Izplešķības koeficienta zemas vērtības avoti un cēloņi

Sliktu jaudas faktora cēloņi un avoti

Elektriskā enerģijas sistēmā jaudas faktors definēts kā reālās jaudas (izmērītais kilovatiem, kW) attiecība pret aparenkojuma jaudu (izmērītais kilovoltamperiem, kVA). Zems jaudas faktors norāda, ka elektriskais slodze nav efektīvi izmantošana pieejamo elektrisko enerģiju. Šī neatbilstība var radīt vairākas sekas, piemēram, paaugstinātas elektroenerģijas izmaksas patērētājiem un samazinātu kopējo sistēmas efektivitāti. Šajā rakstā mēs gāzīsimies tālu galvenos zema jaudas faktora avotus un cēloņus elektriskajā sistēmā.

Visnozīmīgākais ierobežojums zema jaudas faktora ir induktīvo slodzes klātbūtne. Tīrā induktīvā šķērsējumā strāva atpaliek no sprieguma par 90 grādiem. Šis lielais fāzes lejupslīdēšanas leņķis rezultē nulles jaudas faktorā, nozīmējot, ka nekāda reāla jauda tiek efektīvi patērita slodzē; gan enerģija tikai tiek saglabāta un atbrīvota induktora magnētiskajā laukā bez jebkādas noderīgas darbības. Šķērsējumos, kas satur gan kapacitatīvos, gan induktīvos elementus, jaudas faktors nav nulle. Tomēr, izņemot rezonansi vai saskaņotas shēmas, kur induktīvais reakcijas spēks XL ir vienāds ar kapacitatīvo reakcijas spēku XC, padarot šķērsējumu tīri rezistīvu, fāzes leņķa atšķirība θ starp strāvu un spriegumu turpinās. Šis fāzes atšķirība, rada interakcijā starp kapacitanci un indukciju, tieši ietekmē jaudas faktora lielumu, bieži dzenot līdz nepareiziem jaudas izmantošanas apstākļiem.

Sliktu jaudas faktora cēloņi un avoti
Zema jaudas faktora cēloņi

Vairāki faktori iegūst zemu jaudas faktoru elektriskajās sistēmās, kā detāli aprakstīts tālāk:

Induktīvas slodzes

Induktīvas slodzes, tostarp elektromotori un transformatoru, ir svarīgākie vainīgie. Šīs slodzes patērē reaktīvo jaudu no elektriskās sistēmas, rezultātā radot atpalikušu jaudas faktoru. Induktīvos šķērsējumos strāva atpaliek no sprieguma, veidojot fāzes atšķirību, kas palielina reaktīvo jaudas komponentu. Induktīvas slodzes jaudas faktors ļoti atšķiras atkarībā no tā darbības stāvokļa:

• Pilna slodze: Parasti jaudas faktors (Pf) ir starp 0.8 un 0.9.

• Mazā slodze: Tas krit no 0.2 līdz 0.3.

• Bez slodzes: Jaudas faktors var tuvināties nullei. Tīrā induktora slodzē jaudas faktors ir tieši nulle, kas norāda, ka netiek veikts nekāds reāls darbs, un enerģija tikai tiek saglabāta un atbrīvota magnētiskajā laukā.

Kapacitatīvas slodzes

Kapacitatīvas slodzes, piemēram, kondensatori, var uzlabot jaudas faktoru, ģenerējot reaktīvo jaudu. Tomēr, ja kapacitāte ir pārāk liela, tas var novest pie pārmērīga kompensēšanas, rezultātā radot iepludinošo jaudas faktoru. Līdzīgi tīriem induktīviem slodzēm, tīra kapacitatīva slodze arī ir ar nulles jaudas faktoru, jo strāva ved līdzi spriegumam par 90 grādiem, un nav nekāda neto reālo jaudas pārnese.

Harmoniskie

Harmoniskie ir nelīnijas deformācijas elektriskajā formā, kas bieži notiek sistēmās ar elektroniskām slodzēm, piemēram, datoriem, serveriem un citām digitālajām ierīcēm. Šīs deformācijas rada reaktīvo jaudas pieaugumu, kas savukārt samazina kopējo jaudas faktoru. Harmoniskie traucē strāvas un sprieguma sinusoidālo raksturu, izraisot neefektivitāti jaudas izmantošanā.

Magnetizācijas strāva

Slodze enerģijas sistēmā nav nemainīga. Zemas slodzes periodos snieguma spriegums bieži palielinās. Šis sprieguma palielinājums rada magnetizācijas strāvas palielināšanos induktīvā aprīkojumā, piemēram, transformatoros un motoros. Tādējādi jaudas faktors samazinās, jo tiek patērēta vairāk reaktīvā jauda salīdzinājumā ar reālo jaudu.

