.

Bu, elektrik şebekesinin dairemize getirdiği voltajı temsil eden bir şeydir.

buradaki dönüş açısı 360 dereceye bölünmemiştir,
ve 24 bölüm. Yani bir bölüm 15 ° 'ye karşılık gelir
6 bölüm = 90°

Dolayısıyla ağımızdaki voltaj, 50 hertz frekansta ve 220 volt genlikte sinüzoidaldir, çünkü tam olarak alternatif voltaj üreten jeneratörler yapmak daha uygundu.

Değişken Gerilim Avantajı - Sistem Avantajı

Voltajı sabit tutmak için onu özel olarak düzeltmeniz gerekir. Ve bu, doğrudan jeneratörde (özel olarak tasarlanmış - daha sonra bir DC jeneratörü haline gelecektir) veya bir süre sonra yapılabilir. Bu "bir gün" yine çok kullanışlı oldu, çünkü alternatif voltaj bir transformatör tarafından dönüştürülebilir - artırılabilir veya azaltılabilir. Bunun ikinci kolaylık olduğu ortaya çıktı alternatif akım voltajı. Ve onu transformatörlerle kelimenin tam anlamıyla SINIRSIZ (yarım milyon volt veya daha fazla) voltajlara yükselterek, devasa kayıplar olmadan kabloyla devasa mesafeler boyunca iletilebilir. Ayrıca büyük ülkemizde de kullanışlı oldu.

Yani, dairemize voltajı getirdikten sonra, onu en azından akla gelebilecek (yine de tehlikeli olsa da) 220 volt değerine düşürdüler, yine onu sabite dönüştürmeyi unuttular. Ve neden? Işıklar açık, buzdolabı açık, televizyon açık. Her ne kadar TV'de bu sabit / değişken voltajlar olsa da… ama biz burada bundan da bahsetmeyeceğiz.

AC voltaj kayıpları

Ve burada alternatif voltaj ağı kullanıyoruz.

Ve bir "unutkanlık ödemesi" de içeriyor; tüketen ağlarımızın tepkisi ve onların reaktif gücü. Reaktans alternatif akıma karşı dirençtir. Ve tükettiğimiz elektrikli aletlerin ötesine geçen güç.

Tellerden geçen akım, tellerin etrafında bir elektrik alanı oluşturur. Elektrostatik alan, alanın kaynağının yani akımın çevrelediği her şeyden yükleri çeker. Akımdaki değişiklik aynı zamanda çevredeki tüm iletkenlerde temasın kesilmesine neden olan bir elektromanyetik alan da yaratır. elektrik akımları. Yani mevcut sinüzoidimiz, bir şeyi açtığımız anda sadece bir akım değil, onun sürekli değişimidir. Aynı elektrikli cihazların metal kasalarından, su temini, ısıtma, kanalizasyon için metal borulardan başlayıp betonarme duvarlarda ve tavanlarda takviye çubuklarıyla biten yeterli sayıda iletken vardır. Elektriğin geldiği yer burasıdır. Hatta klozetteki su bile genel eğlenceye katılıyor - toplama akımları da onun içinde indükleniyor. Bizim böyle bir elektriğe hiç ihtiyacımız yok, “sipariş etmedik”. Ama bu iletkenleri ısıtmaya çalışıyor yani elektriği apartman ağımızdan alıyor.

AC ağımızdaki güç oranını karakterize etmek için bir üçgen çizin.

S, ağımız tarafından tüketilen toplam güçtür,
P - aktif güç, aynı zamanda faydalı bir aktif yüktür,
Q - reaktif güç.

Tam güç bir wattmetre ile ölçülebilir ve sadece bizim için faydalı yükleri dikkate aldığımız şebekemiz hesaplanarak aktif güç elde edilir. Doğal olarak, elektrikli cihazların faydalı dirençlerine göre küçük olduklarını düşünerek tellerin direncini ihmal ediyoruz.

Tam güç

S = U x ben = U a x ben f

Yani, bu keskin açı ne kadar "aptal" olursa, apartman içi tüketim ağı bizim için o kadar kötü çalışır - çok fazla enerji boşa gider.

Aktif, reaktif ve görünen güç nedir

j açısına aynı zamanda ağımızdaki akım ve gerilim arasındaki faz kaymasının açısı da denilebilir. Akım, şebekemize 50 hertz frekansta 220 voltluk bir başlangıç voltajının uygulanmasının sonucudur. Yük aktif olduğunda akımın fazı, içindeki voltajın fazıyla çakışır. Ve reaktif yükler bu fazı bu açı kadar kaydırır.

Aslında açı, enerji tüketimimizin verimlilik derecesini karakterize eder. Ve bunu azaltmaya çalışmalıyız. Daha sonra S, P'ye yaklaşacaktır.

Ancak bir açıyla değil, bir açının kosinüsüyle çalışmak daha uygundur. Bu tam olarak iki gücün oranıdır:

Bir açının kosinüsü, açı sıfıra yaklaştıkça bire yaklaşır. Yani, daha daha keskin açı j, ne kadar iyi olursa, elektrik tüketen şebeke daha verimli çalışır. Uygulamada, kosinüs phi değerini %70-90 düzeyinde elde ederseniz (ve yüzde olarak ifade edilebilir), bu oldukça iyi kabul edilir.

