Energjia elektrike aktive dhe reaktive në njehsor. Çfarë është fuqia aktive, reaktive dhe e dukshme - një shpjegim i thjeshtë

Nga letra e klientit:
Më thuaj, për hir të Zotit, pse fuqia e UPS-së tregohet në Volt-Amper, dhe jo në kilovatët e zakonshëm. Kjo është shumë e bezdisshme. Në fund të fundit, të gjithë janë mësuar prej kohësh me kilovat. Dhe fuqia e të gjitha pajisjeve tregohet kryesisht në kW.
Aleksej. 21 qershor 2007

Karakteristikat teknike të çdo UPS tregojnë fuqinë e dukshme [kVA] dhe fuqinë aktive [kW] - ato karakterizojnë kapacitetin e ngarkesës së UPS-së. Shembull, shikoni fotot më poshtë:

Fuqia e jo të gjitha pajisjeve tregohet në vat, për shembull:

• Fuqia e transformatorëve tregohet në VA:
  http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (transformatorët TP: shih shtojcën)
  http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (transformatorët TSGL: shih shtojcën)
• Fuqia e kondensatorit tregohet në Vary:
  http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (kondensatorët K78-39: shih shtojcën)
  http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (kondensatorët në MB: shih shtojcën)
• Shembuj të ngarkesave të tjera - shihni bashkëngjitjet më poshtë.

Karakteristikat e fuqisë së ngarkesës mund të vendosen saktësisht me një parametër të vetëm (fuqia aktive në W) vetëm për rastin e rrymës direkte, pasi ekziston vetëm një lloj rezistence në qarkun e rrymës së vazhduar - rezistenca aktive.

Karakteristikat e fuqisë së ngarkesës për rastin e rrymës alternative nuk mund të vendosen me saktësi me një parametër të vetëm, pasi ekzistojnë dy lloje të ndryshme të rezistencës në qarkun e rrymës alternative - aktive dhe reaktive. Prandaj, vetëm dy parametra: fuqia aktive dhe fuqia reaktive karakterizojnë me saktësi ngarkesën.

Parimi i funksionimit të rezistencave aktive dhe reaktive është krejtësisht i ndryshëm. Rezistenca aktive - konverton në mënyrë të pakthyeshme energjinë elektrike në lloje të tjera të energjisë (nxehtësia, drita, etj.) - shembuj: llambë inkandeshente, ngrohës elektrik (paragrafi 39, Klasa e fizikës 11 V.A.Kasyanov M .: Drofa, 2007).

Rezistenca reaktive - akumulon në mënyrë alternative energjinë dhe më pas e kthen atë në rrjet - shembuj: kondensator, induktor (paragrafi 40,41, Klasa e fizikës 11 V.A.Kasyanov M .: Drofa, 2007).

Më tej në çdo libër shkollor për inxhinierinë elektrike, mund të lexoni se fuqia aktive (e shpërndarë nga një rezistencë aktive) matet në vat, dhe fuqia reaktive (që qarkullon përmes një reaktance) matet në vars; Gjithashtu, për të karakterizuar fuqinë e ngarkesës, përdoren edhe dy parametra: fuqia totale dhe faktori i fuqisë. Të gjithë këta 4 parametra:

1. Fuqia aktive: emërtimi P, njësi: vat
2. Fuqia reaktive: emërtimi P, njësi: Var(Volt Amper reaktive)
3. Fuqia e dukshme: emërtimi S, njësi: VA(Volt Amper)
4. Faktori i fuqisë: emërtimi k ose cosФ, njësia matëse: sasi pa dimension

Këta parametra lidhen me raportet: S * S = P * P + Q * Q, cosФ = k = P / S

Gjithashtu cosФ quhet faktori i fuqisë ( Faktori i fuqisë – PF)

Prandaj, në inxhinierinë elektrike, çdo dy prej këtyre parametrave vendosen për karakteristikën e fuqisë, pasi pjesa tjetër mund të gjendet nga këto dy.

Për shembull, motorët elektrikë, llambat (shkarkimi) - në ato. të dhënat e treguara P [kW] dhe cosF:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (Motorët AIR: shih shtojcën)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (llambat DRL: shih shtojcën)
(për shembuj të të dhënave teknike për ngarkesa të ndryshme shih aneksin më poshtë)

Është e njëjta gjë me furnizimin me energji elektrike. Fuqia e tyre (kapaciteti i ngarkesës) karakterizohet nga një parametër për furnizimin me energji DC - fuqia aktive (W) dhe dy parametra për burimin. Furnizimi me energji AC. Zakonisht këta dy parametra janë fuqia e dukshme (VA) dhe aktive (W). Shihni për shembull parametrat e grupit të gjeneratorit dhe UPS-së.

Shumica e pajisjeve të zyrës dhe shtëpiake janë aktive (pa ose pak reaktancë), kështu që fuqia e tyre tregohet në vat. Në këtë rast, gjatë llogaritjes së ngarkesës, përdoret vlera e fuqisë së UPS-së. Nëse ngarkesa janë kompjuterë me furnizim me energji (PSU) pa korrigjim të faktorit të fuqisë hyrëse (APFC), një printer lazer, frigorifer, kondicioner, një motor elektrik (për shembull, një pompë zhytëse ose një motor në një vegël makine), çakëll fluoreshente llambat, etj. - të gjitha daljet përdoren në llogaritje. ... Të dhënat e UPS-së: kVA, kW, karakteristikat e mbingarkesës etj.

