რა არის რეაქტიული სიმძლავრე? რეაქტიული სიმძლავრის კომპენსაცია. რეაქტიული სიმძლავრის გაანგარიშება

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

ბინებსა და კერძო სახლებში დამონტაჟებულია ერთი ელექტრო მრიცხველი, რომლის მიხედვითაც ითვლება მოხმარებული ენერგიის გადახდა. გამარტივებულად, ითვლება, რომ მხოლოდ მისი აქტიური კომპონენტი გამოიყენება ყოველდღიურ ცხოვრებაში, თუმცა ეს მთლად ასე არ არის. თანამედროვე კორპუსი გაჯერებულია მოწყობილობებით, რომელთა სქემებში არის ელემენტები, რომლებიც ცვლის ფაზას. თუმცა, საყოფაცხოვრებო ტექნიკის მიერ მოხმარებული რეაქტიული სიმძლავრე შეუდარებლად ნაკლებია, ვიდრე სამრეწველო საწარმოებისა, ამიტომ იგი ტრადიციულად უგულებელყოფილია გადახდების გაანგარიშებისას.

ქარხანა ან ქარხანა, რომლის ხელმძღვანელობა არ აკონტროლებს დატვირთვის წრეში გამავალი პარაზიტული დენების მოხმარებას, დიდ ზიანს აყენებს რეგიონის და მთლიანად ქვეყნის ენერგეტიკულ სისტემებს. ელექტროგადამცემი ხაზის ირგვლივ ატმოსფერული ჰაერი სრულიად უსარგებლოდ თბება; ქვესადგურებში დამონტაჟებული ტრანსფორმატორების გრაგნილები შეიძლება არ გაუძლოს დატვირთვას, განსაკუთრებით პიკის პერიოდში.

ჩატვირთვა ინდუქციური და ტევადი

თუ იღებთ ჩვეულებრივ გამათბობელ მოწყობილობას ან ელექტრო ნათურას, მაშინ მითითებული სიმძლავრეკოლბაზე ან სახელოსნოზე შესაბამისი წარწერა შეესაბამება ამ მოწყობილობაზე გამავალი დენის მნიშვნელობებისა და ქსელის ძაბვის პროდუქტს (გვაქვს 220 ვოლტი). სიტუაცია იცვლება, თუ მოწყობილობა შეიცავს ტრანსფორმატორს, სხვა ელემენტებს, რომლებიც შეიცავს ინდუქტორებს ან კონდენსატორებს. ამ ნაწილებს აქვთ განსაკუთრებული თვისებები, მათში გამავალი დენის გრაფიკი ჩამორჩება ან მიჰყავს მიწოდების ძაბვის სინუსოიდს - სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ხდება ფაზის ცვლა. იდეალური ტევადობითი დატვირთვა ცვლის ვექტორს -90-ით, ხოლო ინდუქციური დატვირთვა +90 გრადუსით. სიმძლავრე ამ შემთხვევაში შედეგია არა მხოლოდ დენის და ძაბვის პროდუქტის, ემატება გარკვეული კორექტირების ფაქტორი. სად მიდის ეს?

პროცესის გეომეტრიული ასახვა

სკოლის გეომეტრიის კურსიდან ყველამ იცის, რომ ჰიპოტენუზა მართკუთხა სამკუთხედის ნებისმიერ ფეხზე გრძელია. თუ აქტიური, რეაქტიული და მოჩვენებითი სიმძლავრე ქმნის მის მხარეებს, მაშინ კოჭის და სიმძლავრის მიერ მოხმარებული დენები იქნება მართი კუთხით რეზისტენტულ კომპონენტთან, მაგრამ მიმართულებებით საპირისპირო მიმართულებით. დამატებისას (ან, თუ გნებავთ, გამოკლებას, ისინი სხვადასხვა ნიშნისაა) მთლიანი ვექტორი, ანუ მთლიანი რეაქტიული სიმძლავრე, იმისდა მიხედვით, თუ რა ტიპის დატვირთვა ჭარბობს წრედში, მიმართული იქნება ზემოთ ან ქვევით. მისი მიმართულებით შეიძლება ვიმსჯელოთ, თუ რომელი დატვირთვის ბუნება ჭარბობს.

რეაქტიული სიმძლავრე აქტიურ კომპონენტზე ვექტორის დამატებით მისცემს მოხმარებული ენერგიის მთლიან რაოდენობას. იგი გრაფიკულად არის ნაჩვენები როგორცსიმძლავრის სამკუთხედის ჰიპოტენუზა. რაც უფრო ნაზად იქნება ეს ხაზი x-ღერძთან მიმართებაში, მით უკეთესი.