Aktif gücü ve reaktif gücü birbirine bağlayan başka bir ilişki sıklıkla kullanılır:

Akım ve gerilim şemasından güçler için ifadeler bulabilirsiniz: aktif, reaktif ve toplam.

Bize daha tanıdık gelen aktif güç watt cinsinden ölçülürse, görünür güç volt-amper (var) cinsinden ölçülür. Bir var'dan bir watt, kosinüs phi ile çarpılarak hesaplanabilir.

Reaktif güç nedir

Reaktif güç ya endüktif ya da kapasitiftir. Bir elektrik devresinde farklı davranırlar. DC'de endüktans, çok küçük miktarda dirence sahip olan bir tel parçasıdır. Ve kapasitör sabit voltaj- zincirde sadece bir kopuş.

Ve onları devreye dahil ettiğimizde onlara voltaj uyguluyoruz, geçici süreçte onlar da ters yönde davranıyorlar. Kapasitör şarj edilir, ortaya çıkan akım ilk önce büyüktür, daha sonra şarj edildikçe küçüktür ve sıfıra düşer.

Bir indüktörde, telli bir bobinde, başlangıçta açıldıktan sonra ortaya çıkan manyetik alan, akımın geçişini güçlü bir şekilde engeller ve ilk başta küçüktür, daha sonra aktif elemanlar tarafından belirlenen sabit değerine yükselir. devre.

Böylece kapasitörler bir devredeki akımın değişmesine katkıda bulunur ve endüktanslar akımda bir değişikliği önler.

Ağ direncinin endüktif ve kapasitif bileşenleri

Bu nedenle, reaktif elemanların kendi direnç türleri vardır - kapasitif ve endüktif. Aktif ve reaktif bileşenler de dahil olmak üzere empedansla bu, aşağıdaki formülle ilişkilidir:

Z empedanstır,

R - aktif direnç,

X - reaktans.

Buna karşılık, reaktans iki bölümden oluşur:

XL - endüktif ve X C - kapasitif.

Dolayısıyla reaktif bileşene katkılarının farklı olduğunu görüyoruz.

Ağda endüktif olan her şey ağın reaktansını arttırır, ağda kapasitif olan her şey reaktansı azaltır.

Tüketim kalitesini etkileyen elektrikli cihazlar

Ağımızdaki tüm cihazlar ampul gibi olsaydı yani tamamen aktif yük olsaydı sorun olmazdı. Aktif tüketen bir ağ, sürekli bir aktif yük olsaydı ve dedikleri gibi açık alanda - etrafta hiçbir şey yoksa, o zaman her şey Ohm ve Kirchhoff yasalarına göre kolayca hesaplanır ve bu adildi - ne kadar tükettin, o kadar para ödedin. Ancak etrafımızda gizemli bir iletken "altyapıya" sahip olduğumuz ve ağın kendisinde çok sayıda açıklanmayan kapasitans ve endüktans olduğu için, bizim için yararlı olmasının yanı sıra reaktif, gereksiz bir yük de elde ederiz.

Ondan nasıl kurtulurum? Elektrik tüketen ağ zaten oluşturulduktan sonra reaktif bileşenin azaltılmasına yönelik önlemler alınabilir. Kompanzasyon, endüktansların ve kapasitansların "antagonizmine" dayanmaktadır.

Yani mevcut ağda bileşenleri ölçülmeli ve ardından tazminat icat edilmelidir.

Özellikle iyi etki Bu tür faaliyetlerden büyük tüketim ağlarında elde edilir. Örneğin, bir fabrika katı seviyesinde çok sayıda kalıcı ekipman.

Reaktif bileşeni telafi etmek için, tasarımlarında ağdaki toplam faz kaymasını daha iyi değiştiren kapasitörler içeren özel reaktif güç kompansatörleri (RPC) kullanılır.

AC senkron motorların ağlarda kullanımı da reaktif gücü telafi edebildikleri için memnuniyetle karşılanmaktadır. Prensip basittir: Ağda motor modunda çalışabilirler ve faz kayması sırasında bir elektrik "tıkanması" gözlemlendiğinde (dil artık başka kelimeler bulamaz), bunu " ile telafi edebilirler. ağda jeneratör modunda para kazanmak.

Bildiğiniz gibi alternatör iki tip üretiyor elektrik enerjisi- aktif ve reaktif. Aktif enerji elektrikli fırınlarda, lambalarda, elektrikli makineler ve diğer tüketiciler diğer enerji türlerine (termal, hafif, mekanik) dönüşüyor. Reaktif enerji tüketiciler tarafından tüketilmez ve besleme hattı üzerinden jeneratöre geri gönderilir. Bu, ES'den akan akımın artmasını gerektirir ve buna göre kesit alanlarında bir artış gerektirir.

Reaktif güç kompanzasyonu

Birleşik dirençler (yük), özellikle aktif (akkor lambalar, elektrikli ısıtıcı vb.) ve endüktif (elektrik motorları, dağıtım transformatörleri, kaynak ekipmanları, floresan lambalar vb.) bileşenler içeren elektrik devrelerinde, şebekeden alınan toplam güç ağ, aşağıdaki vektör diyagramı ile ifade edilebilir:

Endüktif elemanlarda akımın gerilimden faz gecikmesi zaman aralıklarına neden olur (bkz. Şekil). Gerilim ve akım zıt işaretlere sahip olduğunda: gerilim pozitiftir ve akım negatiftir ve bunun tersi de geçerlidir. Bu anlarda güç, yük tarafından tüketilmez, ağ üzerinden jeneratöre geri beslenir. Bu durumda, her endüktif elemanda depolanan elektrik, aktif elemanlarda dağılmadan, ancak salınımlı hareketler yaparak (yükten jeneratöre ve geriye) ağ boyunca yayılır. Karşılık gelen güce reaktif güç denir.

