Reaktyvumas elektrotechnikoje

Garsus elektrotechnikos srityje Omo dėsnis paaiškina, kad jei grandinės sekcijos galuose taikomas potencialų skirtumas, tai veikiant tekės elektros srovė, kurios stiprumas priklauso nuo terpės varžos.

Kintamosios srovės įtampos šaltiniai prie jų prijungtoje grandinėje sukuria srovę, kuri gali sekti šaltinio sinusinės bangos formą arba nuo jos pasislinkti į priekį arba atgal kampu.

Jei elektros grandinė nekeičia srovės tekėjimo krypties ir jos fazės vektorius visiškai sutampa su taikoma įtampa, tai tokia sekcija turi grynai aktyvią varžą. Kai skiriasi vektorių sukimasis, jie kalba apie reaktyvų pasipriešinimo pobūdį.

Skirtingi elektriniai elementai turi skirtingą gebėjimą nukreipti per juos tekančią srovę ir keisti jos dydį.

Ritės reaktyvumas

Paimkite stabilizuotą kintamosios srovės šaltinį ir ilgo izoliuoto laido gabalą. Pirmiausia generatorių prijungiame prie visos tiesios vielos, o paskui prie jo, bet suvyniojame žiedais magnetinė grandinė, kuris naudojamas pagerinti magnetinių srautų pralaidumą.

Abiem atvejais tiksliai išmatavus srovę, matyti, kad antrajame eksperimente bus pastebimas reikšmingas jos vertės sumažėjimas ir fazės atsilikimas tam tikru kampu.

Taip yra dėl priešingų indukcijos jėgų atsiradimo, pasireiškiančių pagal Lenco dėsnį.

Paveiksle pirminės srovės pratekėjimas rodomas raudonomis rodyklėmis, o jos generuojamas magnetinis laukas – mėlyna spalva. Jo judėjimo kryptis nustatoma pagal dešinės rankos taisyklę. Jis taip pat kerta visus gretimus ritės viduje esančius posūkius ir juose indukuoja srovę, parodytą žaliomis rodyklėmis, o tai susilpnina naudojamos pirminės srovės vertę, keičiant jos kryptį, palyginti su taikomu EML.

Kuo daugiau apsisukimų apvyniojama ant ritės, tuo daugiau indukcinės varžos X.L sumažina pirminę srovę.

Jo reikšmė priklauso nuo dažnio f, induktyvumo L, apskaičiuojamo pagal formulę:

xL= 2πfL = ωL

Įveikus induktyvumo jėgas, ritės srovė atsilieka nuo įtampos 90 laipsnių.

Transformatoriaus varža

Šiame įrenginyje yra dvi ar daugiau ritių bendroje magnetinėje grandinėje. Viena iš jų elektros energiją gauna iš išorinio šaltinio, o kitiems ji perduodama transformacijos principu.

Pirminė srovė, einanti per maitinimo ritę, magnetinėje grandinėje ir aplink ją sukelia magnetinį srautą, kuris kerta antrinės ritės posūkius ir formuoja joje antrinę srovę.

Nes puikiai tinka kurti transformatoriaus dizainas neįmanoma, tada dalis magnetinio srauto išsisklaidys į aplinką ir sukurs nuostolių.Tai vadinama nuotėkio srautu ir turi įtakos nuotėkio reaktyvumo dydžiui.

Prie jų pridedamas aktyvusis kiekvienos ritės atsparumo komponentas. Bendra gauta vertė vadinama transformatoriaus arba jo elektrine varža kompleksinis pasipriešinimas Z, sukuriant įtampos kritimą visose apvijose.

Transformatoriaus viduje esančių jungčių matematinei išraiškai apvijų (dažniausiai pagamintų iš vario) aktyvioji varža nurodoma indeksais „R1“ ir „R2“, o indukcinė – „X1“ ir „X2“.

Kiekvienos ritės varža yra tokia:

• Z1 = R1 + jX1;

• Z2 = R1 + jX2.

Šioje išraiškoje indeksas «j» reiškia įsivaizduojamą vienetą, esantį kompleksinės plokštumos vertikalioje ašyje.

Kritiškiausias indukcinės varžos ir reaktyviosios galios dedamosios atsiradimo režimas susidaro, kai transformatoriai yra prijungti lygiagrečiai.

Kondensatoriaus varža

Struktūriškai jį sudaro dvi ar daugiau laidžių plokščių, atskirtų medžiagos sluoksniu, turinčiu dielektrinių savybių. Dėl šio atskyrimo nuolatinė srovė negali praeiti per kondensatorių, bet kintamoji srovė gali, tačiau nukrypstant nuo pradinės vertės.

Jo kitimas paaiškinamas reaktyviosios – talpinės varžos veikimo principu.

Veikiant taikomai kintamajai įtampai, besikeičiančiai sinusine forma, plokštelėse įvyksta šuolis, priešingų ženklų elektros energijos krūvių kaupimasis. Bendrą jų skaičių riboja įrenginio dydis ir jam būdinga talpa. Kuo jis didesnis, tuo ilgiau užtrunka įkrauti.

Per kitą svyravimo pusę ciklo kondensatoriaus plokštelių įtampos poliškumas pasikeičia.Jo įtakoje vyksta potencialų pasikeitimas, susidariusių krūvių ant plokštelių pasikrovimas. Tokiu būdu sukuriamas pirminės srovės srautas ir sukuriama priešprieša jos pratekėjimui, kai ji mažėja ir juda išilgai kampo.

