Galios koeficiento didinimas sinusinės srovės grandinėse

Dauguma šiuolaikinių elektros energijos vartotojų turi indukcinį apkrovos pobūdį, kurios srovės atsilieka nuo šaltinio įtampos. Taigi indukciniams varikliams transformatoriai, suvirinimo aparatai o kita reaktyvioji srovė reikalinga, kad būtų sukurtas besisukantis magnetinis laukas elektros mašinose ir kintamasis magnetinis srautas transformatoriuose.

Tokių vartotojų aktyvioji galia esant nurodytoms srovės ir įtampos vertėms priklauso nuo cosφ:

P = UICosφ, I = P / UCosφ

Sumažėjus galios koeficientui, padidėja srovė.

Kosinuso phi jis ypač sumažėja, kai varikliai ir transformatoriai dirba tuščiąja eiga arba esant didelei apkrovai. Jei tinkle yra reaktyvioji srovė, generatoriaus, transformatorių pastočių ir tinklų galia nėra pilnai išnaudojama. Kai cosφ mažėja, jie žymiai padidėja energijos praradimas elektros prietaisų laidams ir gyvatėms šildyti.

Pavyzdžiui, jei tikroji galia išlieka pastovi, jai suteikiama 100 A srovė, kai cosφ= 1, tai mažėjant cosφ iki 0,8 ir tokia pat galia, srovė tinkle padidėja 1,25 karto (I = Inetwork x cosφ , Azac = Aza / cosφ).

Šilumos tinklų laidų nuostoliai ir generatoriaus (transformatoriaus) apvijos Pload = I2nets x Rnets yra proporcingos srovės kvadratui, tai yra padidėja 1,252 = 1,56 karto.

Esant cosφ= 0,5, srovė tinkle esant tokiai pačiai aktyviajai galiai lygi 100 / 0,5 = 200 A, o nuostoliai tinkle padidėja 4 kartus (!). Tai auga tinklo įtampos nuostoliaikuris sutrikdo normalią kitų vartotojų veiklą.

Vartotojo skaitiklis visais atvejais praneša tiek pat sunaudotos aktyviosios energijos per laiko vienetą, tačiau antruoju atveju generatorius maitina tinklą 2 kartus didesne srove nei pirmuoju. Generatoriaus apkrovą (šiluminį režimą) lemia ne vartotojų aktyvioji galia, o bendra galia kilovoltais amperais, tai yra, įtampos sandauga srovės stipristekančios per ritinius.

Jei žymime linijos Rl laidų varžą, tada galios nuostolius joje galima nustatyti taip:

Todėl kuo didesnis vartotojas, tuo mažesni galios nuostoliai linijoje ir pigesnis elektros perdavimas.

Galios koeficientas parodo, kaip naudojama šaltinio vardinė galia. Taigi, norint tiekti imtuvą 1000 kW, kai φ= 0,5, generatoriaus galia turi būti S = P / cosφ = 1000 / 0,5 = 2000 kVA, o esant cosφ = 1 C = 1000 kVA.

Todėl padidinus galios koeficientą, padidėja generatorių galios panaudojimas.

Galios koeficientui (cosφ) padidinti naudojami elektros įrenginiai reaktyviosios galios kompensavimas.

Padidinti galios koeficientą (sumažinti kampą φ – srovės ir įtampos fazinį poslinkį) galima pasiekti šiais būdais:

1) mažai apkrautų variklių keitimas mažesnės galios varikliais,

2) esant įtampai

3) tuščiosios eigos variklių ir transformatorių atjungimas,

4) specialių kompensacinių įtaisų, kurie yra pirmaujančios (talpinės) srovės generatoriai, įtraukimas į tinklą.

Tam specialiai galingose ​​regioninėse pastotėse įrengiami sinchroniniai kompensatoriai – sinchroniniai pertekliniai elektros varikliai.

Sinchroniniai kompensatoriai

Siekiant padidinti elektrinių efektyvumą, dažniausiai naudojami kondensatorių blokai yra jungiami lygiagrečiai su indukcine apkrova (2 pav. a).

Ryžiai. 2 Reaktyviosios galios kompensavimo kondensatorių įjungimas: a — grandinė, b, c — vektorinės diagramos

Jie naudojami iki kelių šimtų kVA elektros instaliacijose cosφ kompensavimui kosinusiniai kondensatoriai… Jie gaminami nuo 0,22 iki 10 kV įtampai.

Kondensatoriaus talpa, reikalinga norint padidinti cosφ nuo esamos reikšmės cosφ1 iki reikiamos cosφ2, gali būti nustatyta pagal diagramą (2 pav. b, c).

Kuriant vektorinę diagramą, pradiniu vektoriumi imamas šaltinio įtampos vektorius. Jei apkrova indukcinė, tai srovės vektorius Az1 atsilieka nuo įtampos vektoriaus kampo φ1Aza kryptimi sutampa su įtampa, srovės reaktyvioji dedamoji Azp atsilieka nuo jos 90° (2 pav. b).

Kondensatorių banką prijungus prie vartotojo, srovė Az nustatoma kaip vektorių Az1 ir Az° C geometrinė suma... Šiuo atveju talpinės srovės vektorius 90° lenkia įtampos vektorių (2 pav., c). . Tai rodo vektorinę diagramą φ2 <φ1, t.y. įjungus kondensatorių, galios koeficientas padidėja nuo cosφ1 iki cosφ2

Kondensatoriaus talpą galima apskaičiuoti naudojant vektorinę srovių diagramą (2 pav. c) Ic = azp1 — Azr = Aza tgφ1 — Aza tgφ2 = ωCU

Atsižvelgiant į tai, kad P = UI, rašome kondensatoriaus talpą C = (I / ωU) NS (tgφ1 — tgφ2) = (P / ωU2) NS (tgφ1 — tgφ2).

Praktiškai galios koeficientas paprastai didinamas ne iki 1,0, o iki 0,90 - 0,95, nes norint visiškai kompensuoti reikia papildomai sumontuoti kondensatorius, o tai dažnai nėra ekonomiškai pagrįsta.