Toplam güç, faydalı iş yapan aktif güç ile manyetik alanlar oluşturmak ve elektrik hatları üzerinde ek yük oluşturmak için harcanan reaktif gücün toplamıdır. Görünür ve aktif güç arasındaki, vektörleri arasındaki açının kosinüsü cinsinden ifade edilen orana güç faktörü denir.

Aktif enerji, faydalı mekanik, termal ve diğer enerjilere dönüştürülür. Reaktif enerjinin performansla ilgisi yoktur faydalı iş ancak elektrik motorlarının ve transformatörlerin çalışması için varlığı gerekli bir koşul olan bir elektromanyetik alan oluşturmak gereklidir. Güç kaynağı organizasyonundan reaktif güç tüketimi uygunsuzdur, çünkü jeneratörlerin, transformatörlerin, besleme kablolarının kesitinin (verimde azalma) gücünde bir artışa, ayrıca aktif kayıplarda bir artışa ve voltaj düşüşü (besleme ağı akımının reaktif bileşenindeki artış nedeniyle). Bu nedenle reaktif gücün doğrudan tüketiciden elde edilmesi (üretilmesi) gerekir. Bu işlev gerçekleştirilir reaktif güç kompanzasyon üniteleri (KRM) Ana elemanları kapasitörler olan.

KRM kurulumları, çalışma sırasında endüktif yük tarafından üretilen gecikmeli reaktif gücü telafi etmek için önde gelen reaktif güç (faz uçlarındaki akım) üreten, kapasitif akıma sahip güç alıcılarıdır.

Reaktif güç Q, endüktif elemandan akan reaktif akımla orantılıdır:
Q=UxIL,
burada IL reaktif (endüktif) akımdır, U ise şebeke voltajıdır. Dolayısıyla yükü besleyen toplam akım, aktif ve endüktif bileşenlerin toplamıdır:
ben = IR + IL.
"Jeneratör-yük" sistemindeki reaktif akımın oranını azaltmak için kompansatörler (KRM tesisatları) yüke paralel olarak bağlanır. Bu durumda, reaktif güç artık jeneratör ile yük arasında hareket etmez, ancak reaktif elemanlar (endüktif yük sargıları ve kompansatör) arasında yerel salınımlar yapar. Bu tür reaktif güç dengelemesi (jeneratör-yük sistemindeki endüktif akımın azaltılması), özellikle aynı nominal jeneratör görünür gücünde yüke daha fazla aktif güç aktarılmasını mümkün kılar.

Reaktif güç kompanzasyonuna neden ihtiyaç duyulur?

Endüstriyel güç ağlarındaki ana yük asenkron elektrik motorları ve dağıtım transformatörleri. Çalışma sırasındaki bu endüktif yük kaynaktır. reaktif elektrik Yük ile kaynak (jeneratör) arasında salınan (reaktif güç), faydalı işin performansıyla ilişkili değildir, ancak elektromanyetik alanların oluşturulması için harcanır ve güç kaynağı hatlarında ek bir yük oluşturur.
Reaktif güç, voltajın sinüzoidleri ile ağın akım fazları arasındaki bir gecikme (endüktif elemanlarda akım, fazdaki voltajın gerisinde kalır) ile karakterize edilir. Reaktif güç tüketiminin göstergesi güç faktörü (KM), sayısal olarak akım ve gerilim arasındaki açının (φ) kosinüsüne eşittir. Tüketicinin KM'si, tüketilen aktif gücün şebekeden fiilen alınan toplam güce oranı olarak tanımlanır, yani: cos(f) = P/S. Bu katsayı, motorların, jeneratörlerin ve işletme ağının bir bütün olarak reaktif güç seviyesini karakterize etmek için kullanılır. cos(φ) değeri birliğe ne kadar yakınsa, şebekeden alınan reaktif gücün payı o kadar küçük olur.

Örnek: cos(f) = 1'de, 400 V alternatif akım şebekesinde 500 KW iletmek için 722 A akım gerekir.Aynı aktif gücü cos(f) = 0,6 katsayısı ile iletmek için akım değeri yükselir 1203 A'ya.

akımdaki artışa bağlı olarak iletkenlerde ek kayıplar vardır;
azalan verim dağıtım ağı;
şebeke voltajı nominal değerden sapıyor (şebeke akımının reaktif bileşenindeki artış nedeniyle voltaj düşüşü).

Yukarıdakilerin tümü, güç kaynağı şirketlerinin tüketicilerden ağdaki reaktif gücün payını azaltmalarını istemesinin ana nedenidir.
Bu sorunun çözümü reaktif güç kompanzasyonu -önemli ve gerekli kondisyon işletmenin güç kaynağı sisteminin ekonomik ve güvenilir işleyişi. Bu işlev gerçekleştirilir reaktif güç kompanzasyon cihazları (KRM kapasitör üniteleri) , ana elemanları kapasitörlerdir.

