Reaktans dalam kejuruteraan elektrik

Terkenal dalam bidang kejuruteraan elektrik Hukum Ohm menerangkan bahawa jika beza keupayaan dikenakan pada hujung bahagian litar, maka arus elektrik akan mengalir di bawah tindakannya, kekuatannya bergantung pada rintangan medium.

Sumber voltan AC mencipta arus dalam litar yang disambungkan kepadanya, yang mungkin mengikut bentuk gelombang sinus sumber atau dianjak ke hadapan atau ke belakang dengan sudut daripadanya.

Sekiranya litar elektrik tidak mengubah arah aliran semasa dan vektor fasanya sepenuhnya bertepatan dengan voltan yang digunakan, maka bahagian tersebut mempunyai rintangan aktif semata-mata. Apabila terdapat perbezaan dalam putaran vektor, mereka bercakap tentang sifat reaktif rintangan.

Elemen elektrik yang berbeza mempunyai keupayaan berbeza untuk memesongkan arus yang mengalir melaluinya dan mengubah magnitudnya.

Reaktans gegelung

Ambil sumber voltan AC yang stabil dan sekeping wayar berpenebat panjang. Mula-mula, kami menyambungkan penjana ke seluruh wayar lurus, dan kemudian kepadanya, tetapi digulung dalam cincin di sekelilingnya litar magnetik, yang digunakan untuk memperbaiki laluan fluks magnet.

Dengan mengukur arus dengan tepat dalam kedua-dua kes, dapat dilihat bahawa dalam eksperimen kedua, penurunan ketara dalam nilainya dan ketinggalan fasa pada sudut tertentu akan diperhatikan.

Ini disebabkan oleh kemunculan daya induksi yang bertentangan yang ditunjukkan di bawah tindakan undang-undang Lenz.

Dalam rajah, laluan arus primer ditunjukkan oleh anak panah merah, dan medan magnet yang dihasilkan olehnya ditunjukkan dalam warna biru. Arah pergerakannya ditentukan oleh peraturan tangan kanan. Ia juga melintasi semua lilitan bersebelahan di dalam gegelung dan mendorong arus di dalamnya, ditunjukkan oleh anak panah hijau, yang melemahkan nilai arus primer yang digunakan sambil mengalihkan arahnya berbanding dengan EMF yang digunakan.

Lebih banyak lilitan pada gegelung, lebih banyak tindak balas induktif X. Mengurangkan arus primer.

Nilainya bergantung pada frekuensi f, kearuhan L, dikira dengan formula:

xL= 2πfL = ωL

Dengan mengatasi daya induktansi, arus gegelung ketinggalan voltan sebanyak 90 darjah.

Rintangan pengubah

Peranti ini mempunyai dua atau lebih gegelung pada litar magnet biasa. Salah seorang daripada mereka menerima elektrik dari sumber luaran, dan ia dihantar kepada yang lain mengikut prinsip transformasi.

Arus primer yang melalui gegelung kuasa mendorong fluks magnet di dalam dan di sekeliling litar magnet, yang melintasi lilitan gegelung sekunder dan membentuk arus sekunder di dalamnya.

Kerana ia sesuai untuk mencipta reka bentuk transformer adalah mustahil, maka sebahagian daripada fluks magnet akan meresap ke dalam persekitaran dan menyebabkan kerugian.Ini dipanggil fluks kebocoran dan menjejaskan jumlah reaktans kebocoran.

Kepada ini ditambah komponen aktif rintangan setiap gegelung. Jumlah nilai yang diperoleh dipanggil galangan elektrik pengubah ataunya rintangan kompleks Z, mencipta penurunan voltan merentasi semua belitan.

Untuk ungkapan matematik sambungan di dalam pengubah, rintangan aktif belitan (biasanya diperbuat daripada tembaga) ditunjukkan oleh indeks "R1" dan "R2", dan induktif oleh "X1" dan "X2".

Impedans dalam setiap gegelung ialah:

• Z1 = R1 + jX1;

• Z2 = R1 + jX2.

Dalam ungkapan ini, subskrip «j» menandakan unit khayalan yang terletak pada paksi menegak satah kompleks.

Rejim paling kritikal dari segi rintangan induktif dan kejadian komponen kuasa reaktif dicipta apabila transformer disambungkan dalam operasi selari.

Rintangan kapasitor

Secara struktur, ia termasuk dua atau lebih plat konduktif yang dipisahkan oleh lapisan bahan dengan sifat dielektrik. Kerana pemisahan ini, arus terus tidak boleh melalui kapasitor, tetapi arus ulang-alik boleh, tetapi dengan sisihan dari nilai asalnya.

Perubahannya dijelaskan oleh prinsip tindakan rintangan reaktif - kapasitif.

Di bawah tindakan voltan berselang-seli yang digunakan, berubah dalam bentuk sinusoidal, lompatan berlaku pada plat, pengumpulan cas tenaga elektrik dengan tanda-tanda yang bertentangan. Jumlah bilangan mereka dihadkan oleh saiz peranti dan dicirikan oleh kapasiti. Semakin besar, semakin lama masa yang diperlukan untuk mengecas.

Semasa separuh kitaran ayunan seterusnya, kekutuban voltan merentasi plat kapasitor diterbalikkan.Di bawah pengaruhnya, terdapat perubahan dalam potensi, pengisian semula cas yang terbentuk pada plat. Dengan cara ini, aliran arus primer tercipta dan penentangan terhadap laluannya tercipta apabila magnitudnya berkurangan dan bergerak di sepanjang sudut.

