מהו כוח תגובתי? פיצוי כוח תגובתי. חישוב כוח תגובתי

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

בדירות ובבתים פרטיים מותקן מונה חשמלי אחד, לפיו מחושב התשלום עבור האנרגיה הנצרכת. באופן פשטני, מאמינים שרק המרכיב הפעיל שלו משמש בחיי היומיום, אם כי זה לא לגמרי נכון. דיור מודרני רווי במכשירים במעגלים שבהם יש אלמנטים שמעבירים את השלב. עם זאת, ההספק התגובתי הנצרך על ידי מכשירי חשמל ביתיים נמוך לאין ערוך מזה של מפעלים תעשייתיים, ולכן הוא מוזנח באופן מסורתי בעת חישוב התשלומים.

מפעל או מפעל שהנהלתו אינה מפקחת על צריכת זרמים טפיליים העוברים במעגל העומס גורמים לפגיעה רבה במערכות האנרגיה של האזור והארץ כולה. אוויר אטמוספרי מסביב לקו ההולכה מתחמם חסר תועלת לחלוטין; פיתולים של שנאים המותקנים בתחנות משנה עשויים שלא לעמוד בעומס, במיוחד בתקופות שיא.

עומס אינדוקטיבי וקיבולי

אם אתה לוקח מכשיר חימום רגיל או נורה חשמלית, הספק המצוין בהכתובת המתאימה על הבקבוק או לוחית השם תתאים לתוצר הערכים של הזרם העובר במכשיר זה ומתח החשמל (יש לנו 220 וולט). המצב משתנה אם המכשיר מכיל שנאי, אלמנטים אחרים המכילים משרנים או קבלים. לחלקים אלו מאפיינים מיוחדים, גרף הזרם הזורם בהם מפגר או מוביל את הסינוסואיד של מתח האספקה - במילים אחרות, מתרחש שינוי פאזה. עומס קיבולי אידיאלי מעביר את הווקטור ב-90, ועומס אינדוקטיבי ב-+90 מעלות. כוח במקרה זה הוא תוצאה של לא רק תוצר של זרם ומתח, גורם תיקון מסוים מתווסף. לאן זה מוביל?

השתקפות גיאומטרית של התהליך

מהקורס גיאומטריה בבית הספר, כולם יודעים שהתחתון ארוך יותר מכל אחת מהרגליים במשולש ישר זווית. אם כוח פעיל, תגובתי ונראה לעין יוצרים את הצדדים שלו, אז הזרמים הנצרכים על ידי הסליל והקיבול יהיו בזווית ישרה לרכיב ההתנגדות, אך עם כיוונים בכיוונים מנוגדים. בעת חיבור (או, אם תרצה, חיסור, הם בעלי סימנים שונים) הווקטור הכולל, כלומר הכוח התגובתי הכולל, בהתאם לסוג העומס ששורר במעגל, יופנה למעלה או למטה. לפי הכיוון שלו, אפשר לשפוט איזה אופי של העומס שורר.

הספק תגובתי עם תוספת וקטורית לרכיב הפעיל ייתן את כמות ההספק הכוללת הנצרכת. זה מוצג בצורה גרפית בתורהתחתון של משולש הכוח. ככל שהקו הזה יהיה ממוקם בעדינות ביחס לציר ה-x, כך ייטב.

Cosine phi

הגרף מראה שהזווית φ נוצרת על ידי שני וקטורים, כוח מלא ופעיל. ככל שהערכים שלהם נבדלים פחות, כך ייטב, אך מיזוג מוחלט שלהם נמנע על ידי כוח תגובתי, הנחשב לטפיל. ככל שהזווית גדולה יותר, כך העומס על קווי החשמל, שנאי שלב והורדה של מערכת אספקת החשמל גבוה יותר, ולהיפך, ככל שהווקטורים נוטים יותר זה לזה, כך החוטים יתחממו פחות לאורך כל הזמן. מעגל חשמלי. מטבע הדברים, היה צריך לעשות משהו בעניין הזה. והפתרון נמצא, פשוט ואלגנטי. פיצוי הדדי של כוח תגובתי מאפשר לך להקטין את הזווית φ ולהביא את הקוסינוס שלו (שנקרא גם גורם כוח) קרוב ככל האפשר לאחדות. לשם כך, האריכו את הווקטור של הרכיב הקיבולי באופן שתשיג תהודה של הזרמים, שבה הם "מכבים" זה את זה (אידיאלי לחלוטין, אבל בפועל - במידה הרבה ביותר).