Elektrikai apie tai juokauja. Nuolatinė srovė grafike pavaizduota tiesia linija, o kai ji eina išilgai laido, elektros krūvis, pasiekęs kondensatoriaus plokštę, atsiremia į dielektriką ir patenka į aklavietę. Ši kliūtis neleidžia jam praeiti.

Sinusinė harmonika praeina per kliūtis, o krūvis, laisvai riedėdamas ant dažytų plokščių, praranda nedidelę dalį energijos, kuri yra užfiksuota ant plokštelių.

Šis pokštas turi paslėptą prasmę: kai į plokštes tarp plokščių įvedama pastovi arba ištaisyta pulsuojanti įtampa, dėl iš jų besikaupiančių elektros krūvių susidaro griežtai pastovus potencialų skirtumas, kuris išlygina visus šuolius maitinimo šaltinyje. grandinė. Ši padidintos talpos kondensatoriaus savybė naudojama nuolatinės įtampos stabilizatoriuose.

Apskritai, talpinė varža Xc arba priešprieša kintamosios srovės pratekėjimui per ją priklauso nuo kondensatoriaus konstrukcijos, kuri lemia „C“ talpą, ir išreiškiama formule:

Xc = 1/2πfC = 1 / ω° C

Dėl plokščių įkrovimo srovė per kondensatorių pakelia įtampą 90 laipsnių.

Elektros linijos reaktyvumas

Kiekviena elektros linija skirta elektros energijai perduoti. Įprasta jį pavaizduoti kaip lygiavertes grandinės dalis su paskirstytais parametrais aktyvioji r, reaktyvioji (indukcinė) x varža ir laidumas g, vienam ilgio vienetui, dažniausiai vienam kilometrui.

Jei nepaisysime talpos ir laidumo įtakos, tada linijai su lygiagrečiais parametrais galime naudoti supaprastintą ekvivalentinę grandinę.

Oro elektros linija

Norint perduoti elektrą atvirais plikais laidais, būtinas didelis atstumas tarp jų ir nuo žemės.

Šiuo atveju trifazio laidininko vieno kilometro indukcinė varža gali būti pavaizduota išraiška X0. Priklauso:

• vidutinis laidų ašių atstumas tarp vienas kito asr;

• fazinių laidų išorinis skersmuo d;

• santykinis medžiagos magnetinis pralaidumas µ;

• išorinė indukcinė linijos X0 ' varža;

• linijos X0 « vidinė indukcinė varža.

Nuoroda: 1 km oro linijos, pagamintos iš spalvotųjų metalų, indukcinė varža yra apie 0,33 ÷ 0,42 omo / km.

Kabelio perdavimo linija

Elektros linija, naudojanti aukštos įtampos kabelį, struktūriškai skiriasi nuo oro linijos. Jo atstumas tarp laidų fazių yra žymiai sumažintas ir nustatomas pagal vidinio izoliacijos sluoksnio storį.

Toks trijų laidų kabelis gali būti pavaizduotas kaip kondensatorius su trimis laidų apvalkalais, ištemptais dideliu atstumu. Didėjant jo ilgiui, didėja talpa, mažėja talpinė varža, didėja išilgai kabelio užsidaranti talpinė srovė.

Vienfaziai įžeminimo gedimai dažniausiai atsiranda kabelių linijose, veikiant talpinėms srovėms. Jų kompensavimui 6 ÷ 35 kV tinkluose naudojami lanko slopinimo reaktoriai (DGR), kurie jungiami per įžemintą tinklo neutralę. Jų parametrai parenkami sudėtingais teorinių skaičiavimų metodais.

Seni GDR ne visada veikė efektyviai dėl prastos derinimo kokybės ir dizaino trūkumų. Jie skirti vidutinėms vardinėms gedimų srovėms, kurios dažnai skiriasi nuo faktinių verčių.

Šiais laikais pristatomi nauji GDR patobulinimai, galintys automatiškai stebėti avarines situacijas, greitai išmatuoti pagrindinius jų parametrus ir sureguliuoti patikimą įžeminimo srovių gesinimą 2% tikslumu. Dėl to VDR veiklos efektyvumas iš karto padidėja 50%.

Reaktyviosios galios komponento kompensavimo iš kondensatorių blokų principas

Elektros tinklai aukštos įtampos elektros energiją perduoda dideliais atstumais. Dauguma jo vartotojų yra elektros varikliai su indukcine varža ir varžiniais elementais. Bendrą vartotojams siunčiamą galią sudaro aktyvusis komponentas P, naudojamas naudingam darbui atlikti, ir reaktyvioji komponentė Q, sukelianti transformatorių ir elektros variklių apvijų kaitinimą.

Reaktyvusis komponentas Q, atsirandantis dėl indukcinių reaktyvių varžų, sumažina energijos kokybę. Siekiant pašalinti žalingą jo poveikį praėjusio amžiaus aštuntajame dešimtmetyje, SSRS elektros sistemoje buvo naudojama kompensavimo schema, sujungiant kondensatorių baterijas su talpine varža, kuri sumažino. kampo kosinusas φ.

Jie buvo įrengti pastotėse, kurios tiesiogiai maitina probleminius vartotojus. Tai užtikrina vietinį elektros kokybės reguliavimą.

Tokiu būdu galima žymiai sumažinti įrangos apkrovą sumažinant reaktyviąją dedamąją perduodant tą pačią aktyviąją galią.Šis metodas laikomas efektyviausiu energijos taupymo būdu ne tik pramonės įmonėse, bet ir gyvenamosiose bei komunalinėse paslaugose. Kompetentingas jo naudojimas gali žymiai pagerinti elektros energijos sistemų patikimumą.