Uygun reaktif güç kompanzasyonu şunları sağlar:

genel enerji maliyetlerini azaltmak;
dağıtım ağının elemanları (besleme hatları, transformatörler ve şalt cihazları) üzerindeki yükü azaltmak, böylece hizmet ömrünü uzatmak;
termal akım kayıplarını ve elektrik maliyetlerini azaltmak;
daha yüksek harmoniklerin etkisini azaltmak;
ağ girişimini bastırın, faz dengesizliğini azaltın;
dağıtım ağlarının daha fazla güvenilirliğini ve verimliliğini elde etmek.

Ayrıca, mevcut ağlar izin veriyor:

minimum yük saatlerinde ağda reaktif enerji oluşumunu ortadan kaldırmak;
elektrikli ekipman filosunun onarım ve yenileme maliyetlerini azaltmak;
ağların maliyetini artırmadan ek yüklerin bağlanmasına olanak sağlayacak tüketici güç kaynağı sisteminin kapasitesini artırmak;
Ağın parametreleri ve durumu hakkında bilgi sağlamak,

ve tekrar oluşturulan ağlar- trafo merkezlerinin ve bölümlerin gücünü azaltın kablo hatları bu da maliyetlerini azaltacaktır.

Reaktif güç kompanzasyonunun gerekli olduğu yerlerde

Endüstriyel işletmelerin elektrik kayıplarını azaltmanın ve elektrik tesislerinin verimliliğini artırmanın ana yönlerinden biri, doğrudan işletme ağlarında elektriğin kalitesinin eşzamanlı olarak artmasıyla birlikte reaktif güç kompanzasyonudur. Daha düşük güç faktörü cos(ph) aynı aktif güç alıcı yüküyle, güç kaynağı sistemlerinin elemanlarındaki güç kaybı ve voltaj düşüşü o kadar büyük olur. Bu nedenle, her zaman elde etmek için çabalamalısınız. en büyük değer güç faktörü.
Bu sorunu çözmek için telafi edici cihazlar kullanılır. reaktif güç kompanzasyon tesisatları (KRM), ana elemanları kapasitörlerdir. KRM kurulumlarının kullanımı, tüketim ödemesinin ağdan hariç tutulmasını ve ağda reaktif güç üretilmesini mümkün kılarken, tüketilen enerji için güç sistemi tarifeleri tarafından belirlenen ödeme miktarı önemli ölçüde azalır.
KRM kurulumlarının uygulanması etkili bir şekilde takım tezgahlarının, kompresörlerin, pompaların, kaynak transformatörlerinin, elektrikli fırınların, elektroliz tesislerinin ve yükü hızla değişen diğer enerji tüketicilerinin kullanıldığı işletmelerde, yani metalurji, madencilik, gıda endüstrilerinde, makine mühendisliğinde, ağaç işlemede ve inşaat malzemelerinde üretim - yani üretimin doğası gereği her yerde ve teknolojik süreçler cos(f) değeri 0,5 ile 0,8 arasında değişir.

KRM reaktif güç kompanzasyon ünitelerinin uygulanması gerekli kullanan şirketler:

Asenkron motorlar(cos(f) ~ 0,7);
Asenkron motorlar, kısmi yükte (cos(f) ~ 0,5);
Redresör elektroliz tesisleri (cos(f) ~ 0,6);
Elektrik ark ocakları (cos(f) ~ 0,6);
İndüksiyon fırınları (cos(f) ~ 0,2-0,6);
Su pompaları (cos(f) ~ 0,8);
Kompresörler (cos(f) ~ 0,7);
Makineler, takım tezgahları (cos(f) ~ 0,5);
Kaynak transformatörleri (cos(f) ~ 0,4);
Lambalar gün ışığı(cos(f) ~ 0,5-0,6).

Reaktif güç kompanzasyonu ile görünür güç azalması:

* KRM kurulumlarının genelleştirilmiş işletim deneyimine dayanarak elde edilen veriler

Endüktif nitelikteki bir reaktif yükün, buna paralel bir kapasitif yük bağlanarak telafi edilebilmesi pratik açısından önemlidir. Dikkatli bir çalışmayla bu fenomen açıkça ortaya çıkıyor: Böyle bir devrenin endüktif dalının gecikme akımı, kapasitif dalın ön akımı tarafından telafi edilir. Uygun kapasitans seçimiyle devredeki akım gecikmesi neredeyse tamamen telafi edilebilir (cos f = 1). RM'sini telafi etmek için endüktif bir yüke paralel bağlanan kapasitörlere telafi edici veya kosinüs adı verilir (çünkü EM'nin cos f'sini artırmaya hizmet ederler).

Tazminat Yöntemleri

PM kompanzasyonu, kapasitörler her tüketiciye ve gruba yakın bir yere monte edildiğinde, genellikle her grup hattının başlangıcına bağlı transformatör trafo merkezlerinin, dağıtım noktalarının vb. yakınında bulunan özel kapasitör üniteleri kullanılarak monte edildiğinde bireysel (yerel) olabilir. Bu yöntem büyük enerji santralleri için uygundur.

Elektrik dağıtım şebekelerinde reaktif güç kompanzasyonuna neden ihtiyaç duyulur?