תיאוריה ופרקטיקה

כל החישובים התיאורטיים בעלי ערך רב יותר, ככל שהם ישימים יותר בפועל. התמונה בכל מפעל תעשייתי מפותח היא כדלקמן: רוב החשמל נצרך על ידי מנועים (סינכרוני, אסינכרוני, חד פאזי, תלת פאזי) ומכונות אחרות. אבל יש גם שנאים. המסקנה פשוטה: בתנאי ייצור אמיתיים, כוח תגובתי בעל אופי אינדוקטיבי שולט. יצוין כי מפעליםהם מתקינים לא מד חשמלי אחד, כמו בבתים ודירות, אלא שניים, אחד מהם פעיל, ואת השני קל לנחש איזה מהם. ועל הוצאת יתר של אנרגיה ש"נרדפת" לשווא דרך קווי חשמל, הרשויות הרלוונטיות נקנסות ללא רחם, ולכן המינהל מעוניין חיוני בחישוב כוח תגובתי ובנקיטת אמצעים להפחתתו. ברור שאי אפשר להסתדר בלי קיבול חשמלי כשפותרים בעיה זו.

תמורה לתיאוריה

מהגרף שלמעלה, די ברור כיצד להשיג הפחתה בזרמים טפיליים עד לחיסולם המוחלט, לפחות תיאורטית. לשם כך, יש לחבר קבל בקיבול המתאים במקביל לעומס האינדוקטיבי. הווקטורים, כאשר יתווספו, יתנו אפס, ורק הרכיב הפעיל השימושי יישאר.

החישוב נעשה לפי הנוסחה:

C=1 / (2πFX), כאשר X הוא התגובה הכוללת של כל המכשירים הכלולים ברשת; F - תדר של מתח האספקה (יש לנו - 50 הרץ);

נראה - מה יותר קל? הכפל את "X" ואת המספר "pi" ב-50 וחלק. עם זאת, הדברים קצת יותר מסובכים.

איך זה בפועל?

הנוסחה פשוטה, אבל קביעה וחישוב X אינם כל כך פשוטים. לשם כך צריך לקחת את כל הנתונים על המכשירים, לברר את התגובה שלהם, ובצורה וקטורית, וגם אז… למעשה, אף אחד לא עושה זאת, חוץ מסטודנטים בעבודת מעבדה.

אתה יכול לקבוע את ההספק התגובתי בדרך אחרת, באמצעות מכשיר מיוחד - מד פאזה המציין את הקוסינוס phi, או על ידי השוואת קריאות מד הוואטים,מד זרם ומד מתח.

העניין מסובך בשל העובדה שבתהליך ייצור אמיתי, העומס משתנה כל הזמן, שכן חלק מהמכונות מופעלות בזמן הפעולה, בעוד שאחרות, להיפך, מנותקות מהרשת, כנדרש ע י. התקנות הטכנולוגיות. בהתאם לכך, נדרשים צעדים מתמשכים למעקב אחר המצב. התאורה עובדת במשמרות לילה, ניתן לחמם אוויר בבתי המלאכה בחורף, ולקרר אוויר בקיץ. כך או אחרת, אבל פיצוי הספק תגובתי מבוסס על חישובים תיאורטיים עם נתח גדול של מדידות מעשיות cos φ.

חיבור וניתוק קבלים

הדרך הקלה והברורה ביותר לפתור את הבעיה היא לשים עובד מיוחד ליד מד הפאזה שיפעיל או יכבה את המספר הדרוש של קבלים, תוך השגת הסטייה המינימלית של החץ מאחדות. אז בהתחלה הם עשו את זה, אבל התרגול הוכיח שהגורם האנושי הידוע לשמצה לא תמיד מאפשר להשיג את האפקט הרצוי. בכל מקרה, כוח תגובתי, שהוא לרוב אינדוקטיבי באופיו, מתוגמל על ידי חיבור קיבול חשמלי בגודל המתאים, אך עדיף לעשות זאת באופן אוטומטי, אחרת עובד רשלן יכול להטיל קנס גבוה על המפעל שלו. שוב, עבודה זו לא יכולה להיקרא מוסמכת, היא די ניתנת לאוטומציה. הסכימה הפשוטה ביותר כוללת זוג אלקטרונים אופטי של פולט אור ומקלט אור. החץ כיסה את הערך המינימלי, מה שאומר שאתה צריך להוסיףקיבולת.