Shihni mësimet e inxhinierisë elektrike, për shembull:

1. Evdokimov FE Bazat teorike të inxhinierisë elektrike. - M .: Qendra Botuese "Akademia", 2004.

2. Nemtsov MV Inxhinieri elektrike dhe elektronike. - M .: Qendra Botuese "Akademia", 2007.

3. Fretedov LA Inxhinieri elektrike. - M .: Shkolla e lartë, 1989.

Shih gjithashtu fuqinë AC, Faktorin e fuqisë, Rezistencën elektrike, Reaktancën http://en.wikipedia.org
(përkthim: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Aplikacion

Shembulli 1: fuqia e transformatorëve dhe autotransformatorëve tregohet në VA (Volt Amper)

http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (transformatorët TSGL)

Autotransformatorë njëfazor
TDGC2-0,5 kVa, 2A		AOSN-2-220-82
TDGC2-1.0 kVa, 4A	Më vonë 1.25	AOSN-4-220-82
TDGC2-2.0 kVa, 8A	Fundi 2.5	AOSN-8-220-82
TDGC2-3.0 kVa, 12A
TDGC2-4.0 kVa, 16A
TDGC2-5.0 kVa, 20A		AOSN-20-220
TDGC2-7.0 kVa, 28A
TDGC2-10 kVa, 40A		AOMN-40-220
TDGC2-15 kVa, 60A
TDGC2-20 kVa, 80A

http://www.gstransformers.com/products/voltage-regulators.html (Autotransformatorët laboratorikë LATR / TDGC2)

Shembulli 2: fuqia e kondensatorëve tregohet në Varas (Volts Amper reaktive)

http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (kondensatorët K78-39)

http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (kondensatorë në MB)

Shembulli 3: të dhënat teknike të motorëve elektrikë përmbajnë fuqinë aktive (kW) dhe cosF

Për ngarkesa të tilla si motorët elektrikë, llambat (shkarkimi), furnizimet me energji kompjuterike, ngarkesat e kombinuara, etj. - të dhënat teknike tregojnë P [kW] dhe cosF (fuqia aktive dhe faktori i fuqisë) ose S [kVA] dhe cosF (fuqia e dukshme dhe fuqia e faktorit të fuqisë).

http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(Ngarkesë e kombinuar - makinë prerëse plazma çeliku / Prerës me inverter plazma LGK160 (IGBT)

http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (Furnizimi me energji për PC)

Shtojca 1

Nëse ngarkesa ka një faktor të lartë fuqie (0.8 ... 1.0), atëherë vetitë e saj i afrohen ngarkesës aktive. Një ngarkesë e tillë është ideale si për linjën e rrjetit ashtu edhe për burimet e energjisë, pasi nuk gjeneron rryma dhe fuqi reaktive në sistem.

Prandaj, në shumë vende janë miratuar standarde që rregullojnë faktorin e fuqisë së pajisjeve.

Shtojca 2

Pajisjet me një ngarkesë (për shembull, njësia e furnizimit me energji PC) dhe të kombinuara me shumë komponentë (për shembull, një makinë bluarje industriale me disa motorë, PC, ndriçim, etj.) kanë faktorë të ulët të fuqisë (më pak se 0,8) të njësive të brendshme ( për shembull, një ndreqës i furnizimit me energji të PC ose një motor elektrik ka faktor fuqie 0,6 ... 0,8). Prandaj, në ditët e sotme shumica e pajisjeve kanë një bllok hyrës të korrigjuesit të faktorit të fuqisë. Në këtë rast, faktori i fuqisë hyrëse është 0.9 ... 1.0, i cili përputhet me standardet rregullatore.

Shtojca 3. Njoftim i rëndësishëm në lidhje me faktorin e fuqisë së UPS-ve dhe rregullatorëve të tensionit

Kapaciteti i ngarkesës së UPS dhe DGS është normalizuar në një ngarkesë standarde industriale (faktori i fuqisë 0.8 me karakter induktiv). Për shembull UPS 100 kVA / 80 kW. Kjo do të thotë që pajisja mund të furnizojë një ngarkesë rezistente me një fuqi maksimale 80 kW, ose një ngarkesë të përzier (reaktive-reaktive) me një fuqi maksimale 100 kVA me një faktor fuqie induktive 0.8.

Në stabilizuesit e tensionit, situata është e ndryshme. Për stabilizuesin, faktori i fuqisë së ngarkesës është i parëndësishëm. Për shembull, një stabilizues i tensionit 100 kVA. Kjo do të thotë që pajisja mund të furnizojë një ngarkesë rezistente me fuqi maksimale 100 kW, ose çdo tjetër (thjesht aktive, thjesht reaktive, e përzier) me fuqi 100 kVA ose 100 kvar me çdo faktor fuqie kapacitiv ose induktiv. Vini re se kjo është e vërtetë për ngarkesat lineare (pa harmonikë të rrymës më të lartë). Me shtrembërime të mëdha harmonike të rrymës së ngarkesës (THD e lartë), fuqia dalëse e stabilizatorit zvogëlohet.

Shtojca 4

Shembuj ilustrues të ngarkesave të pastra aktive dhe të pastra reaktive:

• Një llambë inkandeshente prej 100 W është e lidhur me një rrymë alternative 220 VAC - ka një rrymë përcjellëse kudo në qark (përmes përçuesve të telave dhe qimeve të tungstenit të llambës). Karakteristikat e ngarkesës (llambës): fuqia S = P ~ = 100 VA = 100 W, PF = 1 => e gjithë fuqia elektrike është aktive, që do të thotë se absorbohet plotësisht në llambë dhe shndërrohet në fuqi të nxehtësisë dhe dritës.
• Një kondensator jopolar prej 7 μF është i lidhur me rrjetin AC 220 VAC - ekziston një rrymë përcjellëse në qarkun e telit, një rrymë paragjykimi rrjedh brenda kondensatorit (përmes dielektrikut). Karakteristikat e ngarkesës (kondensatorit): fuqia S = Q ~ = 100 VA = 100 VAR, PF = 0 => e gjithë fuqia elektrike është reaktive, që do të thotë se qarkullon vazhdimisht nga burimi në ngarkesë dhe mbrapa, përsëri në ngarkesë, etj.

Shtojca 5

Për të treguar reaktancën mbizotëruese (induktiv ose kapacitiv), shenja i caktohet faktorit të fuqisë:

+ (plus)- nëse reaktansa totale është induktive (shembull: PF = + 0,5). Faza aktuale mbetet pas fazës së tensionit me një kënd F.

