Vyanzewe na Sababu za Upungufu wa Mfano wa Nishati

Sababu na Chanzo cha Ugawaji wa Nguvu ya Umeme chache

Katika mfumo wa umeme, ugawaji wa nguvu unatumika kama uwiano wa nguvu halisi (imewezeshwa kwa vitengo vya kilowati, kW) na nguvu inayoelekea (imewezeshwa kwa vitengo vya kilovolt-ampere, kVA). Ugawaji wa nguvu chache unaonyesha kuwa mizigo ya umeme haijifanya kazi vizuri kutumia nguvu ya umeme inayopo. Hii itakuwa na matokeo kadhaa kama gharama za umeme zinazopanda kwa wateja na ufanisi wa mfumo ukuruka. Katika makala hii, tutajaribu kuelezea sababu na chanzo muhimu zake za ugawaji wa nguvu chache katika mfumo wa umeme.

Muhtasari mkuu wa ugawaji wa nguvu chache ni upatikanaji wa mizigo ya induktivi. Katika sirkuiti kamili ya induktivi, amperaji anapofanya maeneo miwili ya volts. Tofauti hii ya kiakasi kubwa inatoa ugawaji wa nguvu chache, inamaanisha kuwa hakuna nguvu halisi inayotumiwa vizuri na mizigo; badala yake, nishati inajaza tu na kutolewa katika magnetic field ya inductor bila kutengeneza kazi muhimu. Katika sirkuiti ambayo yana both capacitive and inductive elements, ugawaji wa nguvu si zero. Lakini, isipokuwa katika resonance au sirkuiti zenye tuning ambapo reactance ya induktivi XL ni sawa na reactance ya capacitivi XC, ikifanya sirkuiti ikijihusisha kwa resistance tu, tofauti ya kiakasi θ kati ya amperaji na volts inaendelea. Tofauti hii, iliyotokana na interplay kati ya capacitance na inductance, inaathiri magnitude ya ugawaji wa nguvu, mara nyingi hupeleka kwa mazingira ya ugawaji chache.

Sababu na Chanzo cha Ugawaji wa Nguvu chache
Sababu za Ugawaji wa Nguvu chache

Vinginevyo viwili vinavyostahimili ugawaji wa nguvu chache katika mfumo wa umeme, kama lisilo limetafsiriwa hapa chini:

Mizigo ya Induktivi

Mizigo ya induktivi, ikiwa ni machines ya umeme na transformers, ni kati ya wale wanaosababisha. Mizigo haya hutumia reactive power kutoka kwa mfumo wa umeme, husababisha ugawaji wa nguvu chache. Katika sirkuiti za induktivi, amperaji anapofanya maeneo miwili ya volts, kutengeneza tofauti ya kiakasi inayongezeka reactive power component. Ugawaji wa nguvu wa mizigo ya induktivi unabadilika kwa wingi kulingana na hali yake ya kufanya kazi:

• Mizigo Kamili: Mara nyingi, ugawaji wa nguvu (Pf) unaenda kutoka 0.8 hadi 0.9.

• Mizigo Dogo: Unaruka kutoka 0.2 hadi 0.3.

• Hakuna Mizigo: Ugawaji wa nguvu unaweza kwenda chache. Katika mizigo la inductor tu, ugawaji wa nguvu ni chache kabisa, inamaanisha kuwa hakuna kazi halisi inayofanyika, na nishati inajaza tu na kutolewa katika magnetic field.

Mizigo ya Capacitivi

Mizigo ya capacitivi, kama capacitors, yanaweza kuboresha ugawaji wa nguvu kwa kutengeneza reactive power. Lakini, ikiwa capacitance imezidi, inaweza kuleta overcompensation, kutokae ugawaji wa nguvu leading. Kama mizigo ya induktivi tu, mizigo la capacitivi tu pia lina ugawaji wa nguvu chache, kama amperaji anapofanya maeneo miwili ya volts, na hakuna net real-power transfer.

Harmonics

Harmonics ni distortions za waveform ya umeme ambazo zinatosha kwa systems na mizigo ya electronic, kama computers, servers, na devices zingine za digital. Distortions hizi hutoa ongezeko la reactive power, ambalo linarejelea kupunguza ugawaji wa nguvu chache. Uwezo wa harmonics kunyanyasa nature sinusoidal ya amperaji na volts, kutokae inefficiencies katika utumi wa nishati.

Magnetizing Current

Mizigo katika mfumo wa umeme sio moja. Wakati wa mizigo chache, voltage ya supply mara nyingi hupanda. Pande hii ya voltage hutoa ongezeko la magnetizing current ya mizigo ya induktivi, kama transformers na motors. Matokeo, ugawaji wa nguvu hupungua, kwa sababu reactive power zaidi inatumika kilingana na nguvu halisi.

