Kütlələr Faktorunun Tənzimi: Nədir? (Formul, Səciyyə və Kapasitor Bankları)

Alan: Əsas Elektrik

China

nədir qüvvə faktoru düzəlişi

Nədir Qüvvə Faktoru Düzəlişi?

Qüvvə faktoru düzəlişi (qısaca PFC və ya Qüvvə Faktoru Yaxşılaşdırılması kimi tanınır) bir təcrübədir ki, onun nəzəriyyəsi AC şəbəkələrindəki reaktiv qüvvəni azaltmaqla bu şəbəkələrin qüvvə faktorunu yaxşılaşdırmadır. Qüvvə faktoru düzəliş texnikaları şəbəkənin effektivliyini artırmaq və yükdən çəkilən əmələ gələni maliyyətini azaltdırmaq hədəfindən istifadə olunur.

Ümumiyyətlə, kondensatorlar və sinxron motorlar şəbəkələrdə indüktiv elementləri (və beləliklə reaktiv qüvvəni) azaltmaq üçün istifadə olunur. Bu texnikalar hakiki qüvvə miqdarını artırmaq üçün deyil, yalnız görünən qüvvəni azaltmaq üçün istifadə olunur.

Başqa sözlə, bu gerilim və dəmirin fazası arasındakı fərqin azaldılmasını deməkdir. Beləliklə, qüvvə faktorunu birliyə yaxın saxlamağa çalışır. Ən maliyyəvi qüvvə faktorunun dəyəri 0.9-dan 0.95-ə qədər olmalıdır.

İndi sual doğulur: niyə qüvvə faktorunun ən maliyyəvi dəyəri birliyə bərabər olmayaraq 0.95-dir? Birli qüvvə faktoru heç bir zəruriyyəti varmı?

XƏBƏRVAR. Birli qüvvə faktoru heç bir zərürəti yoxdur. Amma birli PFC cihazlarının quraşdırılması çətin və bahalıdır.

Bu səbəbdən, elektrik təchizat şirkətləri və enerji təchizatçıları qüvvə faktorunu 0.9-dan 0.95-ə qədər aralığında saxlamağa çalışırlar ki, bu maliyyəvi sistem yaratmaq üçündür. Və bu aralık elektrik sistemi üçün kifayət qədər yaxşıdır.

Əgər AC şəbəkəsində yüksək indüktiv yüklər varsa, qüvvə faktoru 0.8-dən aşağıda ola bilər. Və bu, daha çox correnti mənbədən çəkməyə səbəb olur.

Qüvvə faktoru düzəliş cihazları indüktiv elementləri və mənbədən çəkilən correnti azaldır. Bu, effektiv sistem yaratır və elektrik enerjisinin itirilməsini qarışdırır.

Niyə Qüvvə Faktoru Düzəlişi Lazımdır?

Dövlət cərəyan (DC) şəbəkələrdə, yük tərəfindən dissipasiya edilən enerji sadəcə voltaj və cərəyanın hasilinə bərabər hesablanır. Və cərəyan tətbiq olunan voltaja mütənasibdir. Bu səbəbdən, rezistiv yük tərəfindən dissipasiya edilən enerji xətti olur.

Alternativ cərəyan (AC) şəbəkələrdə, voltaj və cərəyan sinusoidal dalğalardır. Bu səbəbdən, dəyərləri və istiqaməti müntəzəm dəyişir. Müəyyən bir vaxtda dissipasiya edilən enerji o anki voltaj və cərəyanın hasilinə bərabərdir.

Əgər AC şəbəkədə induktiv yük (məsələn, bobin, çoxlu bobin, solenoid, transformator) varsa, cərəyan voltajdan fazadan ayrılır. Bu halda, həqiqi dissipasiya edilən enerji voltaj və cərəyanın hasilindən azdır.

AC şəbəkələrdəki non-linear elementlərin nəticəsində, onlar hemçinin rezistans və reaktans-ı da ehtiva edir. Bu səbəbdən, bu halda, enerjinin hesablanması zamanı cərəyan və voltaj arasındakı faz fərqinin önəmlidir.

Sadə rezistiv yük üçün, voltaj və cərəyan bir faza düşür. Amma induktiv yük üçün, cərəyan voltajdan arxada qalır. Bu, induktiv reaktans yaradır.

Bu şəraitdə, enerji faktorunun düzəlişindən ən çox ehtiyac var ki, induktiv elementin təsiri azaldılsın və sistem effektivliyini artırmaq üçün enerji faktoru yaxşılaşdırılsın.