კოსინუსი ფი

გრაფიკი გვიჩვენებს, რომ კუთხე φ იქმნება ორი ვექტორით, სრული და აქტიური სიმძლავრით. რაც უფრო ნაკლებად განსხვავდება მათი მნიშვნელობები, მით უკეთესი, მაგრამ მათ სრულ შერწყმას ხელს უშლის რეაქტიული სიმძლავრე, რომელიც პარაზიტად ითვლება. რაც უფრო დიდია კუთხე, მით უფრო დიდია დატვირთვა ელექტროგადამცემი ხაზებზე, ელექტრომომარაგების სისტემის საფეხურზე მაღლა და ქვევით ტრანსფორმატორებზე და პირიქით, რაც უფრო ახლოსაა ვექტორები ერთმანეთთან, მით უფრო ნაკლებად გაცხელდება მავთულები მთელს მანძილზე. წრე. ბუნებრივია, რაღაც უნდა გაეკეთებინა ამ პრობლემის მოსაგვარებლად. და გამოსავალი იპოვეს, მარტივი და ელეგანტური. რეაქტიული სიმძლავრის ორმხრივი კომპენსაცია საშუალებას გაძლევთ შეამციროთ φ კუთხე და მისი კოსინუსი (რომელსაც ასევე უწოდებენ სიმძლავრის კოეფიციენტს) მაქსიმალურად მიუახლოვდეთ ერთიანობას. ამისათვის გაახანგრძლივეთ ტევადობის კომპონენტის ვექტორი ისე, რომ მივაღწიოთ დენების რეზონანსს, რომლის დროსაც ისინი ერთმანეთს „ჩაქრიან“(იდეალურად მთლიანად, მაგრამ პრაქტიკაში - უდიდესი ზომით)..

თეორია და პრაქტიკა

ყველა თეორიული გამოთვლა უფრო ღირებულია, რაც უფრო მეტად გამოიყენება პრაქტიკაში. ნებისმიერ განვითარებულ სამრეწველო საწარმოში სურათი ასეთია: ელექტროენერგიის დიდ ნაწილს მოიხმარს ძრავები (სინქრონული, ასინქრონული, ერთფაზიანი, სამფაზიანი) და სხვა მანქანები. მაგრამ ასევე არსებობს ტრანსფორმატორები. დასკვნა მარტივია: რეალურ წარმოების პირობებში ჭარბობს ინდუქციური ხასიათის რეაქტიული ძალა. აღსანიშნავია, რომ საწარმოებიაყენებენ არა ერთ ელექტრო მრიცხველს, როგორც სახლებსა და ბინებში, არამედ ორს, რომელთაგან ერთი აქტიურია, მეორე კი ადვილი გამოსაცნობია. ელექტროგადამცემი ხაზებით უშედეგოდ „დადევნებული“ენერგიის გადაჭარბებული ხარჯვისთვის კი შესაბამისი ორგანოები უმოწყალოდ ჯარიმდებიან, ამიტომ ადმინისტრაცია სასიცოცხლოდ დაინტერესებულია რეაქტიული სიმძლავრის გამოთვლაში და მის შესამცირებლად ღონისძიებების გატარებით. ცხადია, რომ ამ პრობლემის გადაჭრისას არ შეიძლება ელექტრო ტევადობის გარეშე.

თეორიის კომპენსაცია

ზემოთ მოყვანილი გრაფიკიდან საკმაოდ ნათელია, თუ როგორ მივაღწიოთ პარაზიტების დენების შემცირებას მათ სრულ აღმოფხვრამდე, ყოველ შემთხვევაში, თეორიულად. ამისათვის შესაბამისი ტევადობის კონდენსატორი უნდა იყოს დაკავშირებული ინდუქციური დატვირთვის პარალელურად. ვექტორები, როდესაც დაემატება, მისცემს ნულს და დარჩება მხოლოდ სასარგებლო აქტიური კომპონენტი.

გამოთვლა ხდება ფორმულის მიხედვით:

C=1 / (2πFX), სადაც X არის ქსელში შემავალი ყველა მოწყობილობის ჯამური რეაქტიულობა; F - მიწოდების ძაბვის სიხშირე (გვაქვს - 50 ჰც);

როგორც ჩანს - რა არის უფრო ადვილი? გაამრავლეთ "X" და რიცხვი "pi" 50-ზე და გაყავით. თუმცა, ყველაფერი გარკვეულწილად უფრო რთულია.

როგორ არის პრაქტიკაში?

ფორმულა მარტივია, მაგრამ X-ის დადგენა და გამოთვლა არც ისე ადვილია. ამისათვის თქვენ უნდა აიღოთ ყველა მონაცემი მოწყობილობების შესახებ, გაარკვიოთ მათი რეაქტიულობა და ვექტორული სახით და მაშინაც… სინამდვილეში ამას არავინ აკეთებს, გარდა ლაბორატორიული სამუშაოს სტუდენტებისა.

