Συμπλήρωση Συντελεστή Δύναμης: Τι είναι; (Τύπος, Κύκλωμα και Τράπεζες Καταναρκώσεων)

Τι είναι η διόρθωση συντελεστή δύναμης

Η διόρθωση συντελεστή δύναμης (επίσης γνωστή ως PFC ή βελτίωση συντελεστή δύναμης) ορίζεται ως μέθοδος που χρησιμοποιείται για τη βελτίωση του συντελεστή δύναμης των κυκλωμάτων CA με τη μείωση της αντιδραστικής δύναμης που υπάρχει στο κύκλωμα. Οι τεχνικές διόρθωσης συντελεστή δύναμης στοχεύουν στην αύξηση της αποτελεσματικότητας του κυκλώματος και τη μείωση της ρεύματος που απαιτείται από το φορτίο.

Συνήθως, χρησιμοποιούνται καταναλωτές και συγχρονισμένοι κινητήρες σε κυκλώματα για τη μείωση των επαγωγικών στοιχείων (και, επομένως, της αντιδραστικής δύναμης). Αυτές οι τεχνικές δεν χρησιμοποιούνται για την αύξηση της πραγματικής δύναμης, αλλά μόνο για τη μείωση της φαινομενικής δύναμης.

Με άλλα λόγια, μειώνει την φάση μεταξύ τάσης και ρεύματος. Έτσι, προσπαθεί να διατηρήσει τον συντελεστή δύναμης κοντά στη μονάδα. Η πιο οικονομική τιμή του συντελεστή δύναμης είναι μεταξύ 0,9 έως 0,95.

Τώρα, το ερώτημα που τίθεται είναι, γιατί η οικονομική τιμή του συντελεστή δύναμης είναι 0,95 αντί για τη μονάδα συντελεστή δύναμης; Υπάρχει κάποιο μειονέκτημα στη μονάδα συντελεστή δύναμης;

ΟΧΙ. Δεν υπάρχει ούτε μία μόνο αντίρρηση στη μονάδα συντελεστή δύναμης. Ωστόσο, είναι δύσκολο και δαπανηρό να εγκαταστήσεις εξοπλισμό μονάδας PFC.

Επομένως, οι εταιρείες ενέργειας και εφοδιασμού προσπαθούν να κάνουν το συντελεστή δύναμης σε μια ζώνη 0,9 έως 0,95 για να δημιουργήσουν ένα οικονομικό σύστημα. Και αυτή η ζώνη είναι αρκετά καλή για ένα σύστημα ενέργειας.

Αν ένα κύκλωμα CA έχει υψηλό επαγωγικό φορτίο, ο συντελεστής δύναμης μπορεί να βρίσκεται κάτω από 0,8. Και αυτό σημαίνει ότι απαιτείται περισσότερο ρεύμα από την πηγή.

Ο εξοπλισμός διόρθωσης συντελεστή δύναμης μειώνει τα επαγωγικά στοιχεία και το ρεύμα που απαιτείται από την πηγή. Αυτό αποτελεί σε αποτελεσματικό σύστημα και προλαμβάνει την απώλεια ηλεκτρικής ενέργειας.

Γιατί χρειάζεται η διόρθωση συντελεστή δύναμης

Στους κύκλους ΧΜ, η διασπαρόμενη ενέργεια από το φορτίο υπολογίζεται απλά με το πολλαπλασιασμό της τάσης και του ρεύματος. Και το ρεύμα είναι ανάλογο με την εφαρμοσμένη τάση. Συνεπώς, η διασπαρόμενη ενέργεια από το αντιστατικό φορτίο είναι γραμμική.

Στους κύκλους ΕΧ, η τάση και το ρεύμα είναι συνημιτόνοιδες κύματα. Συνεπώς, η μέγεθος και η κατεύθυνση αλλάζουν συνεχώς. Σε συγκεκριμένη στιγμή, η διασπαρόμενη ενέργεια είναι το γινόμενο της τάσης και του ρεύματος σε εκείνη τη στιγμή.

Εάν ένας κύκλος ΕΧ έχει φορτία με διαταραχές, όπως: πλεξίδα, κατασκευασματικά βρόχια, σωληνοειδή, τρανσφορματορα; το ρεύμα είναι εκτός φάσης με την τάση. Σε αυτή την κατάσταση, η πραγματική διασπαρόμενη ενέργεια είναι μικρότερη από το γινόμενο της τάσης και του ρεύματος.