- (minus)- nëse reaksioni total është kapacitiv (shembull: PF = -0,5). Faza aktuale është përpara fazës së tensionit me një kënd F.

Shtojca 6

Pyetje shtesë

Pyetja 1:
Pse numrat / sasitë imagjinare (për shembull, fuqia reaktive, reaktanca, etj.), të cilat nuk ekzistojnë në realitet, përdoren në të gjitha tekstet e inxhinierisë elektrike gjatë llogaritjes së qarqeve AC?

Përgjigje:
Po, të gjitha sasitë individuale në botën përreth janë reale. Përfshirë temperaturën, reaktancën, etj. Përdorimi i numrave imagjinarë (kompleksë) është vetëm një truk matematikor që i bën llogaritjet më të lehta. Si rezultat i llogaritjes, merret një numër domosdoshmërisht real. Shembull: fuqia reaktive e ngarkesës (kondensatorit) 20 kVAr është rrjedha reale e energjisë, domethënë vat reale që qarkullojnë në qarkun burim-ngarkesë. Por për të dalluar këto Watts nga Watts, të zhytur në mënyrë të pakthyeshme nga ngarkesa, këto "Watt qarkulluese" u vendosën të quheshin Volt reaktive · Amper.

Koment:
Më parë, vetëm sasitë e vetme përdoreshin në fizikë, dhe në llogaritje të gjitha sasitë matematikore korrespondonin me sasitë reale të botës përreth. Për shembull, distanca është e barabartë me shpejtësinë herë kohën (S = v * t). Më pas, me zhvillimin e fizikës, d.m.th., me studimin e objekteve më komplekse (drita, valët, rryma elektrike alternative, atomi, hapësira, etj.) u shfaq një numër aq i madh i sasive fizike saqë u bë e pamundur të llogaritet secila veç e veç. . Ky nuk është vetëm një problem i llogaritjes manuale, por edhe një problem i përpilimit të programeve kompjuterike. Për të zgjidhur këtë problem, sasitë e afërta të vetme filluan të kombinohen në ato më komplekse (duke përfshirë 2 ose më shumë sasi të vetme), duke iu bindur ligjeve të transformimit të njohura në matematikë. Kështu dyfishohen sasitë skalare (të vetme) (temperatura, etj.), vektori dhe kompleksi (rezistenca, etj.), trefishohen vektorët (vektori i fushës magnetike, etj.), dhe sasitë më komplekse - matricat dhe tensorët (tensori konstant dielektrik, tensori Ricci, etj.). Për të thjeshtuar llogaritjet në inxhinierinë elektrike, përdoren vlerat e mëposhtme imagjinare (komplekse) të dyfishta:

1. Impedanca (rezistenca) Z = R + iX
2. Fuqia e dukshme S = P + iQ
3. Konstanta dielektrike e = e "+ dmth"
4. Përshkueshmëria magnetike m = m "+ im"
5. dhe etj.

Pyetja 2:

Faqja http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power tregon S P Q Ф në një kompleks, domethënë një plan imagjinar / joekzistent. Çfarë lidhje kanë të gjitha këto me realitetin?

Përgjigje:
Është e vështirë të kryhen llogaritjet me sinusoidë realë, prandaj, për të thjeshtuar llogaritjet, përdoret një paraqitje vektoriale (komplekse) si në Fig. sipër. Por kjo nuk do të thotë se S P Q e paraqitur në figurë nuk kanë asnjë lidhje me realitetin. Vlerat reale S P Q mund të përfaqësohen në formën e zakonshme, bazuar në matjet e sinjaleve sinusoidale me një oshiloskop. Vlerat e S P Q Ф I U në qarkun e rrymës alternative "burim-ngarkesa" varen nga ngarkesa. Më poshtë është një shembull i sinjaleve reale sinusoidale S P Q dhe Ф për rastin e një ngarkese të përbërë nga rezistenca aktive dhe reaktive (induktive) të lidhura në seri.

Pyetja 3:
Me kapëse të zakonshme të rrymës dhe një multimetër, rryma e ngarkesës është 10 A, dhe voltazhi në ngarkesë është 225 V. Duke shumëzuar dhe marrim fuqinë e ngarkesës në W: 10 A 225 V = 2250 W.

Përgjigje:
Ju keni marrë (llogaritur) fuqinë totale të ngarkesës prej 2250 VA. Prandaj, përgjigja juaj do të jetë e vërtetë vetëm nëse ngarkesa juaj është thjesht aktive, atëherë vërtet Volt · Ampere është e barabartë me Watt. Për të gjitha llojet e tjera të ngarkesave (për shembull, një motor elektrik) - nr. Për të matur të gjitha karakteristikat e çdo ngarkese arbitrare, duhet të përdorni një analizues rrjeti, për shembull APPA137:

Shih literaturën shtesë, për shembull:

Evdokimov F.E. Bazat teorike të Inxhinierisë Elektrike. - M .: Qendra Botuese "Akademia", 2004.

Nemtsov M.V. Inxhinieri elektrike dhe elektronike. - M .: Qendra Botuese "Akademia", 2007.

Fretedov L.A. Inxhinieri elektrike. - M .: Shkolla e lartë, 1989.

Fuqia AC, Faktori i fuqisë, Rezistenca elektrike, Reaktansa
http://en.wikipedia.org (përkthim: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Teoria dhe llogaritja e transformatorëve me fuqi të ulët Yu.N. Starodubtsev / RadioSoft Moscow 2005 / rev d25d5r4feb2013

dhe është shuma e dy madhësive, njëra prej të cilave është konstante në kohë dhe tjetra pulson me një frekuencë të dyfishtë.

Mesatarja p (t) gjatë periudhës T quhet fuqi aktive dhe përcaktohet plotësisht nga termi i parë i ekuacionit (5.1):

Fuqia aktive karakterizon energjinë e shpenzuar në mënyrë të pakthyeshme nga burimi për njësi të kohës për prodhimin e punës së dobishme nga konsumatori. Energjia aktive e konsumuar nga marrësit elektrikë shndërrohet në lloje të tjera të energjisë: energji mekanike, termike, e ajrit të kompresuar dhe gazit, etj.