Enerji Faktorunun Düzəliş Formulu

Gəlin, sisteminə qoşulmuş indüktiv yük haqqında düşünək və bu yük kosф1 enerji faktorunda işləsin. Enerji faktorunu yaxşılaşdırmak üçün, bizim yük ilə paralel olaraq enerji faktorunun düzəliş aparati qoşmalıyıq.

Bu tərzin şəkili aşağıdakı şəkildə göstərilmişdir.

enerji faktorunun düzəliş misalı

Kondensator irəli reaktiv komponent təmin edir və gecikdirmə reaktiv komponentin təsirini azaldır. Kondensatora qoşulmadan əvvəl, yüklün cürü İL olur.

Kondensator voltajdan 90˚ öncə olan İC cürünü alır. Sistemin nəticəvi cürü İr olur. Voltaj V və İR arasındakı bucaq, voltaj V və İL arasındakı bucaqa nisbətən azalır. Buna görə, cosф2 güc faktoru yaxşılaşır.

power factor correction phasor diagram

Güc Faktoru Tənzimləmə Fazor Diagramı

Yuxarıdakı fazor diagramına görə, sistemin gecikdirmə komponenti azalır. Bu səbəbdən, güc faktorunu ф1-dən ф2-yə dəyişdirmək üçün, yük cürü İRsinф2 ilə azalır.

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

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

Kondensatorun güclü faktoru yaxşılaşdırmak üçün kapasitansi budur;

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

Güclü Faktor Düzəldici Səliqəsi

Güclü faktor düzəldmə texnikaları əsasən kondensator və ya kondensator bankını və sinxron kondenser istifadə edir. Güclü faktoru düzəltmək üçün istifadə olunan təchizat əsasında üç metod var;

Kondensator Bankı
Sinxron Kondenser
Faz İrəliləndiricisi

Kondensator Bankı ilə Güclü Faktor Düzəldməsi

Kondensator və ya kondensator bankı sabit və ya dəyişən dəyərli kapasitans kimi qoşula bilər. Bu, induksion motor, paylanma paneli və ya başlıq cihazıya qoşulur.

Sabit dəyərli kondensator sistemlə davamlı olaraq qoşulur. Dəyişən dəyərli kondansator, sistemin tələblərinə görə KVAR məhdudluğunu dəyişir.

Güclü faktor düzəlişində, kondansator bankı yüklə qoşulur. Əgər yük üç fazalı yükdirsə, kondansator bankı yıldız və delta qoşulu kimi qoşula bilər.

Delta Qoşulu Kondansator Bankı

Aşağıdakı elektrik şəması, üç fazalı ilə birlikdə delta qoşulu kondansator bankını göstərir.

delta connected capacitor bank

Delta Qoşulu Kondansator Bankı

İndi, kondansatorun delta qoşulu olduğunda hər fazada olan tənliyi tapaq. Delta qoşulusunda, fazalı nəql (VP) və liniya nəql (VL) bərabərdir.

$V_P = V_L$

Hər fazadakı kondansator (C∆) aşağıdakı kimi verilir;

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

Yıldız Bağlı Kondansatör Bankası

Aşağıdaki devre şeması, üç fazlı yük ile yıldız bağlı kondansatör bankasını gösterir.

Yıldız Bağlı Kondansatör Bankası

Yıldız bağlantısında, faz gerilimi (VP) və hətt gerilimi (VL) arasında olan münasibət budur;

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

Hər faza üçün kapasitans (CY) belə verilir;

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

Yuxarıdakı tənliklərdən;

$C_Y = 3 C_\Delta$

Bu, yıldız qoşulması üçün tələb olunan kapasitansın delta qoşulmasına nisbətən üç dəfə olduğunu və həmçinin, işləyən fazanın geriliminin xətti gerilimin 1/√3 dəfəsindən ibarət olduğunu deməkdir.

Buna görə, delta qoşulu kondensator bankı yaxşı bir dizayndır və bu səbəbdən, üç fazalı şəbəkədə, delta qoşulu kondensator bankı daha çox istifadə olunur.

Sinkron Kondenser ilə Güc Faktoru Təkmilləşdirilməsi

Sinkron motor aşırı qidalandığında, öncü cürəm alır və kondensator kimi davrandığı bilinir. Aşırı qidalanan sinkron motor boş yüklə işlədiyi zaman sinkron kondenser adlanır.

