Kragfaktor-korreksie: Wat is dit? (Formule, Skakel en Kondensatorbankke)

Veld: Basiese Elektriese

China

wat is kragfaktorkorreksie

Wat is Kragfaktorkorreksie?

Kragfaktorkorreksie (ook bekend as PFC of Kragfaktorverbetering) word gedefinieer as 'n tegniek wat gebruik word om die kragfaktor van AC-sirkels te verbeter deur die reaktiewe krag in die sirkel te verminder. Kragfaktorkorreksie-tegnieke het as doel om die effektiwiteit van die sirkel te verhoog en die stroom wat deur die belasting getrek word, te verminder.

Gewoonlik word kondensators en sinkroonmotors in sirkels gebruik om die induktiewe elemente (en dus die reaktiewe krag) te verminder. Hierdie tegnieke word nie gebruik om die hoeveelheid werklike krag te verhoog, maar net om die skynbare krag te verminder.

Met ander woorde, dit vermindert die faseverskuiving tussen spanning en stroom. Dit probeer dus om die kragfaktor naby eenheid te hou. Die mees ekonomiese waarde van die kragfaktor lê tussen 0.9 tot 0.95.

Die vraag wat nou ontstaan, is hoekom die ekonomiese waarde van die kragfaktor 0.95 is in plaas van die eenheid-kragfaktor? Is daar enige nadeel aan die eenheid-kragfaktor?

NEE. Daar is geen enkele nadeel aan die eenheid-kragfaktor nie. Maar dit is moeilik en duur om eenheid-PFC-toerusting te installeer.

Daarom probeer nutsbedrywe en kragvoorsieningsmaatskappye om 'n kragfaktor in 'n bereik van 0.9 tot 0.95 te maak om 'n ekonomiese stelsel te skep. En hierdie bereik is goed genoeg vir 'n kragstelsel.

As die AC-sirkel 'n hoë induktiewe belasting het, kan die kragfaktor onder 0.8 lê. En dit trek meer stroom van die bronne.

Die kragfaktorkorreksietoeerusting vermindert induktiewe elemente en stroom wat van die bronne getrek word. Dit lei tot 'n effektiewe stelsel en voorkom die verlies van elektriese energie.

Waarom is Kragfaktorkorreksie Nodig?

In DC-strome, is die krag wat deur 'n belasting verbruik word eenvoudig bereken deur die spanning en stroom met mekaar te vermenigvuldig. En die stroom is eweredig aan die toegepaste spanning. Daarom is die kragverbruik deur die weerstandelike belasting lineêr.

In AC-strome, is die spanning en stroom sinusgolfvormig. Daarom verander die grootte en rigting voortdurend. Op 'n spesifieke oomblik in tyd, is die krag wat verbruik word, die vermenigvuldiging van die spanning en stroom op daardie oomblik.

As 'n AC-stroom induktiewe belastings soos; windings, chowk spoels, solenoid, transformator het, is die stroom uit fase met die spanning. In hierdie toestand is die werklike krag wat verbruik word, minder as die produk van spanning en stroom.

As gevolg van nie-lineêre elemente in AC-strome, bevat dit beide weerstand en reaktansie. Daarom is in hierdie toestand, die faseverskil van stroom en spanning belangrik terwyl die krag bereken word.

Vir 'n suiwer weerstandelike belasting, is die spanning en stromings in fase. Maar vir 'n induktiewe belasting, bly die stroom agter die spanning. En dit skep induktiewe reaktansie.

In hierdie toestand is kragfaktorkorreksie die meeste nodig om die effek van die induktiewe element te verminder en die kragfaktor te verbeter om die doeltreffendheid van die stelsel te verhoog.

Formule vir Kragfaktorkorreksie

Stel 'n induktiewe belasting is met die stelsel verbonden en werk by 'n kragfaktor cosф1. Om die kragfaktor te verbeter, moet ons kragfaktorkorreksie-toerusting parallel met die belasting verbind.

Die skema van hierdie opsomming word hieronder getoon.

voorbeeld van kragfaktorkorreksie

Die kapasiteur verskaf 'n voorspringende reaktiewe komponent en verminder die effek van 'n agterstanderige reaktiewe komponent. Voordat die kapasiteur aangesluit word, is die laastroom IL.