Vlera mesatare e termit të dytë të fuqisë së menjëhershme (1.1) (pulson me një frekuencë të dyfishtë) gjatë kohës T është e barabartë me zero, domethënë krijimi i tij nuk kërkon asnjë kosto materiale dhe për këtë arsye nuk mund të kryejë punë të dobishme. Megjithatë, prania e tij tregon se një proces i kthyeshëm i shkëmbimit të energjisë po zhvillohet midis burimit dhe marrësit. Kjo është e mundur nëse ka elementë të aftë për të grumbulluar dhe lëshuar energji elektromagnetike - kapaciteti dhe induktiviteti. Ky komponent karakterizon fuqinë reaktive.

Fuqi e plote në terminalet e marrësit në një formë komplekse mund të përfaqësohet si më poshtë:

.

(5.2)

Njësia e dukshme e fuqisë S = UI - VA.

Fuqia reaktive- një vlerë që karakterizon ngarkesat e krijuara në pajisjet elektrike nga luhatjet (shkëmbimi) i energjisë midis burimit dhe marrësit. Për një rrymë sinusoidale, është e barabartë me produktin e vlerave të rrymës rms Unë dhe tensionit U nga sinusi i këndit fazor ndërmjet tyre: P = UI sinφ. Njësia matëse është VAR.

Fuqia reaktive nuk shoqërohet me punën e dobishme të makinës elektrike dhe shpenzohet vetëm në krijimin e fushave elektromagnetike alternative në motorët elektrikë, transformatorët, aparatet, linjat, etj.

Për fuqinë reaktive pranohen koncepte të tilla si gjenerimi, konsumi, transmetimi, humbjet, bilanci. Besohet se nëse rryma mbetet prapa tensionit në fazë (natyra induktive e ngarkesës), atëherë fuqia reaktive konsumohet dhe ka një shenjë pozitive, dhe nëse rryma është përpara tensionit (natyra kapacitore e ngarkesës), atëherë fuqia reaktive gjenerohet dhe ka vlerë negative.

Konsumatorët kryesorë të fuqisë reaktive në ndërmarrjet industriale janë motorët asinkronë (60-65% e konsumit total), transformatorët (20-25%), konvertuesit e valvulave, reaktorët, rrjetet elektrike lart dhe marrës të tjerë (10%).

Transmetimi i fuqisë reaktive ngarkon rrjetet elektrike dhe pajisjet e instaluara në të, duke reduktuar xhiron e tyre. Fuqia reaktive gjenerohet nga gjeneratorët sinkron të termocentraleve, kompensuesit sinkron, motorët sinkron (rregullimi i rrymës së ngacmimit), bankat e kondensatorëve (BC) dhe linjat e energjisë.

Fuqia reaktive e gjeneruar nga kapaciteti i rrjeteve ka rendin e mëposhtëm të madhësisë: një linjë ajrore prej 20 kV gjeneron 1 kvar për 1 km të një linje trefazore; kabllo nëntokësore 20 kV - 20 kvar / km; linja ajrore 220 kV - 150 kvar / km; kabllo nëntokësore 220 kV - 3 MVAr / km.

Faktori i fuqisë dhe faktori i fuqisë reaktive.

Paraqitja vektoriale e sasive që karakterizojnë gjendjen e rrjetit çon në paraqitjen e fuqisë reaktive P vektor pingul me vektorin e fuqisë aktive R(fig.5.2). Shuma e tyre vektoriale jep kardinalitetin e plotë S.

Oriz. 5.1. Trekëndëshi i fuqisë

Sipas fig. 5.1 dhe (5.2) rrjedh se S 2 = Р 2 + Q 2; tgφ = Q / P; cosφ = P / S.

Treguesi kryesor standard që karakterizon fuqinë reaktive ishte më parë faktori i fuqisë cosφ. Në inputet që furnizojnë një ndërmarrje industriale, vlera mesatare e ponderuar e këtij koeficienti duhet të ishte në intervalin 0,92-0,95. Megjithatë, zgjedhja e raportit P / S si normative nuk jep një ide të qartë të dinamikës së ndryshimeve në vlerën reale të fuqisë reaktive. Për shembull, kur faktori i fuqisë ndryshon nga 0,95 në 0,94, fuqia reaktive ndryshon me 10%, dhe kur i njëjti faktor ndryshon nga 0,99 në 0,98, rritja e fuqisë reaktive është tashmë 42%. Në llogaritje, është më i përshtatshëm për të vepruar me relacionin tanφ = Q/P, i cili quhet faktori i fuqisë reaktive.

Përcaktohen ndërmarrjet me kapacitet të lidhur më shumë se 150 kW (duke përjashtuar konsumatorët "familjarë"). vlerat kufi të faktorit të fuqisë reaktive konsumuar gjatë orëve të ngarkesave të mëdha ditore të rrjetit elektrik - nga 7 deri në 23 orë (Urdhri i Ministrisë së Industrisë dhe Energjisë së Federatës Ruse të datës 22.02.2007, Nr. 49 "Për procedurën e llogaritjes së vlerave të raporti i konsumit të fuqisë aktive dhe reaktive për marrësit individualë të energjisë së konsumatorëve të energjisë elektrike të përdorur për të përcaktuar detyrimet e palëve në kontratat për ofrimin e shërbimeve për transmetimin e energjisë elektrike ").

Vlerat kufitare të faktorëve të fuqisë reaktive (tgφ) standardizohen në varësi të pozicionit të pikës (tensionit) të lidhjes së konsumatorit në rrjet. Për një tension rrjeti prej 100 kV tgφ = 0,5; për rrjetet 35, 20, 6 kV - tgφ = 0,4 dhe për rrjetet 0,4 kV - tgφ = 0,35.