შეგიძლიათ განსაზღვროთ რეაქტიული სიმძლავრე სხვა გზით, სპეციალური მოწყობილობის გამოყენებით - ფაზის მრიცხველი, რომელიც მიუთითებს კოსინუს ფიზე, ან ვატმეტრის ჩვენებების შედარებით,ამპერმეტრი და ვოლტმეტრი.

საქმეს ართულებს ის ფაქტი, რომ რეალურ წარმოების პროცესში დატვირთვა მუდმივად იცვლება, ვინაიდან ზოგიერთი მანქანა ჩართულია ექსპლუატაციის დროს, ზოგი კი პირიქით, გათიშულია ქსელიდან, როგორც ამას მოითხოვს. ტექნოლოგიური რეგულაციები. შესაბამისად, სიტუაციის მონიტორინგისთვის საჭიროა მიმდინარე ღონისძიებები. განათება მუშაობს ღამის ცვლაში, ზამთარში საამქროებში ჰაერის გაცხელება შესაძლებელია, ზაფხულში ჰაერის გაგრილება. ასეა თუ ისე, მაგრამ რეაქტიული სიმძლავრის კომპენსაცია ეფუძნება თეორიულ გამოთვლებს პრაქტიკული გაზომვების დიდი წილით cos φ.

კონდენსატორების შეერთება და გამორთვა

პრობლემის გადასაჭრელად ყველაზე მარტივი და აშკარა გზაა სპეციალური მუშაკის დაყენება ფაზის მრიცხველთან, რომელიც ჩართავს ან გამორთავს კონდენსატორების საჭირო რაოდენობას და მიაღწევს ისრის მინიმალურ გადახრას ერთიანობისგან. ასე რომ თავიდან მათ გააკეთეს, მაგრამ პრაქტიკამ აჩვენა, რომ ყბადაღებული ადამიანური ფაქტორი ყოველთვის არ იძლევა სასურველი ეფექტის მიღწევის საშუალებას. ნებისმიერ შემთხვევაში, რეაქტიული სიმძლავრე, რომელიც ყველაზე ხშირად ინდუქციური ხასიათისაა, კომპენსირდება შესაბამისი ზომის ელექტრული სიმძლავრის შეერთებით, მაგრამ უმჯობესია ამის გაკეთება ავტომატურად, წინააღმდეგ შემთხვევაში უყურადღებო მუშაკს შეუძლია საკუთარი საწარმო დიდი ჯარიმით დააკისროს. ისევ და ისევ, ამ სამუშაოს არ შეიძლება ეწოდოს კვალიფიციური, ის საკმაოდ ექვემდებარება ავტომატიზაციას. უმარტივესი სქემა მოიცავს სინათლის გამოსხივების ოპტიკურ ელექტრონულ წყვილს და სინათლის მიმღებს. ისარი დაფარავს მინიმალურ მნიშვნელობას, რაც ნიშნავს, რომ უნდა დაამატოთტევადობა.

ავტომატიზაცია და ინტელექტუალური ალგორითმები

ამჟამად არსებობს სისტემები, რომლებიც საშუალებას გაძლევთ საიმედოდ შეინახოთ cos φ 0,9-დან 1-მდე დიაპაზონში. ვინაიდან მათში კონდენსატორების კავშირი ხდება დისკრეტულად, შეუძლებელია იდეალური შედეგის მიღწევა, მაგრამ ავტომატური რეაქტიული სიმძლავრე. კომპენსატორი მაინც იძლევა ძალიან კარგ ეკონომიკურ ეფექტს. ამ მოწყობილობის მუშაობა ეფუძნება ინტელექტუალურ ალგორითმებს, რომლებიც უზრუნველყოფენ მუშაობას ჩართვისთანავე, ყველაზე ხშირად დამატებითი პარამეტრების გარეშეც კი. კომპიუტერული ტექნოლოგიების ტექნოლოგიური მიღწევები შესაძლებელს ხდის კონდენსატორის ბანკების ყველა ეტაპის ერთგვაროვან შეერთებას, რათა თავიდან იქნას აცილებული ერთი ან ორი მათგანის ნაადრევი უკმარისობა. რეაგირების დრო ასევე მინიმუმამდეა დაყვანილი და დამატებითი ჩოხები ამცირებს ძაბვის ვარდნის რაოდენობას გარდამავალი პერიოდის დროს. თანამედროვე საწარმოს სიმძლავრის მართვის პანელს აქვს შესაბამისი ერგონომიული განლაგება, რომელიც პირობებს უქმნის ოპერატორს, სწრაფად შეაფასოს სიტუაცია და ავარიის ან წარუმატებლობის შემთხვევაში, ის მიიღებს დაუყოვნებლივ განგაშის სიგნალს. ასეთი კაბინეტის ფასი საკმაოა, მაგრამ ღირს ამის გადახდა, სარგებელი მოაქვს.