Die kapasiteur neem IC stroom wat die spanning met 90˚ vooruitskyn. En die resultante stroom van die stelsel is Ir. Die hoek tussen spanning V en IR is gereduseer in vergelyking met die hoek tussen V en IL. Daarom is die kragfaktor cosф2 verbeter.

power factor correction phasor diagram

Kragfaktorkorreksie faserdiagram

Vanuit die bo faserdiagram, is die agterstanderige komponent van die stelsel gereduseer. Dus, om die kragfaktor van ф1 na ф2 te verander, word die laastroom deur IRsinф2 gereduseer.

$I_R sin \phi_2 = I_L sin \phi_1 - I_C$

$I_C = I_L sin \phi_1 - I_R sin \phi_2$

Die kapasiteit van die kondensator om die kragfaktor te verbeter is:

$C = \frac{I_C}{\omega V}$

Kragfaktorkorreksie-sirkuit

Kragfaktorkorreksie-tegnieke maak hoofsaaklik gebruik van 'n kondensator of kondensatorbank en sinchroniese kondenser. Volgens die toerusting wat gebruik word om die kragfaktor te korrekteer, is daar drie metodes:

Kondensatorbank
Sinchroniese kondenser
Fasevervanger

Kragfaktorkorreksie deur middel van 'n kondensatorbank

Die kondensator of kondensatorbank kan as 'n vaste of veranderlike waardes gekoppel word. Dit word aan 'n induksiemotor, verspreidingspaneel, of hoofvoorsiening gekoppel.

Die vaste waarde kondensator is kontinu met die stelsel verbonden. 'n Veranderlike waarde kapasiteit verander die hoeveelheid KVAR volgens die vereiste van die stelsel.

Vir kragfaktorkorreksie word 'n kondensatorbank gebruik om met die belasting te verbind. As die belasting 'n driefase belasting is, kan die kondensatorbank as 'n ster- en delta-aansluiting verbind word.

Delta Verbond Kondensatorbank

Die onderstaande skema wys 'n delta verbond kondensatorbank met 'n driefase belasting.

delta connected capacitor bank

Delta Verbond Kondensatorbank

Laat ons die vergelyking van die kondensator per fase vind wanneer dit in 'n delta-aansluiting verbind word. In 'n delta-aansluiting is die fasespanning (VP) en lynspanning (VL) gelyk.

$V_P = V_L$

Die kapasiteit per fase (C∆) word gegee as;

$C_\Delta = \frac{Q_C}{\omega V_P^2} = \frac{Q_C}{\omega V_L^2}$

Sterskone Kondensatorbank

Die volgende skakeling wys 'n sterskone kondensatorbank met 'n driefase last.

Sterskone Kondensatorbank

In 'n sterskoning is die verhouding tussen fase-spanning (VP) en lyn-spanning (VL) as volg:

$V_P = \frac{1}{\sqrt{3}} V_L$

Die kapasiteit per fase (CY) word gegee as;

$C_Y = \frac{Q_C}{\omega V_P^2} = \frac{Q_C}{\omega (\frac{V_L}{\sqrt{3}})^2} = \frac{3Q_C}{\omega V_L^2}$

Van die bo-gegee vergelykings;

$C_Y = 3 C_\Delta$

Dit beteken dat die kapasiteit wat in 'n ster-aansluiting benodig word, drie keer die kapasiteit is wat in 'n delta-aansluiting benodig word. En ook, is die operasionele fase-spanning 1/√3 keer lynspanning.

So, 'n delta-verbonden kondensatorbank is 'n goeie ontwerp en dit is die rede waarom, in 'n driefase-aansluiting, die delta-verbonden kondensatorbank meer in die netwerk gebruik word.

Kragfaktorkorreksie deur gebruik van 'n Sinkroon Kondenseerder

Wanneer 'n sinkroone motor oor-opgewonde word, neem dit 'n voorspringende stroom op en gedra hom as 'n kondensator. 'n Oor-opgewonde sinkroone motor wat onder geen-lading toestand loop, word bekend as die sinkroon kondenseerder.