Prezantimi i direktivave të reja për kompensimin e fuqisë reaktive kishte për qëllim rritjen e efikasitetit të të gjithë sistemit të furnizimit me energji elektrike nga gjeneratorët e sistemit elektroenergjetik deri te marrësit e energjisë elektrike.

Me futjen e faktorit të fuqisë reaktive, u bë e mundur që të përfaqësohen humbjet e fuqisë aktive përmes fuqisë aktive ose reaktive: R= (P 2 / U 2) R(l + tg 2 φ).

Këndi ndërmjet vektorëve të fuqisë R dhe S korrespondon me këndin φ ndërmjet vektorëve të përbërësit aktiv të rrymës Unë a dhe rryma totale Unë, e cila, nga ana tjetër, është shuma vektoriale e rrymës aktive Unë a, në fazë me tension dhe rrymë reaktive Unë p, e vendosur në një kënd prej 90 ° me të. Ky rregullim i rrymave është një teknikë e llogaritur e lidhur me zbërthimin në fuqi aktive dhe reaktive, e cila mund të konsiderohet e natyrshme.

Shumica e konsumatorëve kanë nevojë për fuqi reaktive sepse funksionojnë duke ndryshuar fushën magnetike. Për motorët më të zakonshëm në funksionim normal, mund të jepen vlerat e mëposhtme të përafërta tgφ.

Në momentin e ndezjes së motorëve kërkohet një sasi e konsiderueshme e fuqisë reaktive, ndërsa tgφ = 4-5 (cosφ = 0,2-0,24).

Makinat sinkrone kanë aftësinë të konsumojnë ose të japin fuqi reaktive në varësi të shkallës së ngacmimit.

Në gjeneratorët dhe motorët sinkron, dimensionet e qarqeve të ngacmimit kufizojnë mundësinë e furnizimit të fuqisë reaktive në vlerat maksimale tgφ = 0,75 (cosφ = 0,8) ose në tgφ = 0,5 (cosφ = 0,9) (Tabela 5.1).

Motorët sinkron të prodhuar nga industria vendase janë projektuar për një faktor fuqie kryesore (cosφ = 0,9) dhe me një ngarkesë aktive të vlerësuar P nom dhe tension U nom mund të gjenerojë fuqi reaktive të vlerësuar P nom ≈ 0,5 P Nr.

Me nënngarkimin e LED-it për sa i përket fuqisë aktive β = P / P nom< 1 возможна перегрузка по реактивной мощности α = P/P nom> 1.

Avantazhi i SM që përdoret për të kompensuar fuqinë reaktive në krahasim me KB është mundësia e rregullimit të qetë të fuqisë reaktive të gjeneruar. Disavantazhi është se humbjet aktive për gjenerimin e fuqisë reaktive për SM janë më të mëdha se për KB.

Humbjet aktive shtesë në mbështjelljen SM të shkaktuara nga fuqia reaktive e gjeneruar brenda intervalit të variacionit cosφ nga 1 në 0,9 në fuqinë aktive të vlerësuar të SM të barabartë me P nom, kW:

R nom = P 2 dhoma R /U numri 2,

ku P nom është fuqia nominale reaktive e SD, kV Ar; R- rezistenca e një faze të mbështjelljes LED në gjendje të nxehtë, Ohm; U nominale - tensioni nominal i rrjetit, kV.

Në sistemet e furnizimit me energji elektrike të ndërmarrjeve industriale, zyrat e projektimit kompensojnë fuqinë reaktive të pjesës bazë (kryesore) të grafikëve të ngarkesës, dhe LED zvogëlojnë majat e grafikëve të ngarkesës.

Tabela 5.1

Varësia e faktorit të mbingarkesës për fuqinë reaktive të motorëve sinkron th

Lidhjet e zgjerimit sinkron.

Një lloj SD janë kompensuesit sinkron (SC), të cilët janë SD pa ngarkesë në bosht. Aktualisht prodhohet SK me një kapacitet prej më shumë se 5000 kVAr. Ato janë me përdorim të kufizuar në rrjetet industriale. Për të përmirësuar treguesit e cilësisë së tensionit në disqet elektrike të fuqishme me ngarkesa të papritura të alternuara të goditjes (furra me hark, mullinj rrotullimi, etj.), Përdoren SC.

Pajisjet kompensuese statike të tiristorit.

Në rrjetet me një ngarkesë të mprehtë të ndryshueshme goditjeje në një tension prej 6-10 kV, rekomandohet të mos përdoren banka kondensatorësh, por burime speciale të fuqisë reaktive me shpejtësi të lartë (RPS), të cilat duhet të instalohen pranë disqeve të tilla elektrike. Skema IRM është paraqitur në Fig. 5.2. Ai përdor induktorët si një induktivitet të rregullueshëm LR dhe kontejnerë të parregulluar ME 1-ME 3.

Oriz. 5.2. Burimet e fuqisë reaktive me shpejtësi të lartë

Rregullimi i induktivitetit kryhet nga grupet e tiristorit VS, elektrodat e kontrollit të të cilave janë të lidhura me qarkun e kontrollit. Përparësitë e RRM-ve statike janë mungesa e pjesëve rrotulluese, butësia relative e rregullimit të fuqisë reaktive të furnizuar në rrjet, mundësia e mbingarkesës së fuqisë reaktive tre dhe katërfish. Disavantazhet përfshijnë shfaqjen e harmonikave më të larta, të cilat mund të lindin me rregullimin e thellë të fuqisë reaktive.

Për shkak të humbjeve shtesë të energjisë në rrjet të shkaktuara nga konsumi i fuqisë reaktive, rritet konsumi total i energjisë elektrike. Prandaj, reduktimi i flukseve të fuqisë reaktive është një nga detyrat kryesore të funksionimit të rrjeteve elektrike.