אוטומציה ואלגוריתמים חכמים

כיום, ישנן מערכות המאפשרות לשמור באופן מהימן על cos φ בטווח שבין 0.9 ל-1. מכיוון שחיבור הקבלים בהן מתרחש באופן דיסקרטי, אי אפשר להגיע לתוצאה אידיאלית, אלא הספק התגובה האוטומטי מפצה עדיין נותן אפקט כלכלי טוב מאוד. פעולתו של מכשיר זה מבוססת על אלגוריתמים חכמים המבטיחים פעולה מיד לאחר ההדלקה, לרוב גם ללא הגדרות נוספות. ההתקדמות הטכנולוגית בטכנולוגיית המחשוב מאפשרת להשיג חיבור אחיד של כל השלבים של בנקי קבלים על מנת למנוע כשל מוקדם של אחד או שניים מהם. גם זמן התגובה ממוזער, ומשנקים נוספים מפחיתים את כמות ירידת המתח בזמן ארעיות. ללוח בקרת כוח ארגוני מודרני יש פריסה ארגונומית מתאימה שיוצרת תנאים למפעיל להעריך במהירות את המצב, ובמקרה של תאונה או כשל הוא יקבל אות אזעקה מיידי. המחיר של ארון כזה לא מבוטל, אבל שווה לשלם עליו, הוא מביא יתרונות.

מכשיר מפצה

מפץ כוח תגובתי רגיל הוא ארון מתכת במידות סטנדרטיות עם לוח בקרה וניהול בפאנל הקדמי, פתוח בדרך כלל. בתחתיתו יש סטים של קבלים (סוללות). כגוןהמיקום נובע משיקול פשוט: היכולות החשמליות כבדות למדי, ודי הגיוני לשאוף להפוך את המבנה ליציב יותר. בחלק העליון, בגובה עיני המפעיל, יש את מכשירי הבקרה הדרושים, כולל מחוון פאזה, שבאמצעותו ניתן לשפוט את גודל גורם ההספק. ישנן גם אינדיקציות שונות, כולל חירום, פקדים (הפעלה וכיבוי, מעבר למצב ידני וכו'). הערכת השוואת קריאות חיישני מדידה ופיתוח פעולות בקרה (חיבור קבלים בדירוג הנדרש) מבוצעות על ידי מעגל המבוסס על מיקרו-מעבד. מפעילים פועלים במהירות ובשקט, הם בנויים בדרך כלל על תיריסטורים רבי עוצמה.

חישוב משוער של בנקי קבלים

במפעלים קטנים יחסית, ניתן להעריך באופן גס את הספק התגובתי של מעגל על פי מספר ההתקנים המחוברים, תוך התחשבות במאפייני הסחת הפאזה שלהם. אז, למנוע חשמלי אסינכרוני קונבנציונלי (ה"עובד הקשה" העיקרי של מפעלים ומפעלים), עם עומס השווה למחצית מההספק המדורג שלו, יש cos φ שווה ל 0.73, מנורת פלורסנט - 0.5. מכונת ריתוך מגע נעה בין 0, 8 ל- 0.9, תנור הקשת פועל עם קוסינוס φ השווה ל- 0.8. הטבלאות הזמינות כמעט לכל מהנדס חשמל ראשי מכילות מידע כמעט על כל סוגי הציוד התעשייתי, וניתן לקבוע מראש פיצוי הספק תגובתי סיימתי להשתמש בהם. עם זאת, נתונים כאלהמשמש רק כקו בסיס לביצוע התאמות על ידי הוספה או הסרה של בנקאי קבלים.

לכל הארץ

ייתכן שתתרשם שהמדינה הפקידה במפעלים, מפעלים ומפעלי תעשייה אחרים את כל ההקפדה על הפרמטרים של רשת החשמל ואחידות העומס עליה. זה לא נכון. מערכת האנרגיה של המדינה שולטת בשינוי השלב בקנה מידה לאומי ואזורי, ממש ביציאה של המוצר המיוחד שלה מתחנות כוח. סוגיה נוספת היא שהפיצוי של הרכיב התגובתי מתבצע לא על ידי חיבור בנקים של קבלים, אלא בשיטה אחרת. כדי להבטיח את איכות האנרגיה המסופקת לצרכנים בפיתולי הרוטור, מווסת זרם ההטיה, וזו לא בעיה גדולה במחוללים סינכרוניים.