Λόγω των μη-γραμμικών στοιχείων στους κύκλους ΕΧ, περιέχει και αντίσταση και αντίδραση. Συνεπώς, σε αυτή την κατάσταση, η διαφορά φάσης του ρεύματος και της τάσης είναι σημαντική κατά τον υπολογισμό της ενέργειας.

Για καθαρά αντιστατικό φορτίο, η τάση και το ρεύμα είναι σε φάση. Αλλά για φορτίο με διαταραχές, το ρεύμα χαλαρώνει πίσω από την τάση. Και δημιουργεί αντίδραση.

Σε αυτή την κατάσταση, η διόρθωση του συντελεστή δύναμης είναι απαραίτητη για να μειωθεί ο αντίκτυπος του στοιχείου με διαταραχές και να βελτιωθεί ο συντελεστής δύναμης για να αυξηθεί η αποδοτικότητα του συστήματος.

Τύπος Διόρθωσης Συντελεστή Δύναμης

Υποθέτουμε ότι ένα φορτίο με διαταραχές είναι συνδεδεμένο με το σύστημα και λειτουργεί με συντελεστή δύναμη cosф1. Για να βελτιωθεί ο συντελεστής δύναμης, πρέπει να συνδεθεί εξοπλισμός διόρθωσης συντελεστή δύναμης παράλληλα με το φορτίο.

Ο σχηματικός διάγραμμας αυτής της διάταξης είναι δεικτικός στον παρακάτω σχηματισμό.

Ο καταστηματοποιητής παρέχει ηγουμένη αντίδραση και μειώνει την επίδραση της ακολουθούσας αντίδρασης. Πριν από τη σύνδεση του καταστηματοποιητή, ο ρευστός φορτίου είναι IL.

Ο καταστηματοποιητής παίρνει ρευστό IC που προηγείται την τάση κατά 90˚. Και ο τελικός ρευστός του συστήματος είναι Ir. Το γωνίωμα μεταξύ τάσης V και IR μειώνεται σε σύγκριση με το γωνίωμα μεταξύ V και IL. Συνεπώς, βελτιώνεται ο συντελεστής δύναμης cosф2.

Από το παραπάνω διάγραμμα, η ακολουθούσα συνιστώσα του συστήματος μειώνεται. Συνεπώς, για να αλλάξει ο συντελεστής δύναμης από ф1 σε ф2, ο ρευστός φορτίου μειώνεται κατά IRsinф2.

Η εμπειρική τιμή της ικανότητας του καταναλωτή για βελτίωση του συντελεστή δύναμης είναι:

Κύκλωμα Επικόρευσης Συντελεστή Δύναμης

Οι τεχνικές επικόρευσης του συντελεστή δύναμης χρησιμοποιούν κυρίως καταναλωτή ή τράπεζα καταναλωτών και συγχρόνιση συνδέσμου. Σύμφωνα με την εξοπλισμό που χρησιμοποιείται για την επικόρευση του συντελεστή δύναμης, υπάρχουν τρεις μέθοδοι;

• Τράπεζα καταναλωτών

• Συγχρόνιση συνδέσμου

• Φάση προώθησης

Επικόρευση Συντελεστή Δύναμης με Τράπεζα Καταναλωτών

Ο καταναλωτής ή η τράπεζα καταναλωτών μπορεί να συνδεθεί ως σταθερή ή μεταβλητή τιμή ικανότητας. Συνδέεται σε έναν ενδυνάμωση μοτέρ, διανεμητικό πάνελ ή κύρια εφοδιασμό.

Η κατάληκτη αξία του καπασίτορα είναι συνεχώς συνδεδεμένη με το σύστημα. Ένας καπασίτορας με μεταβλητή αξία προσαρμόζει το ποσό KVAR ανάλογα με την απαίτηση του συστήματος.  

Για τη διόρθωση του συντελεστή δύναμης, χρησιμοποιείται ένα σύνολο καπασιτόρων για σύνδεση με το φορτίο. Εάν το φορτίο είναι τριφασικό, το σύνολο καπασιτόρων μπορεί να συνδεθεί ως αστερίς ή δέλτα.

Σύνολο καπασιτόρων σε σύνδεση δέλτα

Το παρακάτω σχήμα δείχνει ένα σύνολο καπασιτόρων σε σύνδεση δέλτα με τριφασικό φορτίο.