Për të llogaritur saktë ngarkesën e konsumatorëve për sa i përket fuqisë, duhet të dini: cilët janë marrësit e tensionit. Cilat janë ngarkesat aktive, reaktive dhe lineare? Trekëndëshi i fuqisë. Çfarë është rryma hyrëse? Le t'i analizojmë të gjitha këto me radhë.

Marrësit e tensionit përfshijnë të gjitha pajisjet që janë të lidhura me burimet e tensionit. Këto përfshijnë: një tifoz elektrik, një sobë elektrike, një makinë larëse, një kompjuter, një televizor, një motor elektrik, vegla elektrike shtëpiake dhe konsumatorë të tjerë elektrikë.
Në qarqet AC, ngarkesat ndahen në aktive, reaktive dhe jolineare. Në qarqet DC, nuk ka ndarje në lloje të ngarkesave.

Ngarkesa aktive

Pajisjet e ngrohjes (hekurat, sobat elektrike, llambat inkandeshente, kazanët elektrikë) klasifikohen si pajisje me ngarkesë aktive. Pajisjet e tilla prodhojnë nxehtësi dhe dritë. Ato nuk përmbajnë induktivitet ose kapacitet. Një ngarkesë rezistente konverton energjinë elektrike në dritë dhe nxehtësi.

Ngarkesa reaktive përmban kapacitet dhe induktivitet. Këta parametra kanë cilësinë e grumbullimit të energjisë, dhe më pas dhënies së saj në rrjet. Një shembull është një motor elektrik, një mulli elektrik i mishit, një mjet shtëpiak (fshesë me korrent, përpunues ushqimi). Kjo është, të gjitha pajisjet që përmbajnë motorë elektrikë.

Trekëndëshi i fuqisë

Për t'u marrë me ngarkesën reaktive, merrni parasysh trekëndëshin e fuqisë.

ku P është fuqia aktive, e cila matet në Watts dhe përdoret për të kryer punë të dobishme;

Q - reaktive, e cila matet në Vary dhe përdoret për të krijuar një fushë elektromagnetike;

S - fuqia e dukshme përdoret për llogaritjen e qarqeve elektrike.

Për të llogaritur fuqinë totale, ne përdorim teoremën e Pitagorës: S 2 = P 2 + Q 2. Ose duke përdorur formulën: S = U * I, ku U është leximi i tensionit në ngarkesë, I është leximi i ampermetrit, i cili lidhet në seri me ngarkesën. Llogaritjet përdorin gjithashtu faktorin e fuqisë - cosφ. Në pajisjet që lidhen me ngarkesën reaktive, zakonisht tregohen fuqia aktive dhe cosφ. Fuqia e plotë mund të merret gjithashtu duke përdorur këto parametra.

Ndonjëherë pajisjet tregojnë fuqinë e dukshme, por cosφ nuk tregohet. Në këtë rast, aplikohet një faktor prej 0.7.

Ngarkesa jolineare

Ka veçorinë që tensioni dhe rryma nuk janë proporcionale. Ngarkesat jolineare përfshijnë televizorë, stereo, orë elektronike tavoline, kompjuterë dhe komponentë. Vetë jolineariteti është për faktin se kjo pajisje elektronike përdor furnizimin me energji komutuese. Për të rimbushur kondensatorin, i cili është në furnizimin me energji komutuese, mjafton pjesa e sipërme e sinusoidit.

Pjesën tjetër të kohës, kondensatori nuk konsumon energji nga rrjeti. Në këtë rast, rryma ka cilësi impulse. Në çfarë çon e gjithë kjo? Kjo bën që sinusoidi të shtrembërohet. Por jo të gjitha pajisjet elektronike punojnë me një valë sinusi të shtrembëruar. Ky problem zgjidhet përmes përdorimit të stabilizatorëve të konvertimit të dyfishtë, ku furnizimi me energji elektrike shndërrohet në një konstant. Pastaj nga një konstante ajo shndërrohet në një ndryshore të formës dhe amplitudës së dëshiruar.

Rryma e fillimit

Gjatë llogaritjes, është e nevojshme të merren parasysh rrymat e hyrjes së pajisjes. Për shembull, rezistenca e filamentit në llambën e dritës në momentin e ndezjes është 10 herë më pak se në modalitetin e funksionimit. Prandaj, rryma e fillimit të kësaj llambë është 10 herë më e lartë. Pas një kohe, ajo do të fillojë të konsumojë energjinë që është regjistruar në të dhënat e kësaj llambë. Prandaj, kur ndizet, digjet për shkak të rrymave të larta të fillimit.

Në pajisjet elektronike, derisa të ngarkohet kondensatori në furnizimin me energji elektrike, formohet gjithashtu një rrymë fillestare.

Në motorët elektrikë, gjenerohet gjithashtu një rrymë fillestare derisa motori të arrijë shpejtësinë e vlerësuar.

Në ngrohës, rryma fillestare formohet derisa spiralja të nxehet deri në temperaturën e gatishmërisë.

E vetmja gjë që jam dakord me autorin është se ka shumë legjenda rreth konceptit të "energjisë reaktive" ... Si hakmarrje, autori parashtron edhe të tijën ... Konfuzion ... kontradiktor ... një bollëk nga të gjitha: "" vjen energjia, energjia largohet ... "Rezultati është përgjithësisht tronditës, e vërteta kthehet me kokë poshtë:" Përfundim - rryma reaktive shkakton ngrohjen e telave, pa bërë asnjë punë të dobishme "Zotëri, i dashur! Ngrohja është tashmë punë !!! , këtu njerëzit me një arsim teknik pa një diagram vektorial të një gjeneratori sinkron nën ngarkesë nuk mund të ngjitin saktë përshkrimin e procesit, por për njerëzit e interesuar mund të ofroj një opsion të thjeshtë, jo të zbukuruar.