Aktif güç yalnızca enerji santrallerinin jeneratörleri tarafından üretilir. Reaktif güç, elektrik santrallerinin jeneratörleri (aşırı uyarılma modundaki istasyonların senkron motorları) ve dengeleme cihazları (örneğin kapasitör bankları) tarafından üretilir.
Reaktif gücün jeneratörlerden elektrik şebekesi üzerinden tüketicilere (endüksiyon güç alıcıları) aktarılması, şebekede kayıplar şeklinde aktif güç maliyetlerine neden olur ve ayrıca elektrik şebekesinin elemanlarını yükleyerek genel verimi azaltır.
Örneğin, nominal güç faktöründe 1250 kVA nominal güce sahip bir jeneratör cosφ=0,8 tüketiciye 1250 × 0,8 = 1000 kW'a eşit aktif güç verebilir. Jeneratör çalışacaksa cosφ=0,6, bu durumda ağ 1250 × 0,6 = 750 kW'a eşit aktif güç alacaktır (aktif güç dörtte bir oranında az kullanılmaktadır).
Bu nedenle, kural olarak, tüketicilere ulaştırmak amacıyla istasyon jeneratörleri tarafından reaktif güç çıkışının arttırılması tavsiye edilmez. En büyük ekonomik etki, dengeleme cihazları (reaktif güç üretimi), reaktif güç tüketen endüksiyon güç alıcılarının yakınına yerleştirildiğinde elde edilir.

Endüktif güç alıcıları veya reaktif güç tüketicileri

Transformatör. Elektriğin bir elektrik enerjisi kaynağından tüketiciye iletilmesindeki ana bağlantılardan biridir ve elektromanyetik indüksiyon yoluyla, bir voltajdaki alternatif akım sistemini, başka bir voltajdaki alternatif akım sistemine dönüştürmek için tasarlanmıştır. sabit frekans ve önemli güç kayıpları olmadan.
asenkron motor. Asenkron motorlar aktif güçle birlikte güç sisteminin reaktif gücünün %65'ine kadar tüketir.
İndüksiyon fırınları. Bunlar, çalışmaları için büyük miktarda reaktif güç gerektiren büyük güç alıcılarıdır. İndüksiyon Ocakları endüstriyel frekans genellikle metalleri eritmek için kullanılır.
Dönüştüren bitkilerin dönüştürülmesi alternatif akım doğrultucularla DC'ye. Bu tesisler yaygın olarak kullanılmaktadır. endüstriyel Girişimcilik ve doğru akım kullanılarak demiryolu taşımacılığı.
Sosyal alan.Çeşitli elektrikli sürücülerin, dengeleme ve dönüştürme cihazlarının sayısındaki artış, yarı iletken dönüştürücülerin kullanımı, tüketilen reaktif gücün artmasına neden olur ve bu da diğer güç tüketicilerinin çalışmasını etkiler, hizmet ömrünü kısaltır ve ek güç kayıpları yaratır. Apartmanlarda ve ofislerde giderek daha fazla kullanılan modern floresan lambalar (enerji tasarruflu olarak adlandırılan) aynı zamanda reaktif güç tüketicileridir.

Abonelere reaktif güç kompanzasyonunun yapılmaması neye yol açıyor?

Azalan transformatörler için çünkü reaktif yükteki artış nedeniyle aktif güç çıkışı azalır.
İnişte brüt güç artışı çünkü akımda bir artışa ve dolayısıyla akımın karesiyle orantılı olan güç kayıplarına yol açar.
Akımdaki bir artış, tel ve kabloların kesitlerinde bir artış gerektirir ve elektrik ağlarının sermaye maliyetleri artar.
Akım azalırken artıyor çünkü güç sisteminin tüm parçalarında voltaj kaybının artmasına neden olur, bu da tüketiciler için voltajın düşmesine neden olur.
Endüstriyel tesislerde voltaj düşüşü kesintiye uğrar normal iş elektrik alıcıları Elektrik motorlarının dönme sıklığı azalır, bu da çalışan makinelerin verimliliğinde azalmaya neden olur, elektrikli fırınların verimliliği düşer, kaynak kalitesi bozulur, lambaların ışık akısı azalır, fabrika verimi elektrik ağları ve bunun sonucunda da ürünün kalitesi bozulur.

Reaktif güç, yükün kaynağa geri döndürdüğü elektrik enerjisinin bir parçasıdır. Bir durumun ortaya çıkması zararlı kabul edilir.

Reaktif gücün ortaya çıkışı

Devrenin bir DC güç kaynağı ve ideal bir endüktans içerdiğini varsayalım. Devrenin açılması üretir geçiş süreci. Gerilim nominal değere ulaşma eğilimindedir; büyüme, endüktansın kendi akı bağlantısıyla aktif olarak önlenir. Her bir tel bobini dairesel bir yolda bükülür. Üretilen manyetik alan bitişik segmenti geçecektir. Dönüşler birbiri ardına yerleştirilirse etkileşimin niteliği artacaktır. Dikkate alınan şeye kendi akı bağlantısı denir.

Sürecin doğası şu şekildedir: İndüklenen EMF, alandaki değişiklikleri önler. Akım hızla büyümeye çalışıyor, akı bağlantısı geri çekiliyor. Bir adım yerine düzleştirilmiş bir çıkıntı görüyoruz. Manyetik alanın enerjisi yaratılış sürecini engellemek için harcanır. Reaktif güç durumu. Aşama faydalı olandan farklıdır, zarar verir. İdeal: Vektörün yönü aktif bileşene diktir. Telin direncinin sıfır olduğu (fantastik hizalama) anlaşılmaktadır.