Bu növ maşın təchizata paralel qoşulduqda, irəli akım alır və sistemin enerji faktorunu yaxşılaşdırır. Sinqron kondenserin təchizata qoşulma şeması aşağıdakı şəkildə göstərilir.

power factor correction using synchronous condenser

Sinqron Kondenser ilə Enerji Faktoru Yaxşılaşdırılması

Yük reaktiv komponente malik olduqda, sistemdən geri qalan akımı çəkir. Bu cihaz, bu akımı nötrallaşdırmak üçün irəli akım alır.

synchronous condenser phasor diagram

Sinqron Kondenserin Fazor Şeması

Sinqron kondenser qoşulmadan əvvəl, yük tərəfindən çəkilən akim IL və enerji faktoru фL olur.

Sinqron kondenser qoşulduqda, o, Im akımını alır. Bu şərtlərdə, nəticəvi akım I və enerji faktoru фm olur.

Fazor şemasından, hər iki enerji faktor açısını (фL və фm) müqayisə edə bilərik. Və фm фL-dən kiçikdir. Buna görə, cosфm cosфL-dən böyükdür.

Bu növ enerji faktoru yaxşılaşdırma üsulu, aşağıdakı üstünlüklərə görə, böyük təchizat istasyonlarında istifadə olunur.

Məktubun çəkdiyi elektrik dəhlizi dəyəri, sahənə təminatın dəyişdirilməsi ilə dəyişir.
Sistemdəki səhvlər asanlıqla aradan qaldırılabilir.
Elektrik məktubun spiralının istilik stabiilliyi yüksəkdir. Bu səbəbdən, bu sistem qısa mərhələli elektrik dəhlizləri üçün etibarlıdır.

Faz İleriççi

İndüksiv məktub, sahənə təminatından səbəb olaraq reaktiv elektrik dəhlizi çəkir. Eger sahənə təminatı üçün başqa bir mənbə istifadə edilirsə, statorda sahənə təminatından azad olunur. Ve məktubun gücü nisbəti yaxşılaşa bilər.

Bu tənzimləmə faz ileriççisi ilə edilə bilər. Faz ileriççisi, məktubla eyni dişə monte edilmiş sadə AC təchizatıdır və məktubun rotor şəbəkəsinə birləşdirilib.

O, rotor şəbəkəsinə sürüş frekvansında sahənə təminatı verir. Tələb olunanın daha çox təchizat elektrik dəhlizi verilsə, induksiv məktub öncəleyici gücü nisbəti ilə işləyə bilər.

Faz ileriççisinin yeganə zərbəsi onun kiçik ölçülü məktublar (xüsusən 200 HP-dan aşağı) üçün ekonomik olmamasıdır.

Aktiv Güc Nisbəti Düzəliş Sistemi

Aktiv güc nisbəti düzəliş sistemi daha effektiv güc nisbəti kontrolu sağlayır. Genelliklə, 100W-dan yuxarı olan güc təchizatları dizaynında istifadə olunur.

Bu növ güc nisbəti düzəliş şəbəkəsi, diod, SCR (güclü elektronika anahtarları) kimi yüksək tezlikli keçid elementlərindən ibarətdir. Bu elementlər aktiv elementlərdir. Bu səbəbdən, bu metod Aktiv güc nisbəti düzəliş metodu adlanır.

Pasiv güc nisbəti düzəlişində, şəbəkədə istifadə olunan kondensator və indüktor kimi reaktiv elementlər idarəsizdir. Pasiv güc nisbəti düzəliş şəbəkəsi heç bir idarəetmə vahidi və keçid elementləri istifadə etmir.

Yüksek keçid elementləri və idarəetmə vahidi istifadə edildiyi üçün, şəbəkənin maliyyət və mürəkkətliliyi pasiv güc nisbəti düzəliş şəbəkəsinə nisbətən artırılır.

Aşağıda, aktiv güc nisbəti düzəliş şəbəkəsinin əsas elementlərinin şəkili göstərilir.

aktiv qüvvə faktoru düzəlişi

Aktiv Qüvvə Faktoru Düzəlişi

Səriqlərin parametrlərini idarə etmək üçün səriq daxilində idarəetmə vahidi istifadə olunur. Bu vahid daxil gələn qıvrımın nəzarət edir və onu ölçür. Və fazada qıvrım və cərəyanın keçirilmə vaxtı və dolgluq dövrünü tənzimləyir.

İndüktor L qalın maddəli kəskinləşdirmə Q ilə idarə olunur. İdarəetmə vahidi qalın maddəli kəskinləşdirmə Q-ni (AÇIQ və BAXBAL) idarə etmək üçün istifadə olunur.