Juruelektrik ada jenaka tentang perkara ini. Arus terus pada graf diwakili oleh garis lurus, dan apabila ia melalui sepanjang wayar, cas elektrik, mencapai plat kapasitor, terletak pada dielektrik, masuk ke jalan buntu. Halangan ini menghalangnya daripada melepasi.

Harmonik sinusoidal melepasi halangan dan cas, bergolek bebas pada plat yang dicat, kehilangan sebahagian kecil daripada tenaga yang ditangkap pada plat.

Jenaka ini mempunyai makna tersembunyi: apabila voltan berdenyut yang malar atau diperbetulkan digunakan pada plat di antara plat, disebabkan pengumpulan cas elektrik daripadanya, perbezaan potensi yang malar yang ketat dicipta, yang melancarkan semua lompatan dalam bekalan kuasa litar. Sifat kapasitor dengan peningkatan kapasiti ini digunakan dalam penstabil voltan malar.

Secara umum, rintangan kapasitif Xc, atau lawan kepada laluan arus ulang-alik melaluinya, bergantung pada reka bentuk kapasitor, yang menentukan kapasitansi «C», dan dinyatakan dengan formula:

Xc = 1/2πfC = 1 / ω° C

Oleh kerana pengecasan semula plat, arus melalui kapasitor menaikkan voltan sebanyak 90 darjah.

Kereaktifan talian kuasa

Setiap talian kuasa direka untuk menghantar tenaga elektrik. Ia adalah kebiasaan untuk mewakilinya sebagai bahagian litar setara dengan parameter teragih r aktif, reaktif (induktif) x rintangan dan konduktans g, per unit panjang, biasanya satu kilometer.

Jika kita mengabaikan pengaruh kemuatan dan kekonduksian, maka kita boleh menggunakan litar setara yang dipermudahkan untuk garisan dengan parameter selari.

Talian kuasa atas

Penghantaran elektrik melalui wayar terdedah yang terdedah memerlukan jarak yang ketara antara mereka dan dari tanah.

Dalam kes ini, rintangan induktif satu kilometer konduktor tiga fasa boleh diwakili oleh ungkapan X0. Bergantung:

• jarak purata paksi wayar antara satu sama lain asr;

• diameter luar wayar fasa d;

• kebolehtelapan magnet relatif bahan µ;

• rintangan induktif luaran garisan X0 ';

• rintangan induktif dalaman garis X0 «.

Untuk rujukan: rintangan induktif 1 km garis atas yang diperbuat daripada logam bukan ferus adalah kira-kira 0.33 ÷ 0.42 Ohm / km.

Talian penghantaran kabel

Talian kuasa yang menggunakan kabel voltan tinggi secara struktur berbeza daripada talian atas. Jaraknya antara fasa wayar dikurangkan dengan ketara dan ditentukan oleh ketebalan lapisan penebat dalaman.

Kabel tiga wayar sedemikian boleh diwakili sebagai kapasitor dengan tiga sarung wayar yang diregangkan pada jarak yang jauh. Apabila panjangnya bertambah, kapasitansi meningkat, rintangan kapasitif berkurangan, dan arus kapasitif yang menutup sepanjang kabel meningkat.

Sesar tanah fasa tunggal paling kerap berlaku dalam talian kabel di bawah pengaruh arus kapasitif. Untuk pampasan mereka dalam rangkaian 6 ÷ 35 kV, reaktor penindasan arka (DGR) digunakan, yang disambungkan melalui neutral dibumikan rangkaian. Parameter mereka dipilih dengan kaedah pengiraan teori yang canggih.

GDR lama tidak selalu berfungsi dengan berkesan kerana kualiti penalaan yang lemah dan ketidaksempurnaan reka bentuk. Ia direka untuk purata arus kerosakan yang dinilai, yang selalunya berbeza daripada nilai sebenar.

Pada masa kini, perkembangan baharu GDR diperkenalkan, mampu memantau situasi kecemasan secara automatik, mengukur parameter utamanya dengan cepat dan menyesuaikan untuk pemadaman arus kerosakan bumi yang boleh dipercayai dengan ketepatan 2%. Terima kasih kepada ini, kecekapan operasi GDR serta-merta meningkat sebanyak 50%.

Prinsip pampasan komponen reaktif kuasa daripada unit kapasitor

Grid kuasa menghantar elektrik voltan tinggi pada jarak yang jauh. Kebanyakan penggunanya adalah motor elektrik dengan rintangan induktif dan elemen rintangan. Jumlah kuasa yang dihantar kepada pengguna terdiri daripada komponen aktif P, digunakan untuk melakukan kerja yang berguna, dan komponen reaktif Q, yang menyebabkan pemanasan belitan transformer dan motor elektrik.

Komponen reaktif Q yang timbul daripada tindak balas induktif mengurangkan kualiti kuasa. Untuk menghapuskan kesan berbahayanya pada tahun lapan puluhan abad yang lalu, skim pampasan digunakan dalam sistem kuasa USSR dengan menyambungkan bank kapasitor dengan rintangan kapasitif, yang mengurangkan kosinus suatu sudut φ.

Mereka dipasang di pencawang yang memberi makan secara langsung kepada pengguna yang bermasalah. Ini memastikan peraturan tempatan kualiti kuasa.

Dengan cara ini, adalah mungkin untuk mengurangkan beban pada peralatan dengan ketara dengan mengurangkan komponen reaktif sambil menghantar kuasa aktif yang sama.Kaedah ini dianggap kaedah paling berkesan untuk menjimatkan tenaga bukan sahaja dalam perusahaan perindustrian, tetapi juga dalam perkhidmatan kediaman dan komunal. Penggunaannya yang cekap boleh meningkatkan kebolehpercayaan sistem kuasa dengan ketara.