Wanneer hierdie tipe masjien parallel met die voorsiening verbind word, neem dit 'n vooruitlopende stroom op. En dit verbeter die kragfaktor van die stelsel. Die verbindingsdiagram van die synchrone kondensator met die voorsiening is soos in die onderstaande figuur getoon.

kragfaktorkorreksie deur gebruik van 'n synchrone kondensator

Kragfaktorkorreksie deur gebruik van 'n synchrone kondensator

Wanneer die belasting 'n reaktiewe komponent het, trek dit 'n agterliggende stroom uit die stelsel. Om die stroom te neutraliseer, word hierdie toestel gebruik om 'n vooruitlopende stroom op te neem.

synchrone kondensator faserdiagram

Synchrone kondensator faserdiagram

Voordat die synchrone kondensator verbind word, is die stroom wat deur die belasting getrek word IL en die kragfaktor is фL.

Wanneer die synchrone kondensator verbind word, neem dit stroom Im op. In hierdie toestand is die resultante stroom I en die kragfaktor is фm.

Vanaf die faserdiagram kan ons albei kragfaktorhoeke (фL en фm) vergelyk. En фm is minder as фL. Daarom is cosфm groter as cosфL.

Hierdie tipe kragfaktorverbeteringsmetode word by grootvoorsieningsstasies gebruik weens die volgende voordele.

Die grootte van die stroom wat deur die motor getrek word, word verander deur die veldopwekking te varieer.
Dit is maklik om foute wat in die sisteem voorkom, te verwyder.
Die termiese stabiliteit van die motorwinding is hoog. Daarom is dit 'n betroubare sisteem vir kortsluitstrome.

Fase-vervanger

'n Induksiemotor trek reaktiewe stroom as gevolg van opwekkingstroom. As 'n ander bron gebruik word om opwekkingstroom te verskaf, is die statorwinding vry van die opwekkingstroom. En die kragfaktor van 'n motor kan verbeter word.

Hierdie rangskikking kan gedoen word deur die fase-vervanger te gebruik. Die fase-vervanger is 'n eenvoudige AC-opwekker wat op dieselfde as van die motor gemonteer is en met die rotor-sirkel van die motor verbind is.

Dit verskaf opwekkingstroom aan die rotorsirkel by glijdende frekwensie. As jy meer opwekkerstroom as nodig verskaf, kan die induksiemotor op 'n voorgeënde kragfaktor bedryf word.

Die enigste nadeel van die fase-vervanger is dat dit nie ekonomies is vir klein motors, veral onder 200 HP nie.

Aktiewe kragfaktor-korreksie

Aktiewe kragfaktor-korreksie bied meer doeltreffende kragfaktorbeheer. Algemeen word dit gebruik in kragvoorsieningsontwerp vir meer as 100W.

Hierdie tipe kragfaktor-korreksiesirkel bestaan uit hoëfrekwensieswitching-elemente soos 'n diode, SCR (krag-elektroniese swaartes). Hierdie elemente is aktiewe elemente. Derhalwe word hierdie metode genoem as aktiewe kragfaktor-korreksie-metode.

By pasief kragfaktor-korreksie word reaktiewe elemente soos kondensators en spoels in die sirkel ongekontroleerd gebruik. Aangesien 'n pasief kragfaktor-korreksiesirkel geen beheereenheid of switching-elemente gebruik nie.

As gevolg van die hoë switching-elemente en beheereenheid in die sirkel, is die koste en kompleksiteit van die sirkel vergelyk met die pasief kragfaktor-korreksiesirkel verhoog.

Die onderstaande sirkeldiagram wys die basiese elemente van 'n aktiewe kragfaktor-korreksiesirkel.

aktiewe kragfaktorkorreksie

Aktiewe Kragfaktorkorreksie

Om die skakelparameters te beheer, word 'n beheereenheid in die skakel gebruik. Dit meet die invoerspanning en -stroom. En dit pas die skakeltyd en -pligskring aan in fase-spanning en -stroom.

Die induktor L word deur die vaste-staat skakelaar Q beheer. Die beheereenheid word gebruik om (AAN en AF) die vaste-staat skakelaar Q te beheer.

Wanneer die skakelaar AAN is, neem die induktorstroom toe met ∆I+. Die spanning oor die induktor keer polariteit om en vrylaat energie via diode D1 na die belasting.