Pra, në lidhje me energjinë reaktive. 99% e energjisë elektrike me një tension prej 220 volt ose më shumë prodhohet nga gjeneratorët sinkron. Ne përdorim pajisje të ndryshme elektrike në jetën e përditshme dhe në punë, shumica e tyre "ngrohin ajrin", lëshojnë nxehtësi në një shkallë apo në një tjetër ... Ndjejeni televizorin, monitorin e kompjuterit, nuk e kam fjalën për furrë elektrike kuzhine, ju mund të ndjejë ngrohtësi kudo. Këta janë të gjithë konsumatorë të fuqisë aktive në rrjetin elektrik të një gjeneratori sinkron. Fuqia aktive e gjeneratorit është humbja e pakthyeshme e energjisë së gjeneruar për ngrohje në tela dhe pajisje. Për një gjenerator sinkron, transferimi i energjisë aktive shoqërohet me rezistencë mekanike në boshtin e lëvizjes. Nëse ju, i dashur lexues, do ta rrotullonit gjeneratorin me dorë, do të ndjenit menjëherë një rezistencë të shtuar ndaj përpjekjeve tuaja dhe kjo do të thoshte që dikush të lidhte një numër shtesë ngrohësish në rrjetin tuaj, domethënë të rritej ngarkesa aktive. Nëse keni një motor dizel si gjenerator, sigurohuni që konsumi i karburantit rritet me shpejtësinë e rrufesë, sepse është ngarkesa aktive që konsumon karburantin tuaj. Ndryshe është me energjinë reaktive... Unë do t'ju them, është e pabesueshme, por disa konsumatorë të energjisë elektrike janë vetë burime të energjisë elektrike, edhe pse për një moment shumë të shkurtër, por janë. Dhe nëse marrim parasysh se rryma alternative e frekuencës industriale ndryshon drejtimin e saj 50 herë në sekondë, atëherë konsumatorët e tillë (reaktivë) e transferojnë energjinë e tyre në rrjet 50 herë në sekondë. E dini, si në jetë, nëse dikush i shton origjinalit diçka të tijën pa pasoja, nuk mbetet. Pra, këtu, me kusht që të ketë shumë konsumatorë reaktivë, ose ata të jenë mjaftueshëm të fuqishëm, atëherë gjeneratori sinkron de-eksitohet. Duke iu rikthyer analogjisë sonë të mëparshme, ku keni përdorur forcën tuaj të muskujve si një makinë, do të vini re se pavarësisht se nuk e keni ndryshuar ritmin gjatë rrotullimit të gjeneratorit dhe as nuk keni ndjerë një rritje të rezistencës në bosht, dritat në rrjeti juaj u shua papritmas. Paradoksi, ne harxhojmë karburantin, e rrotullojmë gjeneratorin në frekuencën nominale, por nuk ka tension në rrjet ... I nderuar lexues, fikni konsumatorët jet në një rrjet të tillë dhe gjithçka do të rikthehet. Pa hyrë në teori, de-ngacmimi ndodh kur fushat magnetike brenda gjeneratorit, fusha e sistemit të ngacmimit që rrotullohet me boshtin dhe fusha e mbështjelljes së palëvizshme të lidhur me rrjetin kthehen kundër njëra-tjetrës, duke dobësuar njëra-tjetrën. Prodhimi i energjisë elektrike zvogëlohet me zvogëlimin e fushës magnetike brenda gjeneratorit. Teknologjia ka ecur shumë përpara, dhe gjeneratorët modernë janë të pajisur me rregullatorë të ngacmimit automatik, dhe kur konsumatorët reaktivë "dështojnë" tensionin në rrjet, rregullatori do të rrisë menjëherë rrymën e ngacmimit të gjeneratorit, fluksi magnetik do të kthehet në normale dhe Tensioni në rrjet do të rikthehet.Është e qartë se rryma e ngacmimit ka dhe komponent aktiv, kështu që nëse ju lutem shtoni karburant në naftë. ... Në çdo rast, ngarkesa reaktive ndikon negativisht në funksionimin e rrjetit të energjisë, veçanërisht kur një konsumator reaktiv është i lidhur me rrjetin, për shembull, një motor elektrik asinkron ... Me një fuqi të konsiderueshme të këtij të fundit, gjithçka mund të përfundojë në katastrofë , një aksident. Si përfundim, për një kundërshtar kërkues dhe të avancuar, mund të shtoj se ka edhe konsumatorë reaktivë me veti të dobishme. Këto janë të gjitha ato që kanë kapacitet elektrik ... Futni pajisje të tilla në rrjet dhe kompania e energjisë elektrike ju ka borxh)). Në formën e tyre të pastër, këto janë kondensatorë. Ata gjithashtu lëshojnë energji elektrike 50 herë në sekondë, por në të njëjtën kohë fluksi magnetik i gjeneratorit, përkundrazi, rritet, kështu që rregullatori mund të ulë edhe rrymën e ngacmimit, duke kursyer kostot. Pse nuk e bëmë një rezervë për këtë më herët ... dhe pse ... I dashur lexues, shkoni nëpër shtëpinë tuaj dhe kërkoni një konsumator reaktiv kapacitiv ... nuk do të gjeni ... Nëse thjesht nuk mbledhni një televizor ose një makinë larëse ... por përfitimet e kësaj nuk do të jenë të qarta ....<

Me siguri shumë prej jush kanë dëgjuar për energjinë elektrike reaktive. Duke ditur se sa i vështirë është për t'u kuptuar ky term, le të hedhim një vështrim më të afërt në ndryshimet midis energjisë reaktive dhe aktive. Është e rëndësishme të kuptojmë faktin se ne mund të vëzhgojmë vetëm energji elektrike reaktive në rrymë alternative. Aty ku rrjedh rryma e drejtpërdrejtë, energjia reaktive nuk është e pranishme. Kjo është për shkak të natyrës së pamjes energji reaktive.