Ας βρούμε την εξίσωση του καπασίτορα ανά φάση όταν είναι συνδεδεμένος σε σύνδεση δέλτα. Στη σύνδεση δέλτα, η φασική τάση (VP) και η γραμμική τάση (VL) είναι ίσες.

Η κατανεμημένη κατεύθυνση (C∆) δίνεται ως:

Σύνδεση Καπακιτών σε Αστέρα

Το παρακάτω σχήμα δείχνει μια σύνδεση καπακιτών σε αστέρα με τριφασικό φορτίο.

Στη σύνδεση σε αστέρα, η σχέση μεταξύ φασικής τάσης (VP) και γραμμικής τάσης (VL) είναι:

Η ικανότητα ανά φάση (CY) δίνεται ως εξής;

Από τις παραπάνω εξισώσεις;

Αυτό σημαίνει ότι η ικανότητα που απαιτείται στη σύνδεση σε αστέρα είναι τρία φορά μεγαλύτερη από την ικανότητα που απαιτείται στη σύνδεση σε δέλτα. Επίσης, η λειτουργική φασική τάση είναι 1/√3 φορά η γραμμική τάση.

Επομένως, η σύνδεση σε δέλτα του καταθεσματοφόρου είναι ένα καλό σχεδιασμό και αυτός είναι ο λόγος, σε μια τριφασική σύνδεση, η σύνδεση σε δέλτα του καταθεσματοφόρου χρησιμοποιείται περισσότερο στο δίκτυο.

Σωστοποίηση του συντελεστή δύναμης με τη χρήση συνδρομικού συνδυασμού

Όταν ένα συνδρομικό μοτέρ είναι υπερεκταραγμένο, παίρνει προηγμένη ροή και συμπεριφέρεται ως καταθεσματοφόρος. Ένα υπερεκταραγμένο συνδρομικό μοτέρ που λειτουργεί χωρίς φορτίο είναι γνωστό ως συνδρομικός συνδυασμός.

Όταν αυτό το είδος μηχανής συνδέεται παράλληλα με την εφοδιασμό, παίρνει έναν ροπό κύμα. Και βελτιώνει τον συντελεστή δυναμικότητας του συστήματος. Η σχεδιαγράμματος σύνδεσης του συνεργάτη συγχρονισμού με την εφοδιασμό είναι όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Όταν η φορτία έχει μια ρεακτιβή συνιστώσα, παίρνει έναν υστερημένο ροπό κύμα από το σύστημα. Για να ουδετερώσει το ροπό, αυτό το συστηματικό στοιχείο χρησιμοποιείται για να παίρνει έναν προηγούμενο ροπό κύμα.

Πριν από τη σύνδεση του συνεργάτη συγχρονισμού, ο ροπός που παίρνει η φορτία είναι IL και ο συντελεστής δυναμικότητας είναι φL.

Όταν συνδέεται ο συνεργάτης συγχρονισμού, παίρνει ροπό Im. Σε αυτή τη συνθήκη, ο τελικός ροπός είναι I και ο συντελεστής δυναμικότητας είναι φm.

Από το διάγραμμα φασορίων, μπορούμε να συγκρίνουμε και τα δύο γωνίες συντελεστή δυναμικότητας (φL και φm). Και φm είναι μικρότερο από φL. Επομένως, ο cosφm είναι μεγαλύτερος από το cosφL.

Αυτό το είδος μεθόδου βελτίωσης του συντελεστή δυναμικότητας χρησιμοποιείται σε σταθμούς μαζικής εφοδιασμός λόγω των παρακάτω πλεονεκτημάτων.

• Η ένταση του ρεύματος που απαιτεί ο μοτέρ αλλάζει με τη μεταβολή της εξόδου του πεδίου.

• Είναι εύκολο να αφαιρεθούν τα προβλήματα που εμφανίζονται στο σύστημα.

• Η θερμική σταθερότητα του συλλέξιμου του μοτέρ είναι υψηλή. Συνεπώς, είναι ένα αξιόπιστο σύστημα για ρεύματα σύνδεσης.

Φάση Προώθησης

Ο επαγωγικός μοτέρ απαιτεί ανενεργό ρεύμα λόγω του εξοδικού ρεύματος. Εάν χρησιμοποιηθεί άλλη πηγή για την παροχή του εξοδικού ρεύματος, τότε το συλλέξιμο του στάτορα είναι ελεύθερο από το εξοδικό ρεύμα. Και ο συντελεστής δύναμης του μοτέρ μπορεί να βελτιωθεί.