Kəskinləşdirmə açıq olduğunda, indüktor cərəyani ∆I+ artır. Indüktorun üzərindəki qıvrım polarnıqını dəyişdirir və diod D1 vasitəsiylə yükə enerji yığılır.

Kəskinləşdirmə bağlandıqda, indüktor cərəyani ∆I– azalır. Bir dövr müddətində ümumi dəyişiklik ∆I = ∆I+ – ∆I–. Kəskinləşdirmənin AÇIQ və BAXBAL vaxtı idarəetmə vahidi tərəfindən dolgluq dövrünün dəyişdirilərən idarə olunur.

Dolgluq dövrünün düzgün seçimi ilə, yükə gələn cərəyanın istənilən formasını ala bilərik.

Nasıl Qüvvə Faktoru Düzəlişinin Ölçüsünü Belirleyelim?

Qüvvə faktoru düzəlişinin ölçüsünü belirlemek üçün reaktiv qüvvənin (KVAR) tələbini hesaplamalıyız. Və bu ölçülü kapasitans sistemə qoşaraq, reaktiv qüvvə tələbini ödəməliyik.

KVAR tələbini tapmaq üçün iki yol var.

Cədvəl Çoxaltıcı Metodu
Hesablama Metodu

Adından da bərabər, cədvəl çoxaltıcı metodunda, bir cədvəldən çoxaltıcı sabiti doğrudan tapa bilərik. Girdi qüvvəsinə bu sabiti çoxaldığımızda tələb olunan KVAR-i doğrudan tapa bilərik.

table multiplier method

Cədvəl Çoxalıcı Metodu

Hesablama metodunda, aşağıdakı nümunədə göstərildiyi kimi çoxalıcı hesablanmalıdır.

Nümunə:

10 kW induksion motorun gücləndirmə faktoru 0.71 gecikməlidir. Bu motora 0.92 gücləndirmə faktoru ilə işlətmək istəyiriksə, kondensatorun ölçüsü nə olacaq?

Daxil olan gücü = 10kW
Gerçək gücləndirmə faktoru (cos фA) = 0.71
Tələb olunan gücləndirmə faktoru (cos фR) = 0.92

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

$\phi_1 = 44.765^\circ$

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

$\phi_2 = 23.073^\circ$

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

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

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

Tələb olunan KVAR = Daxil olan quvvət x Çoxalama sabiti

$KVAR = 10 \times 0.5658$

$KVAR = 5.658$

Bu səbəbdən, reaktiv gücü 0.71-dən 0.92-ə qaldırmaq üçün 5.658 KVAR reaktiv gücü tələb olunur. Sistəmə qoşulmuş kondensator 5.658 KVAR kapasitansa malikdir.

Güç faktoru düzəlişinə tətbiq

Güç sistemi şəbəkəsində, güc faktoru sistemin keyfiyyəti və idarə edilməsində ən vacib rol oynayır. O, güc təminatının effektivliyini müəyyənləşdirir.

Güç faktoru düzəlişi olmadan, yüklər mənbədən yüksək dərəcəli cürəmləri çəkir. Bu, elektrik enerjisinin zəruriyyət və xərclərini artırır. PFC ekipmanları cürəm və voltaj formasını fazaya salmağa çalışır. Bu, sistemin effektivliyini artıracaqdır.
Dövriyyə şəbəkəsində yüksək güc faktoru lazımdır. Yüksək güc faktoru səbəbindən, dövriyyə liniyasının zəruriyyətləri azalır və voltaj nizamlaması yaxşılaşır.
Endüstriyada induksiya motorları geniş şəkildə istifadə olunur. Motorun ısınmasını önləmək və effektivliyini artırmaq üçün kondensatorlar reaktiv gücün təsirini azaltmaq üçün istifadə olunur.
PFC ekipmanları kablolar, anahtar cihazları, alternatorlar, transformatorlar və s. daxilində istixanaçılığın azalmasına kömək edir.
Şəbəkənin yüksək effektivliyi səbəbindən, daha az enerji nəsg etməliyik. Bu, atmosferə karbon emisyonunu azaltır.
Sistəmə PFC ekipmanı ilə birgə istifadə edildikdə, voltaj düşməsi bəhsiyyətlə azalır.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.

Müəllifə mükafat verin və təşviq edin

Mövzular:

Elektrik Sistemi

Elektrik nəqlü

Ekspertlər haqqında

Electrical4u

China