Nëpërmjet disa transformatorëve në rënie, konsumatori furnizohet me rrymë alternative, dizajni i të cilit ndan mbështjelljet e tensionit të ulët dhe të lartë. Kjo do të thotë, rezulton se nuk ka asnjë kontakt fizik në transformator midis dy mbështjelljeve, ndërsa rryma ende rrjedh. Shpjegimi është mjaft i thjeshtë. Energjia elektrike gjithmonë transmetohet përmes ajrit, i cili është një dielektrik i shkëlqyer, me ndihmën e një fushe elektromagnetike, përbërësi i së cilës është një fushë magnetike e alternuar. Ai kalon rregullisht dredha-dredha, duke u shfaqur në një tjetër dhe nuk ka kontakt elektrik nga e para, duke nxitur një forcë elektromotore. Efikasiteti i transformatorëve modernë është mjaft i madh, prandaj humbja e energjisë elektrike minimizohet, dhe për këtë arsye e gjithë fuqia e rrymës alternative që rrjedh në mbështjelljen parësore rezulton të jetë në qarkun e mbështjelljes dytësore. E njëjta gjë ndodh në kondensator, megjithatë, tashmë për shkak të fushës elektrike. Kapaciteti dhe induktiviteti së bashku gjenerojnë energji reaktive. Energjia aktive (e cila pengohet nga kthimi i energjisë reaktive) shndërrohet në termike, mekanike dhe të tjera.

Komponenti reaktiv i rrymës elektrike lind vetëm në qarqet që përmbajnë elementë reaktivë (induktiviteti dhe kapaciteti) dhe zakonisht shpenzohet për ngrohjen e padobishme të përçuesve që përbëjnë këtë qark. Shembuj të ngarkesave të tilla reaktive janë motorët elektrikë të llojeve të ndryshme, veglat e lëvizshme të energjisë (stërvitje elektrike, mulli, gjuajtëse muri, etj.), si dhe pajisje të ndryshme elektronike shtëpiake. Fuqia e dukshme e këtyre pajisjeve, e matur në volt-amper, dhe fuqia aktive (në vat) lidhen me njëra-tjetrën përmes faktorit të fuqisë cosφ, i cili mund të marrë një vlerë nga 0,5 në 0,9. Këto pajisje zakonisht tregojnë fuqinë aktive në vat dhe vlerën e koeficientit cosφ. Për të përcaktuar konsumin total të energjisë në VA, fuqia aktive (W) duhet të ndahet me faktorin cosφ.

Shembull: nëse vlera e fuqisë prej 800 W tregohet në stërvitjen elektrike dhe cosφ = 0,8, atëherë rrjedh se fuqia totale e konsumuar nga mjeti është 800 / 0,8 = 1000 VA. Në mungesë të të dhënave për cosφ, mund të merrni vlerën e saj të përafërt, e cila për një vegël elektrike shtëpiake është afërsisht 0.7.

Lloji reaktiv i ngarkesës karakterizohet nga fakti se në fillim, për një kohë të shkurtër, akumulon energjinë e furnizuar nga burimi i energjisë. Pastaj energjia e ruajtur i kthehet këtij burimi. Ngarkesa të tilla përfshijnë elementë të tillë të qarqeve elektrike si kondensatorët dhe induktorët, si dhe pajisjet që i përmbajnë ato. Për më tepër, në një ngarkesë të tillë, ekziston një zhvendosje fazore prej 90 gradë midis tensionit dhe rrymës. Meqenëse qëllimi kryesor i sistemeve ekzistuese të furnizimit me energji elektrike është shpërndarja e dobishme e energjisë elektrike nga prodhuesi drejtpërdrejt te konsumatori - komponenti reaktiv i energjisë zakonisht konsiderohet një karakteristikë e dëmshme e qarkut.

Për të kompensuar kundërshtimin e energjisë reaktive, përdoren kondensatorë të veçantë të instaluar. Kjo bën të mundur minimizimin e ndikimit negativ të energjisë reaktive. Tashmë kemi vërejtur se fuqia reaktive ndikon ndjeshëm në humbjen e energjisë elektrike në rrjet. Prandaj, rezulton se sasia e së njëjtës energji negative duhet të kontrollohet vazhdimisht, dhe mënyra më e mirë për këtë është organizimi i kontabilitetit të saj.

Për sa i përket këtij problemi (ndërmarrje të ndryshme industriale) shpesh vendosin pajisje speciale të veçanta që mbajnë gjurmë jo vetëm të energjisë reaktive, por edhe të pjesës aktive të saj. Kontabiliteti kryhet në rrjete trefazore për komponentët induktiv dhe kapacitiv. Në mënyrë tipike, njehsorët e tillë nuk janë asgjë më shumë se një pajisje analoge në dixhitale që konverton energjinë në një sinjal analog, i cili kthehet në një shkallë të përsëritjes së pulsit elektrik. Duke i shtuar ato, mund të gjykojmë sasinë e energjisë së konsumuar. Zakonisht njehsori është bërë nga një kuti plastike, ku 3 transformatorë dhe një njësi matës janë instaluar në një tabelë të qarkut të printuar. Në pjesën e jashtme ka një ekran LCD ose LED.

Ndërmarrjet tani po instalojnë gjithnjë e më shumë matës universal të energjisë elektrike, të cilët matin sasinë e energjisë aktive dhe reaktive. Për më tepër, pajisje të tilla mund të kombinojnë funksionet e dy ose ndonjëherë më shumë pajisjeve, gjë që zvogëlon kostot e mirëmbajtjes dhe ju lejon të kurseni para në momentin e blerjes. Pajisjet e tilla janë të afta të llogaritin fuqinë reaktive dhe aktive, si dhe të matin vlerat e tensionit të menjëhershëm. Matësi regjistron nivelin e konsumit të energjisë dhe tregon të gjithë informacionin në ekran në 3 korniza të alternuara (komponenti induktiv, komponenti kapacitiv, si dhe sasia e energjisë aktive). Modelet moderne lejojnë transmetimin e të dhënave përmes kanalit dixhital infra të kuqe, të mbrojtur nga fushat magnetike, vjedhjet e energjisë. Për më tepër, marrim matje më të sakta dhe konsum më të ulët të energjisë, gjë që i dallon në mënyrë të favorshme modelet e reja nga paraardhësit e tyre.