კომპენსატორი მოწყობილობა

ჩვეულებრივი რეაქტიული სიმძლავრის კომპენსატორი არის სტანდარტული განზომილების ლითონის კარადა წინა პანელზე კონტროლისა და მართვის პანელით, ჩვეულებრივ გახსნილი. მის ბოლოში არის კონდენსატორების ნაკრები (ბატარეები). ასეთიმდებარეობა განპირობებულია მარტივი მოსაზრებით: ელექტრული სიმძლავრე საკმაოდ მძიმეა და სავსებით ლოგიკურია მცდელობა, რომ სტრუქტურა უფრო სტაბილური გახდეს. ზედა ნაწილში, ოპერატორის თვალების დონეზე, არის საჭირო საკონტროლო მოწყობილობები, მათ შორის ფაზის ინდიკატორი, რომლითაც შეგიძლიათ განსაჯოთ სიმძლავრის ფაქტორის სიდიდე. ასევე არსებობს სხვადასხვა მითითებები, მათ შორის გადაუდებელი, კონტროლი (ჩართვა და გამორთვა, ხელით რეჟიმში გადართვა და ა.შ.). საზომი სენსორების წაკითხვის შედარების შეფასება და საკონტროლო მოქმედებების შემუშავება (საჭირო რეიტინგის დამაკავშირებელი კონდენსატორები) ხორციელდება მიკროპროცესორზე დაფუძნებული მიკროსქემით. აქტუატორები მუშაობენ სწრაფად და ჩუმად, ისინი ჩვეულებრივ აგებულია ძლიერ ტირისტორებზე.

კონდენსატორის ბანკების მიახლოებითი გაანგარიშება

შედარებით პატარა ქარხნებში, მიკროსქემის რეაქტიული სიმძლავრე შეიძლება დაახლოებით შეფასდეს დაკავშირებული მოწყობილობების რაოდენობის მიხედვით, მათი ფაზის ცვლის მახასიათებლების გათვალისწინებით. ასე რომ, ჩვეულებრივი ასინქრონული ელექტროძრავა (ქარხნებისა და ქარხნების მთავარი "შრომისმოყვარე"), რომლის დატვირთვა უდრის მისი ნომინალური სიმძლავრის ნახევარს, აქვს cos φ ტოლი 0.73 და ფლუორესცენტური ნათურა - 0.5. პარამეტრი კონტაქტური შედუღების მანქანა მერყეობს 0, 8-დან 0,9-მდე, რკალის ღუმელი მუშაობს კოსინუსით φ 0,8-ის ტოლი. თითქმის ყველა მთავარი ენერგეტიკოსისთვის ხელმისაწვდომი ცხრილები შეიცავს ინფორმაციას თითქმის ყველა ტიპის სამრეწველო აღჭურვილობის შესახებ და რეაქტიული სიმძლავრის კომპენსაციის წინასწარ დაყენება შესაძლებელია. შესრულებულია მათი გამოყენებით. თუმცა, ასეთი მონაცემებიემსახურება მხოლოდ საბაზისო ხაზს, რომელზედაც უნდა მოხდეს კორექტირება კონდენსატორის ბანკების დამატებით ან ამოღებით.

საქართველოს მასშტაბით

შეიძლება გქონდეთ შთაბეჭდილება, რომ სახელმწიფომ ქარხნებს, ქარხნებსა და სხვა სამრეწველო საწარმოებს ანდო მთელი ზრუნვა ელექტრო ქსელის პარამეტრებზე და მასზე დატვირთვის ერთგვაროვნებაზე. Ეს არ არის სიმართლე. ქვეყნის ენერგეტიკული სისტემა აკონტროლებს ფაზურ ცვლას ეროვნული და რეგიონული მასშტაბით, სწორედ ელექტროსადგურებიდან მისი სპეციალური პროდუქტის გამოსვლისას. სხვა საკითხია, რომ რეაქტიული კომპონენტის კომპენსაცია ხორციელდება არა კონდენსატორის ბანკების შეერთებით, არამედ სხვა მეთოდით. როტორის გრაგნილებში მომხმარებლებისთვის მიწოდებული ენერგიის ხარისხის უზრუნველსაყოფად რეგულირდება მიკერძოებული დენი, რაც არ წარმოადგენს დიდ პრობლემას სინქრონულ გენერატორებში.