Pārāk maza drāta izmērs

Pārāk maza drāta izmēra, īpaši motoru vinjetēs, var izraisīt būtiskus sprieguma pazeminājumus. Šie sprieguma pazeminājumi palielina reaktīvo jaudu sistēmā, samazinot jaudas faktoru. Nepietiekams drāta izmērs ierobežo elektriskā strāva plūsmu, radojot rezistīvus zaudējumus un palielinātu impedanci, kas ietekmē jaudas faktora veiktspēju.

Ilgas piegādes līnijas

Ilgas elektriskās piegādes līnijas ir vēl viens faktors, kas rada zemu jaudas faktoru. Kad elektroenerģija ceļo pārējām attālumiem, līniju pretestība un reakcijas spēks rada sprieguma pazeminājumus. Šie sprieguma pazeminājumi rada reaktīvā jauda pieaugumu, samazinot sistēmas kopējo jaudas faktoru. Jo ilgāka līnija, jo acīmredzamākas kļūst šīs efekti.

Nesabalansētas slodzes

Nesabalansētas slodzes, kur elektriskā slodze ir neregulāri sadalīta trīs fāžu sistēmas fāzēs, var izraisīt reaktīvā jauda komponenta pieaugumu. Šis neregulāris sadalījums rada neefektivitātes jaudas pārnese, rezultātā radot zemāku jaudas faktoru. Nesabalansētas slodzes var arī rast papildu spiedienu uz elektrisko aprīkojumu, potenciāli izraisot agrīgu bojāšanos.

Sliktu jaudas faktora avoti

Šie ir galvenie zema jaudas faktora avoti elektriskajās sistēmās:

Elektriskais aprīkojums

• Izplatīšanas transformatori: Izplatīšanas transformatora jaudas faktors atkarīgs no tā dizaina, kā arī slodzes līmeņa. Kopumā neapjomīgs transformators ir ar ļoti zemu jaudas faktoru tā magnetizācijas strāvas prasībām.

• Apgaismojuma sistēmas

• Inkandescentie spuldzes: Tie parasti ir ar aptuveni 50% jaudas faktoru.

• Rūdžveida spuldzes: To jaudas faktors parasti ir starp 40% un 60%.

• Motori

• Indukcijas motori: Indukcijas motoru jaudas faktors var mainīties no 30% vieglās slodzes līdz 90% pilnā slodzē.

• Sinhronie motori: Darbojoties nepietiekami piesārņotās situācijā, sinhronie motori parāda ļoti zemu jaudas faktoru.

• Speciālais aprīkojums

• Svarka transformatori: Tiem parasti ir aptuveni 60% jaudas faktors.

• Rūpnīcu siltuma krāsnis: To darbība bieži radīs relatīvi zemu jaudas faktoru, ņemot vērā elektrisko slodzi.

• Solenoidi un ķēdes: Šie induktīvie komponenti iedeva labu jaudas faktora veiktspēju.

• Loks spuldzes: Līdzīgi citiem elektriskajiem apgaismojuma avotiem, loks spuldzes var būt ar zemu jaudas faktoru.

Sistēmas līmeņa problēmas

• Nepietiekami piesārņotie sinhronie motori: Darbojoties ar nepietiekamu piesārņošanu, sinhronie motori patērē pārāk daudz reaktīvās jaudas, radot zemu jaudas faktoru.

• Nepietiekamas drātu prakses: Neizmantojot noteikto drātas izmēru motoru vinjetēs, var rasties jaudas faktora problēmas, kā minēts iepriekš.

• Motora mehānisks bojājums: Bojātie gaismaskrāsni motoros var izraisīt mehānisku stresu, kas savukārt ietekmē motora elektriskos raksturlielumus, potenciāli samazinot jaudas faktoru.

Jaudas faktora uzlabošana ir svarīga, jo tā ir saistīta ar vairākiem trūkumiem, tostarp pieaugošiem enerģijas zaudējumiem, augstākiem elektroenerģijas rēķiniem un samazinātu sistēmas jaudu. Lai uzlabotu jaudas faktoru, var ieviest vairākas risinājumu, tostarp instalēt jaudas faktora korekcijas aprīkojumu, piemēram, kondensatorus, modernizēt elektrisko aprīkojumu, lai samazinātu zaudējumus, un optimizēt sistēmas dizainu, lai samazinātu reaktīvās jaudas patēriņu. Sliktu jaudas faktora cēloņu un avotu detalizēta izpratne ir būtiska, lai identificētu uzlabojuma veicināšanas zonas un nodrošinātu elektrisko sistēmu efektīvu un ekonomisku darbību.