Devre kapatıldığında işlem ters sırada tekrarlanacaktır. Akım anında sıfıra düşme eğilimindedir, enerji manyetik alanda depolanır. Endüktansı kaybederseniz geçiş aniden gerçekleşir, akı bağlantısı sürece farklı bir renk verir:

Akımdaki bir azalma, manyetik alanın gücünde bir azalmaya neden olur.
Üretilen etki, dönüşlerin geri EMF'sini indükler.
Sonuç olarak, güç kaynağı kapatıldıktan sonra akım yavaş yavaş azalarak var olmaya devam eder.

Gerilim, akım, güç grafikleri

Reaktif güç, sürekli olarak geciken, müdahale eden belirli bir atalet bağlantısıdır. İlk soru şudur: O halde neden endüktanslara ihtiyacımız var? Ah, yeterince var yararlı nitelikler. Faydaları kişiyi reaktif güce katlanmaya zorlar. Yaygın bir olumlu etki, elektrik motorlarının çalışmasıdır. Enerjinin aktarımı manyetik bir akı yoluyla gerçekleşir. Yukarıda gösterildiği gibi bir bobinin dönüşleri arasında. Kalıcı bir mıknatıs, bir bobin, indüksiyon vektörünü yakalayabilen her şey etkileşime tabidir.

Vakalar, tanımlayıcı anlamda her şeyi kapsayan olarak adlandırılamaz. Bazen örnek olarak gösterilen biçimde bir kavrama akışı kullanılır. Prensip balast kullanmaktır deşarj lambaları. İndüktör sayısız dönüşle donatılmıştır: voltaj kesintisi akımda yumuşak bir düşüşe neden olmaz, ancak zıt kutuplarda büyük genlikte bir dalgalanmaya neden olur. Endüktans büyüktür: Tepki gerçekten şaşırtıcıdır. Orijinal 230 voltu büyüklük sırasına göre aşar. Bir kıvılcımın ortaya çıkmasına yetecek kadar ampul yandı.

Reaktif güç ve kapasitörler

Reaktif güç, endüktanslar aracılığıyla manyetik alanın enerjisinde depolanır. Kapasitör ne olacak? Reaktif bileşenin kaynağı olarak görev yapar. İncelemeyi vektör toplama teorisiyle destekleyelim. Ortalama bir okuyucu anlayacaktır. Elektrik ağlarının fiziğinde salınımlı süreçler sıklıkla kullanılır. Herkes 50 Hz'lik bir prizde 220 volt (şimdi 230 kabul ediliyor) olduğunu biliyor. Genliği 315 volt olan bir sinüzoid. Devreleri analiz ederken saat yönünde dönen bir vektörü temsil etmek uygundur.

Grafiksel yöntemle ağ analizi

Hesaplama basitleştirilmiştir, reaktif gücün mühendislik gösterimi açıklanabilmektedir. Akımın faz açısı sıfıra eşit kabul edilir, apsis ekseni boyunca sağa doğru çizilir (bkz. Şekil). İndüktörün reaktif enerjisi, akımın 90 derece ilerisinde, UL voltajıyla aynı fazdadır. İdeal durum. Uygulayıcıların sarımın direncini dikkate alması gerekir. Endüktansta reaktif, gücün bir parçası olacaktır (bkz. Şekil). Projeksiyonlar arasındaki açı önemlidir. Değere güç faktörü denir. Pratikte ne anlama geliyor? Soruyu cevaplamadan önce direnç üçgeni kavramını düşünün.

Direnç Üçgeni ve Güç Faktörü

Analiz etmeyi kolaylaştırmak için elektrik devreleri Fizikçiler direnç üçgenini kullanmayı öneriyorlar. Aktif kısım bir akım gibi x ekseninin sağında biriktirilir. Endüktansı yukarı, kapasitansı aşağı yönlendirmeye karar verdik. Devrenin empedansı hesaplanırken değerler çıkarılır. Kombine durum hariçtir. İki seçenek mevcuttur: reaktans pozitif veya negatif.

Kapasitif / endüktif direnç elde edilen devre elemanlarının parametreleri, Yunanca "omega" harfiyle gösterilen bir katsayı ile çarpılır. Dairesel frekans - ağ frekansının Pi sayısının (3.14) iki katı ile çarpımı. Reaktif dirençlerin bulunmasıyla ilgili bir noktaya daha değinelim. Endüktans basitçe belirtilen katsayı ile çarpılırsa, kapasitanslar için ürünün tersi alınır. Gerilmelerin hesaplanmasına yardımcı olan belirtilen oranların gösterildiği şekilde açıkça görülmektedir. Çarpma işleminden sonra endüktifin cebirsel toplamını alırız, kapasitans. İlki pozitif değerler olarak kabul edilir, ikincisi ise negatif.

Reaktif bileşenlerin formülleri

Direncin iki bileşeni - aktif ve sanal - empedans vektörünün apsis ve ordinat eksenleri üzerindeki izdüşümleridir. Soyutlamalar kuvvetlere aktarılırken açılar korunur. Aktif olan apsis boyunca, reaktif olan ise ordinat boyunca çizilir. Kapasitanslar ve endüktanslar, olumsuz ağ etkilerinin temel nedenidir. Yukarıda gösterilmiştir: reaktif elemanlar olmadan elektrikli cihazların inşa edilmesi imkansız hale gelir.

