Sinüzoidal akım devrelerinde güç faktörünün arttırılması

Modern elektrik enerjisi tüketicilerinin çoğu, akımları kaynak voltajının gerisinde kalan yükün endüktif bir doğasına sahiptir. Asenkron motorlar için, transformatörler, Kaynak makineleri ve elektrikli makinelerde dönen bir manyetik alan ve transformatörlerde alternatif bir manyetik akı oluşturmak için başka bir reaktif akıma ihtiyaç vardır.

Bu tür tüketicilerin verilen akım ve voltaj değerlerinde aktif gücü cosφ'ye bağlıdır:

P = UICosφ, I = P / UCosφ

Güç faktöründeki bir azalma, akımın artmasına neden olur.

kosinüs fi motorlar ve transformatörler rölantideyken veya ağır yük altındayken özellikle büyük ölçüde azalır. Şebekede reaktif akım varsa jeneratör, trafo merkezleri ve şebekelerin gücünden tam olarak yararlanılamaz. cosφ azaldıkça önemli ölçüde artar enerji kaybı elektrikli cihazların ısıtma telleri ve bobinleri için.

Örneğin gerçek güç sabit kalırsa cosφ= 1'de 100 A'lik bir akım sağlanır, ardından cosφ'nin 0,8'e düşürülmesi ve aynı güçle şebekedeki akım 1,25 kat artar (I = Ağ x cosφ , Azak = Aza / cosφ ).

Isıtma şebekesinin tellerindeki kayıplar ve bir jeneratörün (trafo) sargıları Pload = I2nets x Rnets akımın karesiyle orantılıdır, yani 1,252 = 1,56 kat artar.

cosφ= 0,5'te aynı aktif güce sahip şebekedeki akım 100 / 0,5 = 200 A'ya eşittir ve şebekedeki kayıplar 4 kat (!) artar. büyüyor şebeke gerilimi kayıplarıdiğer kullanıcıların normal çalışmasını bozan.

Kullanıcının sayacı her durumda birim zaman başına aynı miktarda tüketilen aktif enerjiyi rapor eder, ancak ikinci durumda jeneratör şebekeyi birincidekinden 2 kat daha fazla bir akımla besler. Jeneratör yükü (termal mod), tüketicilerin aktif gücü tarafından değil, kilovolt-amper cinsinden toplam güç, yani voltajın ürünü ile belirlenir. amperajbobinlerden akıyor.

Rl hattının tellerinin direncini gösterirsek, içindeki güç kaybı şu şekilde belirlenebilir:

Bu nedenle, kullanıcı ne kadar büyük olursa, hattaki güç kayıpları o kadar az olur ve elektrik iletimi o kadar ucuz olur.

Güç faktörü, kaynağın nominal gücünün nasıl kullanıldığını gösterir. Dolayısıyla, φ= 0,5'te alıcıya 1000 kW sağlamak için jeneratör gücü S = P / cosφ = 1000 / 0,5 = 2000 kVA ve cosφ = 1 C = 1000 kVA'da olmalıdır.

Bu nedenle, güç faktörünün arttırılması, jeneratörlerin güç kullanımını arttırır.

Güç faktörünü (cosφ) artırmak için elektrik tesisatları kullanılır. reaktif güç kompanzasyonu.

Güç faktörünün arttırılması (φ açısının azaltılması - akım ve voltajın faz kayması) aşağıdaki şekillerde elde edilebilir:

1) hafif yüklü motorların daha düşük güçlü motorlarla değiştirilmesi,

2) düşük voltaj

3) rölanti motorlarının ve trafoların bağlantısının kesilmesi,

4) ana (kapasitif) akımın jeneratörleri olan ağa özel dengeleme cihazlarının dahil edilmesi.

Bu amaçla, senkron kompansatörler - senkron aşırı uyarılmış elektrik motorları - güçlü bölgesel trafo merkezlerine özel olarak kurulur.

senkron kompansatörler

Enerji santrallerinin verimliliğini artırmak için en yaygın kullanılan kapasitör bankları endüktif yüke paralel olarak bağlanır (Şekil 2a).

Pirinç. 2 Reaktif güç kompanzasyonu için kapasitörlerin açılması: a — devre, b, c — vektör diyagramları

Birkaç yüz kVA'ya kadar elektrik tesisatlarında cosφ'yi telafi etmek için kullanılırlar. kosinüs kapasitörler… 0,22 ile 10 kV arası gerilimler için üretilirler.

cosφ'yi mevcut cosφ1 değerinden gerekli cosφ2'ye yükseltmek için gereken kapasitörün kapasitesi şemadan belirlenebilir (Şekil 2 b, c).

Bir vektör diyagramı oluşturulurken, kaynak gerilim vektörü başlangıç ​​vektörü olarak alınır. Yük endüktif ise, Az1 akım vektörü gerilim vektörü φ1Aza'nın gerilim yönüne denk gelen açısının gerisinde kalır, Azp akımının reaktif bileşeni 90 ° gerisinde kalır (Şekil 2 b).

Kapasitör bankını kullanıcıya bağladıktan sonra, Az akımı, Az1 ve Az° C vektörlerinin geometrik toplamı olarak belirlenir... Bu durumda, kapasitif akım vektörü, voltaj vektöründen 90 ° önce gelir (Şekil 2, c) . Bu, φ2 <φ1 vektör diyagramını gösterir, yani kapasitör açıldıktan sonra güç faktörü cosφ1'den cosφ2'ye yükselir

Bir kapasitörün kapasitesi, akımların bir vektör diyagramı kullanılarak hesaplanabilir (Şekil 2 c) Ic = azp1 — Azr = Aza tgφ1 — Aza tgφ2 = ωCU

P = UI olduğu göz önüne alındığında, kapasitör C = (I / ωU) NS (tgφ1 — tgφ2) = (P / ωU2) NS (tgφ1 — tgφ2) yazıyoruz.

Uygulamada, güç faktörü genellikle 1.0'a değil, 0.90 - 0.95'e yükseltilir, çünkü tam tazminat, genellikle ekonomik olarak gerekçelendirilmeyen ek kapasitör kurulumunu gerektirir.