Wiring Undersized

Wiring undersized, hasa katika motor windings, inaweza kusababisha voltage drops kubwa. Voltage drops hizi hutoa ongezeko la reactive power katika mfumo, kubadilisha ugawaji wa nguvu chache. Wire size chache kinachokosa kukidhi tawi la electric current, kusababisha losses za resistive na impedance inayongezeka, ambayo inaathiri performance ya ugawaji wa nguvu.

Mstari wa Distribution wa Refu

Mistari refu za distribution ya umeme ni sababu nyingine inayostahimili ugawaji wa nguvu chache. Wakienda muda mrefu, resistance na reactance katika mistari hutoa voltage drops. Voltage drops hizi hutoa ongezeko la reactive power, kupunguza ugawaji wa nguvu wa mfumo. Mrefu zaidi za mstari, matokeo hayo huongezeka.

Mizigo Unbalanced

Mizigo unbalanced, ambapo mizigo ya umeme imerangi vyanzo mbalimbali vya three-phase system, inaweza kusababisha ongezeko la reactive power component. Rangi hii isiyotumaini hutoa inefficiencies katika utumi wa nguvu, kutokae ugawaji wa nguvu chache. Mizigo unbalanced pia zinaweza kusababisha stress zaidi kwa vyombo vya umeme, inayoweza kuleta failure zisizo na wakati.

Chanzo cha Ugawaji wa Nguvu chache

Yafuatayo ni chanzo muhimu za ugawaji wa nguvu chache katika mfumo wa umeme:

Vyombo vya Umeme

• Transformers ya Distribution: Ugawaji wa nguvu wa transformer ya distribution unategemea kwa design lake, pamoja na level of loading and unloading. Mara nyingi, transformer unayezimu una ugawaji wa nguvu chache kwa sababu ya maghraphi yake ya magnetizing current.

• Mfumo wa Lighting

• Lamps za Incandescent: Hayo mara nyingi huna ugawaji wa nguvu wa karibu 50%.

• Lamps za Mercury Vapor: Ugawaji wa nguvu wake mara nyingi unategemea kutoka 40% hadi 60%.

• Motors

• Motors za Induction: Ugawaji wa nguvu wa motors za induction unaweza kubadilika sana, kutoka 30% under light loads hadi 90% at full load.

• Motors za Synchronous: Wakati wanafanya kazi under-excited conditions, motors za synchronous hupata ugawaji wa nguvu chache.

• Vyombo Vya Maalum

• Transformers za Welding: Vyote hivyo mara nyingi huna ugawaji wa nguvu wa karibu 60%.

• Furnaces za Industrial Heating: Operation yao mara nyingi hupata ugawaji wa nguvu chache kwa sababu ya tabia ya mizigo ya umeme inayozinduliwa.

• Solenoids na Chokes: Components hizi za induktivi huchangia poor power-factor performance.

• Arc Lamps: Kama vile sources nyingine za lighting, arc lamps zinaweza kuwa na ugawaji wa nguvu chache.

Mashambulizi ya System-Level

• Motors za Synchronous Under-Excited: Wakati wanafanya kazi na excitation chache, motors za synchronous hutumia reactive power zaidi, kutokae ugawaji wa nguvu chache.

• Practices za Wiring chache: Kutumia wire size chache katika motor windings inaweza kusababisha mashambulizi ya ugawaji wa nguvu, kama lilivyotafsiriwa hapo juu.

• Mashambulizi Ya Mechanics katika Motors: Bearings damaged katika motors zinaweza kusababisha stress mechanics, ambayo hii inaathiri characteristics electrical za motor, inayoweza kuleta upunguzo wa ugawaji wa nguvu.

Kutatua ugawaji wa nguvu chache ni muhimu, kwa sababu ina matokeo kadhaa, ikiwa ni energy losses zinazopanda, gharama za umeme zinazopanda, na ufanisi wa mfumo ukuruka. Kutokae ugawaji wa nguvu, solutions nyingi zinaweza kutumika. Zinazohusiana ni kutatua equipment ya correction ya ugawaji wa nguvu, kama capacitors, upgrade electrical equipment ili kukuruta losses, na optimize design ya mfumo ili kupunguza reactive power consumption. Fahamu kamili ya sababu na chanzo cha ugawaji wa nguvu chache ni muhimu kwa ajili ya kuidentifikia areas of improvement na kutatua operation ya efficient na cost-effective ya mfumo wa umeme.