Güç faktörüne genellikle toplam direnç vektörü ile yatay eksen arasındaki açının kosinüsü denir. Kaynağın enerjisinin faydalı kısmı toplam harcamanın bir kısmı olduğundan, bu kadar önemli bir değer parametreye atfedilir. Pay, görünen gücün faktörle çarpılmasıyla hesaplanır. Gerilim ve akım vektörleri aynı ise açının kosinüsü bire eşit. Yük nedeniyle güç kaybolur, ısıyla birlikte kaçar.

Söylenene inanın! Ortalama güç Tamamen reaktans kaynağına bağlandığında periyot sıfırdır. Zamanın yarısında indüktör enerji alır, ikincisi verir. Motor sargısı diyagramlarda ilave ile gösterilmiştir. EMF kaynağı enerjinin mile aktarılmasını açıklamaktadır.

Güç faktörünün pratik yorumu

Pek çok kişi reaktif gücün pratik olarak değerlendirilmesinde bir tutarsızlık olduğunu fark eder. Katsayıyı azaltmak için motor sargılarına paralel kapasitörlerin eklenmesi önerilir. büyük beden. Endüktif reaktans kapasitifi dengeler, akım yine faz voltajıyla çakışır. Nedenini anlamak zor:

Bir transformatörün birincil sargısının alternatif bir voltaj kaynağına bağlı olduğunu varsayalım.
İdeal durumda aktif direnç sıfırdır. Güç reaktif olmalıdır. Ancak bu kötü: Gerilim ile akım arasındaki açıyı sıfır yapmaya çalışıyorlar!

Ancak! Salınımlı süreç motorların ve transformatörlerin çalışmasından bağımsızdır. Reaktif güç teorisi tüm enerjinin salınım yaptığını varsayar. Son damlasına kadar. Transformatörde, sahadan gelen motorda, işi gerçekleştirmek için aktif bir enerji "sızıntısı" vardır, ikincil sargının akımı indüklenir. Enerji kaynak ile tüketici arasında dolaşamaz.

Gerçek zincir, bireysel bölümlerin koordine edilmesi sürecini zorlaştırır. Reasürans için tedarikçiler, enerjinin yerel segmentte dolaşmasını ve bağlantı kablolarını ısıtarak dışarı çıkmamasını sağlamak için kapasitörlerin motor sargısına paralel olarak monte edilmesini şart koşuyor. Aşırı tazminattan kaçınmak önemlidir. Kondansatörlerin kapasitansı çok büyükse pil güç faktörünün artmasına neden olacaktır.

Faz kaymasına gelince, trafo merkezi transformatörünün sekonder sargısında meydana gelir. Bu rol değil. Motor çalışıyor, enerjinin bir kısmı faydalı işe dönüştürülmüyor, geri yansıyor. Sonuç bir güç faktörüdür. Endüktansın katılımcı bileşeni teknolojik, yapısal bir kusurdur. Kullanışlı olmayan kısım. Kapasitör blokları ekleyerek telafi edin.

Eşleşmenin doğruluğunun kontrolü, çalışan bir elektrik motorunun voltajı ve akımı arasında faz kayması olmadığı gerçeğiyle gerçekleştirilir. Aşırı enerji, kapasitör ünitesi tarafından kurulan sargıların aşırı endüktansı arasında dolaşır. Etkinliğin amacına ulaşıldı - cihazı besleyen ağın iletkenlerinin ısınmasını önlemek.

Elektrik tasarrufu kisvesi altında neler sunuluyor?

Ağ, enerji tasarruflu cihazlar satın almayı teklif ediyor. Reaktif güç kompansatörleri. Aşırıya kaçmamak önemlidir. Diyelim ki kompansatörün, akkor ampuller çalışırken daireyi önlemlerle doldurmak için buzdolabının açık kompresörünün, elektrikli süpürgenin toplayıcı motorunun yanına bakması uygun olacaktır - şüpheli bir girişim. Kurulumdan önce, voltaj ve akım arasındaki faz kaymasını bulma zahmetine girin, bilgilere göre kapasitör bankasının hacmini doğru hesaplayın. Aksi takdirde, yanlışlıkla parmağınızı gökyüzüne doğrultup işarete çarpmadığınız sürece, bu şekilde para biriktirme girişimleri başarısız olacaktır.

Reaktif güç kompanzasyonunun ikinci yönü muhasebedir. Büyük faz kayma açıları oluşturan güçlü motorların bulunduğu büyük işletmeler için üretilmiştir. Tarifeye göre ödenen reaktif güç için özel sayaçlar kullanın. Ödeme katsayısını hesaplamak için tellerin ısı kayıplarının bir değerlendirmesi, kablo ağının çalışma modundaki bozulma ve diğer bazı faktörler kullanılır.

Bir olgu olarak reaktif enerjinin daha fazla araştırılması için beklentiler

Reaktif güç, enerji yansıması olgusudur. İdeal fenomen zincirleri yoksundur. Reaktif güç, açığa çıkan ısı ile kendini gösterir. aktif direnç kablo hatları sinüzoidal dalga formunu bozar. Ayrı bir konuşma konusu. Normdan sapmalarla motorlar o kadar düzgün çalışmıyor, transformatörler bir engel oluşturuyor.

