Mi az a meddőteljesítmény kompenzáció, és hogyan számítják ki a kompenzáció összegét?

A mindennapi munka során gyakran találkozik ezzel a kérdéssel: a transzformátorok teljesítményét kilovolt -amperben (kVA), a motorok kimenő teljesítményét kilowattban (kW), a kondenzátor kompenzáció teljesítményét varsban vagy kilovárban (var) mérik. Miért van három különböző kifejezés azokra az egységekre, amelyek mindegyike elektromos energiát jelent?

Ez elvezet minket ahhoz a témához, amelyet ma tárgyalunk: a meddőteljesítmény (mértékegysége: var vagy kvar), az aktív teljesítmény (egysége: W vagy kW), a látszólagos teljesítmény (egység: VA vagy kVA) és a teljesítménytényező közötti eredendő kapcsolat.

 

I. Az elektromos hálózatban a forrás által a terhelésnek szolgáltatott villamos teljesítmény két típusba sorolható: aktív teljesítmény és meddő teljesítmény.

(1) Meddő teljesítmény (Q):
Sok elektromos eszköz elektromágneses indukciós elven működik, mint például az elosztó transzformátorok és motorok. A motorokhoz forgó mágneses mező létrehozása és karbantartása szükséges a forgórész meghajtásához, amely viszont mechanikus mozgást hajt végre. A motorban a forgórész mágneses tere az áramforrás meddőteljesítménye által jön létre.
A transzformátoroknak meddő teljesítményre van szükségük ahhoz, hogy mágneses teret hozzanak létre a primer tekercsben, és feszültséget indukáljanak a szekunder tekercsben. Emiatt meddőteljesítmény nélkül a motorok nem forognának, a transzformátorok nem tudnák átalakítani a feszültséget, és a váltakozó áramú mágneskapcsolók sem kapcsolnának be. A generátorok meddőteljesítményt, a kondenzátorok pedig meddőteljesítményt -ez a meddőteljesítmény kompenzáció alapja.

(2) Aktív teljesítmény (P):
Az aktív teljesítmény az elektromos energia azon részét jelenti, amely közvetlenül más energiává alakítható és felhasználható. Például egy motor elektromos energiát alakít át mechanikai energiává. A hatékonyság figyelembevétele nélkül egy 11 kW-os motor óránként 11 kWh elektromos energiát tud azonos mennyiségű mechanikai energiává alakítani. Egy 100 W-os izzólámpa óránként 0,1 kWh elektromos energiát alakít fényenergiává. Hasonlóképpen, egy 1 kW-os fűtőberendezés óránként 1 kWh elektromos energiát alakít át hőenergiává. Az aktív teljesítmény az az elektromos energia, amely közvetlenül átalakítható más energiaformákká.

(3) Látszólagos teljesítmény (S):
Bizonyos értelemben a látszólagos teljesítmény az aktív teljesítmény (P) és a meddő teljesítmény (Q) kombinációja. Az áramforrások esetében a látszólagos teljesítmény aktív és meddő teljesítményt is tartalmaz. Például a transzformátor által szolgáltatott teljesítmény aktív és meddő komponenseket is tartalmaz, ezért a transzformátorok kapacitását látszólagos teljesítményben fejezzük ki, kilovolt -amperben (kVA) mérve.

 

II. Az aktív teljesítmény, a meddő teljesítmény és a látszólagos teljesítmény kapcsolata

A három kapcsolat megmagyarázásához először meg kell értenünk, mi a teljesítménytényező.

Váltóáramú áramkörben a feszültség és áram közötti fáziskülönbség (Φ) koszinuszát teljesítménytényezőnek nevezzük, amelyet cosΦ-ként jelölünk. Számszerűen a teljesítménytényező az aktív teljesítmény és a látszólagos teljesítmény aránya, azaz cosΦ=P/S.

 

 

(1) Mi is pontosan a meddő teljesítmény?