Wanneer die skakelaar AF is, verminder die induktorstroom met ∆I–. Die totale verandering tydens een siklus is ∆I = ∆I+ – ∆I–. Die AAN en AF tyd van die skakelaar word deur die beheereenheid beheer deur die pligskring te verander.

Deur die regte keuse van die pligskring, kan ons die gewensde vorm van die stroom na die belasting kry.

Hoe groot maak jy Kragfaktorkorreksie?

Om die grootte van die kragfaktorkorreksie te bepaal, moet ons die vereiste reaktiewe krag (KVAR) bereken. En ons verbind daardie grootte van kapasitans met die stelsel om die reaktiewe kragbehoefte te bevredig.

Daar is twee maniere om die vereiste KVAR te vind.

Tabelvermenigvuldigermetode
Berekeningmetode

Soos die naam dui, vind ons in die tabelvermenigvuldigermetode direk 'n konstante uit 'n tabel. Ons kan die vereiste KVAR direk kry deur die konstante met die invoerkrag te vermenigvuldig.

table multiplier method

Tabelvermenigvuldigermetode

In die berekeningmetode moet ons die vermenigvuldiger soos in die volgende voorbeeld bereken.

Voorbeeld:

'n 10-kW induksiemotor het 'n vermogenfaktor van 0,71 agter. As ons hierdie motor by 'n vermogenfaktor van 0,92 wil laat hardloop, hoe groot sal die kondensator wees?

Invoervermogen = 10kW
Werklike Vermogenfaktor (cos φA) = 0,71
Gevraagde Vermogenfaktor (cos φR) = 0,92

$\cos \phi_1 = 0.71 \Rightarrow \phi_1 = \cos^{-1} 0.71$

$\phi_1 = 44.765^\circ$

$\cos \phi_2 = 0.92 \Rightarrow \phi_1 = \cos^{-1} 0.9$

$\phi_2 = 23.073^\circ$

$\tan \phi_1 = \tan (44.765^\circ) = 0.9918$

$\tan \phi_2 = \tan (23.073^\circ) = 0.4259$

$Multiplier \, Constant = 0.9918-0.4259 = 0.5658$

Vereiste KVAR = Invoer krag x Vermenigvuldiger Konstante

$KVAR = 10 \times 0.5658$

$KVAR = 5.658$

Dus, 5.658 KVAR reaktiewe krag is nodig om die kragfaktor van 0.71 na 0.92 te verbeter. En die kondensator wat met die stelsel verbind is, het 'n kapasitansie van 5.658 KVAR.

Toepassings van Kragfaktorkorreksie

In 'n kragstelselnetwerk speel die kragfaktor 'n belangrike rol in die gehalte en bestuur van die stelsel. Dit bepaal die doeltreffendheid van die kragvoorsiening.

Sonder kragfaktorkorreksie trek die belasting 'n hoë grootte stroom uit die bron. Dit verhoog die verliese en koste van elektriese energie. KFK-toerusting probeer die stroom- en spangolf in fase maak. Dit sal die doeltreffendheid van die stelsel verhoog.
In die oordragnetwerk is 'n hoë kragfaktor noodsaaklik. As gevolg van die hoë kragfaktor word die verliese van die oordraglyn verminder en verbeter die spanningsregulering.
Die induksiemotor word wyd gebruik as toerusting in industrië. Om oorverhitting te voorkom en die doeltreffendheid van 'n motor te verbeter, word kondensators gebruik om die effek van reaktiewe krag te verminder.
KFK-toerusting verminder die warmteopwekking in kabels, skakeltoerusting, alternateur, transformateurs, ens.
As gevolg van die hoë doeltreffendheid van die netwerk, moet ons minder energie genereer. Dit verminder koolstofuitset in die atmosfeer.
Spanningsval word beduidend verminder deur KFK-toerusting met die stelsel te gebruik.

Verklaring: Respekteer die oorspronklike, goeie artikels is die moeite werd om gedeel te word, indien daar sprake is van inbreuk, kontak asseblief vir verwijdering.

Gee 'n fooitjie en moedig die outeur aan!

Onderwerpe:

Kragstelsels

Oordrag

Oor deskundiges

Electrical4u

China

Kundigheidsgebied

Basic Electrical

Professionele artikel

607