Αυτή η διάταξη μπορεί να γίνει με τη χρήση της φάσης προώθησης. Η φάση προώθησης είναι ένας απλός AC εξαγωγός που είναι εγκατεστημένος στον ίδιο πίνακα με τον μοτέρ και συνδέεται με τον κύκλωμα του ρότορα του μοτέρ.

Παρέχει εξοδικό ρεύμα στο κύκλωμα του ρότορα σε συχνότητα λιποθυμίας. Εάν παρέχετε περισσότερο ρεύμα εξαγωγής από ό,τι απαιτείται, ο επαγωγικός μοτέρ μπορεί να λειτουργήσει με προηγούμενο συντελεστή δύναμης.

Το μόνο μειονέκτημα της φάσης προώθησης είναι ότι δεν είναι οικονομικά εφικτή για μικρού μεγέθους μοτέρ, ειδικά κάτω από 200 HP.

Ενεργή Συστήματα Σωρευτικής Δύναμης

Τα ενεργά συστήματα σωρευτικής δύναμης παρέχουν πιο αποτελεσματικό έλεγχο του συντελεστή δύναμης. Γενικά, χρησιμοποιούνται στη σχεδίαση προμήθειας ρεύματος για περισσότερα από 100W.

Αυτό το είδος συστήματος σωρευτικής δύναμης αποτελείται από υψηλής συχνότητας στοιχεία κίνδυνου, όπως διόδο, SCR (κίνδυνα ενεργειακής ηλεκτρονικής). Αυτά τα στοιχεία είναι ενεργά στοιχεία. Συνεπώς, αυτή η μέθοδος ονομάζεται Ενεργή Συστήματα Σωρευτικής Δύναμης.

Στην ενεργή σωρευτική δύναμη, τα ανενεργά στοιχεία όπως οι καταναλωτές και οι ενδυνάμωσης που χρησιμοποιούνται στο κύκλωμα είναι ανεξέλεγκτα. Καθώς τα ενεργά συστήματα σωρευτικής δύναμης δεν χρησιμοποιούν κανένα σύστημα ελέγχου και στοιχεία κίνδυνου.

Λόγω των υψηλών στοιχείων κίνδυνου και του συστήματος ελέγχου που χρησιμοποιούνται στο κύκλωμα, η κόστος και η πολυπλοκότητα του κυκλώματος αυξάνονται σε σύγκριση με το ενεργό σύστημα σωρευτικής δύναμης.

Το παρακάτω σχήμα δείχνει τα βασικά στοιχεία ενός ενεργού συστήματος σωρευτικής δύναμης.

Για τον έλεγχο των παραμέτρων του κυκλώματος, χρησιμοποιείται μια μονάδα ελέγχου στο κύκλωμα. Μετρά την εισερχόμενη τάση και την τροφοδοσία. Και προσαρμόζει τον χρόνο και τον ποσοστιαίο χρόνο ανά φάση της τάσης και της τροφοδοσίας.

Ο ενδυνάμωσης L ελέγχεται από τον στερεού κατασκευής διακόπτη Q. Η μονάδα ελέγχου χρησιμοποιείται για τον έλεγχο (ON και OFF) του στερεού κατασκευής διακόπτη Q.

Όταν ο διακόπτης είναι ON, η ροή του ενδυνάμωσης αυξάνεται κατά ∆I+. Η τάση στον ενδυνάμωση αντιστρέφει την πολικότητα και απελευθερώνει νέργεια μέσω του διόδου D1 προς το φορτίο.

Όταν ο διακόπτης είναι OFF, η ροή του ενδυνάμωσης μειώνεται κατά ∆I–. Η συνολική αλλαγή κατά τη διάρκεια ενός κύκλου είναι ∆I = ∆I+ – ∆I–. Ο χρόνος ON και OFF του διακόπτη ελέγχεται από τη μονάδα ελέγχου με την αλλαγή του ποσοστιαίου χρόνου.

Με την κατάλληλη επιλογή του ποσοστιαίου χρόνου, μπορούμε να πάρουμε την επιθυμητή μορφή της ροής προς το φορτίο.