Yazarla aynı fikirde olduğum tek şey, "reaktif enerji" kavramı etrafında pek çok efsane olması ... Görünüşe göre yazar misilleme olarak kendi efsanesini de öne sürdü ... Kafa karıştırıcı ... çelişkili ... her türden bolluk: ""enerji gelir, enerji gider..." Sonuç şok edici oldu, gerçek tersine döndü: "Sonuç; reaktif akım hiçbir şey yapmadan tellerin ısınmasına neden oluyor faydalı iş" Efendim canım! ısıtma zaten çalışıyor !!! Bence burada, yük altında bir senkron jeneratörün vektör diyagramı olmayan teknik eğitime sahip insanlar, sürecin açıklamasını doğru bir şekilde yapıştıramazlar, ancak ilgilenenlere sunabilirim basit bir seçenekle, herhangi bir karışıklık olmadan.

Yani reaktif enerji hakkında. 220 volt ve üzeri elektriğin %99'u senkron jeneratörler tarafından üretilmektedir. Günlük yaşamda ve işte farklı elektrikli aletler kullanıyoruz, çoğu "havayı ısıtıyor", bir dereceye kadar ısı yayıyor ... TV'yi, bilgisayar monitörünü hissedin, elektrikli mutfak ocağından bahsetmiyorum, her yerde sıcak hissediyorum. Bunların hepsi senkron bir jeneratörün elektrik şebekesindeki aktif güç tüketicileridir. Jeneratörün aktif gücü, kablolarda ve cihazlarda ısı için üretilen enerjinin geri dönüşü olmayan kaybıdır. Senkron bir jeneratör için aktif enerjinin transferine tahrik milindeki mekanik direnç eşlik eder. Sevgili okuyucu, jeneratörü manuel olarak döndürdiyseniz, çabalarınıza karşı direncin arttığını hemen hissedersiniz ve bu, birisinin ağınıza ek sayıda ısıtıcı dahil ettiği, yani aktif yükün arttığı anlamına gelir. Jeneratör tahriki olarak dizel motorunuz varsa, yakıt tüketiminin yıldırım hızıyla arttığından emin olun, çünkü yakıtınızı tüketen dirençli yüktür. İLE jet enerjisi aksi halde... Size şunu söyleyeyim, bu inanılmaz, ama bazı elektrik tüketicilerinin kendisi de çok kısa bir süre için de olsa elektrik kaynağıdır, ama öyledirler. Ve endüstriyel frekansın alternatif akımının saniyede 50 kez yön değiştirdiğini hesaba katarsak, bu tür (reaktif) tüketiciler enerjilerini saniyede 50 kez ağa aktarırlar. Hayatta nasıl olduğunu bilirsiniz, eğer biri orijinale sonuçsuz bir şey eklerse, o şey kalmaz. Yani burada, çok sayıda reaktif tüketicinin olması veya yeterince güçlü olmaları koşuluyla, o zaman senkron jeneratör heyecanlanır. Kas gücünüzü bir tahrik olarak kullandığınız önceki benzetmemize dönersek, jeneratörü döndürerek ritmi değiştirmemiş olmanıza veya şaft üzerinde bir direnç dalgalanması hissetmemiş olmanıza rağmen, vücudunuzdaki ışıkların yandığını fark edeceksiniz. ağ aniden kesildi. Bu bir paradoks, yakıt israf ediyoruz, jeneratörü nominal frekansta döndürüyoruz ama ağda voltaj yok ... Sevgili okuyucu, böyle bir ağdaki reaktif tüketicileri kapatın ve her şey eski haline dönecek. Teoriye girmeden, jeneratör içindeki manyetik alanlar, mil ile dönen ikaz sisteminin alanı ve şebekeye bağlı sabit sargının alanı birbirinin tersine dönerek birbirini zayıflattığında ikazsızlık meydana gelir. Jeneratör içindeki manyetik alanın azalmasıyla elektrik üretimi azalır. Teknoloji çok ileri gitti ve modern jeneratörler otomatik uyarma regülatörleri ile donatılmıştır ve reaktif tüketiciler ağdaki voltajı "kestiğinde", regülatör jeneratörün uyarma akımını derhal artıracak, manyetik akı normale dönecektir ve ağdaki voltaj geri yüklenecek.Uyarma akımının aktif bir bileşene sahip olduğu açıktır, bu nedenle lütfen dizele yakıt ekleyin.. Her durumda reaktif yük, elektrik şebekesinin çalışmasını olumsuz etkiler. özellikle reaktif bir tüketiciyi ağa bağlarken, örneğin asenkron bir elektrik motoru ... İkincisinin önemli bir gücüyle, her şey kötü sonuçlanabilir, kaza. Sonuç olarak, meraklı ve gelişmiş bir rakip için şunu ekleyebilirim ki, aynı zamanda reaktif tüketiciler de var. kullanışlı özellikler. Bunların hepsi elektrik kapasitesine sahip olanlardır ... Ağdaki bu tür cihazları açın ve elektrik şirketi zaten size borçludur)). En saf haliyle bunlar kapasitörlerdir. Ayrıca saniyede 50 kez elektrik verirler, ancak tam tersine jeneratörün manyetik akısı artar, böylece regülatör uyarma akımını daha da düşürerek maliyetten tasarruf edebilir. Neden bu konuda daha önce rezervasyon yapmadık... ama neden... Sevgili okuyucu, evinizde dolaşın ve kapasitif reaktif tüketici arayın... bulamazsınız... Bir TV'yi mahvetmediğiniz sürece veya bir çamaşır makinesi ... ama bunun net bir faydası olmayacak ....<