Meningkatkan faktor kuasa dalam litar arus sinusoidal

Kebanyakan pengguna moden tenaga elektrik mempunyai sifat induktif beban, yang arusnya ketinggalan di belakang voltan sumber. Jadi untuk motor aruhan, transformer, mesin kimpalan dan arus reaktif lain diperlukan untuk mencipta medan magnet berputar dalam mesin elektrik dan fluks magnet berselang-seli dalam transformer.

Kuasa aktif pengguna sedemikian pada nilai arus dan voltan yang diberikan bergantung pada cosφ:

P = UIcosφ, I = P / UCosφ

Penurunan faktor kuasa membawa kepada peningkatan arus.

Kosinus phi ia amat berkurangan apabila motor dan transformer melahu atau di bawah beban berat. Jika rangkaian mempunyai arus reaktif, kuasa penjana, pencawang transformer dan rangkaian tidak digunakan sepenuhnya. Apabila cosφ berkurangan, ia meningkat dengan ketara kehilangan tenaga untuk memanaskan wayar dan gegelung peranti elektrik.

Sebagai contoh, jika kuasa sebenar kekal malar, ia disediakan dengan arus 100 A pada cosφ= 1, kemudian dengan pengurangan cosφ kepada 0.8 dan kuasa yang sama, arus dalam rangkaian meningkat sebanyak 1.25 kali (I = Inetwork x cosφ , Azac = Aza / cosφ).

Kerugian pada wayar rangkaian pemanasan dan belitan penjana (pengubah) Pload = I2nets x Rnets adalah berkadar dengan kuasa dua arus, iaitu, ia meningkat sebanyak 1.252 = 1.56 kali.

Pada cosφ= 0.5, arus dalam rangkaian dengan kuasa aktif yang sama adalah sama dengan 100 / 0.5 = 200 A, dan kerugian dalam rangkaian meningkat sebanyak 4 kali (!). Ia semakin berkembang kehilangan voltan rangkaianyang mengganggu operasi biasa pengguna lain.

Meter pengguna dalam semua kes melaporkan jumlah tenaga aktif yang digunakan yang sama setiap unit masa, tetapi dalam kes kedua penjana menyuap rangkaian dengan arus yang 2 kali lebih besar daripada yang pertama. Beban penjana (mod terma) ditentukan bukan oleh kuasa aktif pengguna, tetapi oleh jumlah kuasa dalam kilovolt-ampere, iaitu, hasil voltan oleh amperagemengalir melalui gegelung.

Jika kita menandakan rintangan wayar talian Rl, maka kehilangan kuasa di dalamnya boleh ditentukan seperti berikut:

Oleh itu, semakin besar pengguna, semakin sedikit kehilangan kuasa dalam talian dan semakin murah penghantaran elektrik.

Faktor kuasa menunjukkan cara kuasa undian sumber digunakan. Jadi, untuk membekalkan penerima 1000 kW pada φ= 0.5 kuasa penjana hendaklah S = P / cosφ = 1000 / 0.5 = 2000 kVA, dan pada cosφ = 1 C = 1000 kVA.

Oleh itu, meningkatkan faktor kuasa meningkatkan penggunaan kuasa penjana.

Untuk meningkatkan faktor kuasa (cosφ) pemasangan elektrik digunakan pampasan kuasa reaktif.

Meningkatkan faktor kuasa (mengurangkan sudut φ — peralihan fasa arus dan voltan) boleh dicapai dengan cara berikut:

1) penggantian enjin ringan dengan enjin kuasa yang lebih rendah,

2) di bawah voltan

3) memutuskan sambungan motor dan transformer terbiar,

4) kemasukan peranti pampasan khas dalam rangkaian, yang merupakan penjana arus utama (kapasitif).

Untuk tujuan ini, pemampas segerak — motor elektrik terlalu teruja segerak — dipasang khas di pencawang serantau yang berkuasa.

Pemampas segerak

Untuk meningkatkan kecekapan loji kuasa, bank kapasitor yang paling biasa digunakan disambungkan selari dengan beban induktif (Rajah 2 a).

nasi. 2 Menghidupkan kapasitor untuk pampasan kuasa reaktif: a — litar, b, c — gambar rajah vektor

Untuk mengimbangi kosφ dalam pemasangan elektrik sehingga beberapa ratus kVA ia digunakan kapasitor kosinus… Ia dihasilkan untuk voltan dari 0.22 hingga 10 kV.

Kapasiti kapasitor yang diperlukan untuk meningkatkan cosφ daripada nilai sedia ada cosφ1 kepada cosφ2 yang diperlukan boleh ditentukan daripada rajah (Rajah 2 b, c).

Apabila membina gambar rajah vektor, vektor voltan sumber diambil sebagai vektor awal. Jika beban adalah induktif, maka vektor semasa Az1 ketinggalan di belakang sudut vektor voltan φ1Aza bertepatan dengan arah voltan, komponen reaktif Azp semasa ketinggalan di belakangnya sebanyak 90 ° (Rajah 2 b).

Selepas menyambungkan bank kapasitor kepada pengguna, Az semasa ditentukan sebagai jumlah geometri vektor Az1 dan Az° C... Dalam kes ini, vektor arus kapasitif mendahului vektor voltan sebanyak 90 ° (Rajah 2, c) . Ini menunjukkan gambarajah vektor φ2 <φ1, i.e. selepas menghidupkan kapasitor, faktor kuasa meningkat daripada cosφ1 kepada cosφ2

Kapasiti pemuat boleh dikira menggunakan gambarajah vektor arus (Rajah 2 c) Ic = azp1 — Azr = Aza tgφ1 — Aza tgφ2 = ωCU

Memandangkan P = UI, kami menulis kemuatan kapasitor C = (I / ωU) NS (tgφ1 — tgφ2) = (P / ωU2) NS (tgφ1 — tgφ2).

Dalam amalan, faktor kuasa biasanya meningkat bukan kepada 1.0, tetapi kepada 0.90 — 0.95, kerana pampasan penuh memerlukan pemasangan tambahan kapasitor, yang selalunya tidak wajar secara ekonomi.