Πώς να Προσδιορίσετε το Μέγεθος της Διόρθωσης Συντελεστή Δύναμης;

Για να προσδιορίσετε το μέγεθος της διόρθωσης συντελεστή δύναμης, χρειάζεται να υπολογίσετε την απαίτηση αντιδραστικής δύναμης (KVAR). Και συνδέουμε αυτό το μέγεθος της χωρητικότητας με το σύστημα για να καλύψουμε την απαίτηση αντιδραστικής δύναμης.

Υπάρχουν δύο τρόποι για να βρεθεί η απαίτηση KVAR.

• Μέθοδος Πολλαπλασιαστή Πίνακα

• Μέθοδος Υπολογισμού

Όπως δηλώνει ο όρος, στη μέθοδο πολλαπλασιαστή πίνακα, μπορούμε να βρούμε άμεσα μια σταθερά πολλαπλασιαστή από έναν πίνακα. Μπορούμε να βρούμε άμεσα το απαιτούμενο KVAR πολλαπλασιάζοντας τη σταθερά με την εισερχόμενη δύναμη.

Στη μέθοδο υπολογισμού, πρέπει να υπολογίσουμε τον πολλαπλασιαστή όπως φαίνεται στο παρακάτω παράδειγμα.

Παράδειγμα:

Ένας εξαναστατιστής με δύναμη 10 kW έχει συντελεστή δύναμης 0.71 καθυστερημένο. Εάν θέλουμε να τρέξουμε αυτόν τον εξαναστατιστή με συντελεστή δύναμης 0.92, ποια θα είναι η διάσταση του καταναλωτή;

Εισόδια Δύναμη = 10kW
Πραγματικός Συντελεστής Δύναμης (cos φA) = 0.71
Απαιτούμενος Συντελεστής Δύναμης (cos φR) = 0.92

Απαιτούμενο KVAR = Ισχύς εισόδου x Σταθερά πολλαπλασιαστή

Άρα, απαιτείται 5,658 KVAR αντιδραστική ισχύ για τη βελτίωση του παράγοντα δυναμικότητας από 0,71 σε 0,92. Και ο καταναλωτής που είναι συνδεδεμένος με το σύστημα έχει ικανότητα 5,658 KVAR.

Εφαρμογές Σωστοποίησης Παράγοντα Δυναμικότητας

Σε ένα δίκτυο ενεργειακού συστήματος, ο παράγοντας δυναμικότητας παίζει τον πιο σημαντικό ρόλο στην ποιότητα και τη διαχείριση του συστήματος. Ορίζει την αποδοτικότητα της παροχής ενέργειας.

• Χωρίς σωστοποίηση του παράγοντα δυναμικότητας, η φορτία απαιτεί μεγάλη μέγεθος ρεύματος από την πηγή. Αυξάνει τις απώλειες και το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας. Το εξοπλισμός PFC προσπαθεί να κάνει το ρεύμα και την τάση σε φάση. Αυτό θα αυξήσει την αποδοτικότητα του συστήματος.

• Στο δίκτυο μεταφοράς, απαιτείται υψηλός παράγοντας δυναμικότητας. Λόγω του υψηλού παράγοντα δυναμικότητας, οι απώλειες της γραμμής μεταφοράς μειώνονται και βελτιώνεται η ρύθμιση τάσης.

• Ο ηλεκτρομηχανικός κινητήρας είναι ευρέως χρησιμοποιούμενος εξοπλισμός στις βιομηχανίες. Για να αποφευχθεί η υπερθέρμανση και να βελτιωθεί η αποδοτικότητα του κινητήρα, χρησιμοποιούνται καταναλωτές για να μειώσουν την επίδραση της αντιδραστικής ισχύος.

• Ο εξοπλισμός PFC μειώνει την παραγωγή θερμότητας σε καλώδια, στοίβαδα, δυναμό, μετατροπείς, κλπ.

• Λόγω της υψηλής αποδοτικότητας του δικτύου, χρειάζεται να παραχθεί λιγότερη ενέργεια. Αυτό μειώνει την εκπομπή άνθρακα στην ατμόσφαιρα.

• Η μείωση της τάσης μειώνεται σημαντικά με τη χρήση εξοπλισμού PFC στο σύστημα.

Δήλωση: Αποδίδετε τιμή στο αρχικό, τα καλά άρθρα αξίζουν να μοιράζονται, αν υπάρχει παραβίαση πνευματικών δικαιωμάτων παρακαλώ επικοινωνήστε για διαγραφή.