A teljesítmény-háromszög, a feszültségháromszög és az impedancia-háromszög által szemléltetett összefüggések alapján a meddőteljesítmény gyakorlati szempontból egyszerűen a következőképpen érthető:
Egy elektromos áramkörben a tisztán ellenállásos alkatrészek fogyasztanakaktív teljesítmény (P), míg az induktív alkatrészek (például reaktortekercsek, transzformátor tekercsek és motor állórészek vagy rotorok) fogyasztanakmeddő teljesítmény (Q). Másrészt a kapacitív alkatrészek meddőteljesítményt (Q) - szolgáltatnak, például kondenzátorok és szinkrongenerátorok. (Megjegyzés: Amikor egy szinkron generátor működik, a tekercsei kapacitívan viselkednek, ami azt jelenti, hogy aktív és meddő teljesítményt is szolgáltat.)

Tehát egy egyszerű összefoglaló:
Az induktív vagy kapacitív alkatrészek a meddőteljesítmény fogyasztói és szolgáltatói.

(2) Milyen negatív hatásai vannak a meddő teljesítménynek?

Csökkenti a generátorok aktív teljesítményét
Ennek az az oka, hogy a generátor teljes kapacitása (azaz S látszólagos teljesítménye) rögzített. Ha túl sok Q meddőteljesítményt adunk, a P aktív teljesítmény ennek megfelelően csökken; ellenkező esetben a generátor túlterhelhet.

Csökkenti az átviteli és elosztó berendezések tápellátási kapacitását
Az indoklás ugyanaz, mint a generátoroknál.

Növeli a hálózati feszültségveszteséget
Az áramkör meddőáram-komponensének növekedésével a teljes áramerősség is növekszik. A feszültségesés (δU=IZ) arányos az áramerősséggel. A nagyobb feszültségesések miatt meg kell növelni a vezetők keresztmetszeti területét-, ami magasabb beruházási költségekhez vezet.

 

(3) A meddő teljesítmény előnyei

Sok elektromos eszköz elektromágneses indukciós elven működik, mint például az elosztó transzformátorok és motorok.

A motorokhoz forgó mágneses mező létrehozása és karbantartása szükséges a forgórész meghajtásához, amely viszont mechanikus mozgást hajt végre. A motorban a forgórész mágneses tere az áramforrás meddőteljesítménye által jön létre.

Hasonlóképpen, a transzformátoroknak meddő teljesítményre van szükségük ahhoz, hogy mágneses teret hozzanak létre a primer tekercsben, ezáltal feszültséget indukálva a szekunder tekercsben.

Ezért meddő teljesítmény nélkül:

A motorok nem forognak,

A transzformátorok nem tudták átalakítani a feszültséget,

Az AC kontaktorok nem kapcsolódnak be.

Ebből egyértelműen kitűnik, hogy a meddőteljesítmény támogató szerepet játszik az elektromos energia átalakításában és átalakításában. Meddőteljesítmény nélkül nem létesíthető mágneses mező, és az elektromos energia nem alakítható mechanikai energiává.

 

III. Hogyan kell végrehajtani a meddőteljesítmény-kompenzációt és kiszámítani a kompenzáció összegét?

Fentebb együtt elemeztük a meddő teljesítmény szerepét és hátrányait. A fő hátrányok a következők: először is, növeli a transzformátorok kapacitását és a vezetők keresztmetszeti -területét, ami közvetve növeli a projekt költségeit; másodszor, működés után a teljesítménytényező nem eshet 0,9 alá, ellenkező esetben az áramszolgáltató bírságot szab ki.

Ezért a mérnöki tervezés során ezt a kérdést teljes mértékben figyelembe kell vennünk. A generátor nélküli áramellátó rendszerekben jellemzően párhuzamos kondenzátorokat használnak az alállomások teljesítménytényezőjének javítására. Az alapelv a meddőteljesítmény helyi ellátása, így nincs szükség a meddő teljesítményre a hálózatról. Ez a megközelítés nemcsak a transzformátorok szükséges kapacitását csökkenti, hanem a mérési oldalon is javítja a teljesítménytényezőt.

 

(1) A kondenzátor kompenzációs módszerek kiválasztása

1. Ha mesterséges meddőteljesítmény-kompenzáló eszközként söntteljesítmény-kondenzátorokat használ, a vezetékveszteségek és a feszültségesések minimalizálása érdekében a kompenzációt helyileg kell kiegyenlíteni. Ez azt jelenti, hogy az alacsony-feszültségű szakaszok meddőteljesítményét kis-feszültségű kondenzátorokkal, míg a nagy-feszültségű szakaszok meddőteljesítményét nagy-feszültségű kondenzátorokkal kell kompenzálni.

Ha nincs nagy-feszültségű terhelés, a söntkondenzátoros eszközöket nem szabad a nagy-feszültségű oldalon telepíteni.

Amikor helyi egyéni kompenzációt hajt végre motoros{0}}meghajtású berendezéseknél, a kompenzációs kondenzátor névleges árama nem haladhatja meg a motor gerjesztőáramának 0,9-szeresét.

Az elektromos terhelési számítások során a kompenzált meddőteljesítményt is figyelembe kell venni.

2. A kompenzációs kondenzátortelepek kapcsolási módjai kézi és automatikus kapcsolásúak.

A kézi kapcsolás alkalmas az alap alacsony-feszültségű meddőteljesítményt kompenzáló kondenzátortelepekhez, valamint a stabil meddőteljesítményigényű és ritka kapcsolású nagy-feszültségű kondenzátortelepekhez.

A túlzott-kompenzáció vagy a túlzott feszültség elkerülése érdekében enyhe terhelés esetén, amely károsíthat bizonyos elektromos berendezéseket, ajánlott az automatikus kapcsolás.

Ha a nagy- és az alacsony-feszültségű automatikus kompenzáló eszközök hatása hasonló, akkor előnyben kell részesíteni az alacsony-feszültségű automatikus kompenzáló eszközöket.

3. Szabályozási módszerek az automatikus meddőteljesítmény-kompenzációhoz:

Az elsősorban energiamegtakarítást célzó kompenzációhoz olyan paraméterek használhatók a szabályozásra, mint a meddőteljesítmény.

Ütközéses terhelések, dinamikusan gyorsan változó terhelések- és három-fázisú kiegyensúlyozatlan terhelések esetén tirisztorok (elektronikus kapcsolók) használhatók a vezérléshez, biztosítva a zavartalan működést beindulási áramok nélkül, jó dinamikus teljesítményt, és lehetővé teszik a fázis-elkülönített vezérlést a három-fázisú kiegyenlítő effektusokhoz.

4. A kondenzátorok csoportosításánál biztosítani kell a kompatibilitást a támogató berendezések műszaki paramétereivel. A feszültségeltérés megengedett tartományát be kell tartani, és törekedni kell a csoportok számának csökkentésére az egyes csoportok kapacitásának megfelelő növelése mellett.

A csoportosított kondenzátorok kapcsolása nem okozhat rezonanciát.

5. A nagy-feszültségű kondenzátortelepeket lehetőleg sorba kell kötni a megfelelő méretű reaktorokkal, míg az alacsony-feszültségű kondenzátortelepeket dedikált kapcsolókontaktorok vagy tirisztorok segítségével kell növelni, hogy csökkentsék a bekapcsolási áramokat a kapcsolás során.

Azokon a vonalakon, amelyeket az elektromos berendezések harmonikusai jelentősen érintenek, a reaktorokat sorba kell kötni a kondenzátortelepekkel.

 

(2) A kondenzátor kompenzációs kapacitásának kiszámítása

 

A cél a szükséges Qc meddőteljesítmény (kvar) to meghatározása