კოსინუსი ძაბვის გასწორება: რას ნიშნავს? (ფორმულა, სქემა და კონდენსატორული ბანკები)

ველი: ბაზიური ელექტროტექნიკა

China

რა არის მოხერხიების კოეფიციენტის კორექტირება

რა არის მოხერხიების კოეფიციენტის კორექტირება?

მოხერხიების კოეფიციენტის კორექტირება (ასევე ცნობილი როგორც PFC ან მოხერხიების კოეფიციენტის უმჯობესი სახე) არის ტექნიკა, რომელიც გამოიყენება AC წრედებში რეაქტიული ძალის შემცირებით მოხერხიების კოეფიციენტის გაუმჯობესებისთვის. მოხერხიების კოეფიციენტის კორექტირების ტექნიკები მიზნიდან წრედის ეფექტურობის ზრდასა და ტვირთის მიერ დასხმის ელექტრული დენის შემცირებას ამიღებენ.

ზოგადად, წრედებში კონდენსატორები და სინქრონული მოტორები გამოიყენება ინდუქტიური ელემენტების (და შესაბამისად რეაქტიული ძალის) შემცირებისთვის. ეს ტექნიკები არ გამოიყენება ნამდვილი ძალის ზრდისთვის, არამედ მხოლოდ ჩანაცვლებული ძალის შემცირებისთვის.

სხვა სიტყვებით რითაც, ის შემცირებს ვოლტაჟისა და დენის ფაზურ გადახრას. ასე რომ, ის ცდილობს დაინახოს მოხერხიების კოეფიციენტი ერთობლივის ახლოს. მოხერხიების კოეფიციენტის ყველაზე ეკონომიური მნიშვნელობა არის 0.9-დან 0.95-მდე.

ახლა შემდეგი კითხვა აღდგენს, რატომ არის ეკონომიური მნიშვნელობა მოხერხიების კოეფიციენტის 0.95 მაგრამ არა ერთობლივი? არსებობს რამე უპირატესობა ერთობლივი მოხერხიების კოეფიციენტის მქონე?

არა. ერთობლივი მოხერხიების კოეფიციენტის არ არის ერთადერთი უპირატესობა. მაგრამ ერთობლივი PFC оборудования дорогостоящее и сложное в установке.

ამიტომ, ენერგეტიკული და ელექტროსადენობის კომპანიები ცდილობენ მოხერხიების კოეფიციენტი იყოს 0.9-დან 0.95-მდე რათა შექმნან ეკონომიური სისტემა. და ეს დიაპაზონი საკმარისია ელექტროსადენობის სისტემისთვის.

თუ AC წრედში არის დიდი ინდუქტიური ტვირთი, მოხერხიების კოეფიციენტი შეიძლება იყოს 0.8-ზე დაბალი. და ის უფრო მეტ დენს ასხამს წყაროსგან.

მოხერხიების კოეფიციენტის კორექტირების მოწყობილობები შემცირებენ ინდუქტიურ ელემენტებს და დენს წყაროსგან. ეს შედეგი ეფექტურ სისტემას ქმნის და აირჩევს ელექტროენერგიის დაკარგვას.

რით არის მოხერხიების კოეფიციენტის კორექტირების საჭიროება?

დირექტული ქარხნობებში, ტვირთზე დახარჯული ძალა მარტივად გამოითვლება დარტყმის და მიმართულების გამრავლებით. და მიმართულება პროპორციულია დარტყმას. ამიტომ, რეზისტიული ტვირთის მიერ დახარჯული ძალა წრფივია.

ალტერნატიული ქარხნობებში, დარტყმა და მიმართულება არის სინუსოიდური ტალღები. ამიტომ, მათი სიდიდე და მიმართულება უწყვეტად იცვლება. კონკრეტული დროს, დახარჯული ძალა არის დარტყმისა და მიმართულების გამრავლება ამ დროს.

თუ ალტერნატიული ქარხნობა შეიცავს ინდუქტიურ ტვირთებს, როგორიცაა გახლევა, ჩოუკის კოილები, სოლენოიდები, ტრანსფორმატორი; მიმართულება არის დარტყმასთან არასინქრონული. ამ პირობებში, ნამდვილი დახარჯული ძალა ნაკლებია დარტყმისა და მიმართულების ნამრავლზე.

ალტერნატიული ქარხნობების არაწრფივი ელემენტების გამო, ის შეიცავს და რეზისტანციას და რეაქტანციას. ამ პირობებში, მიმართულებისა და დარტყმის ფაზის განსხვავება არის მნიშვნელოვანი ძალის გამოთვლისთვის.

პური რეზისტიული ტვირთისთვის, დარტყმა და მიმართულება არის სინქრონული. მაგრამ ინდუქტიური ტვირთისთვის, მიმართულება დარტყმას უკავშირდება. და ეს ქმნის ინდუქტიურ რეაქტანციას.

ამ პირობებში, ძალის ფაქტორის კორექცია უნდა შესრულდეს ინდუქტიური ელემენტის ეფექტის შემცირებისთვის და ძალის ფაქტორის გაუმჯობესებისთვის სისტემის ეფექტურობის ზრდისთვის.

ძალის ფაქტორის კორექციის ფორმულა

დავუშვათ, რომ ინდუქტიური ტვირთი დაკავშირებულია სისტემასთან და მუშაობს ძალის ფაქტორით cosф1. ძალის ფაქტორის გაუმჯობესებისთვის, უნდა დავკავშიროთ ძალის ფაქტორის კორექციის ტექნიკა პარალელურად ტვირთთან.

ამ დიაგრამაში ნაჩვენებია ამ დიაგრამის სქემა.

ძალის ფაქტორის კორექციის მაგალითი

კონდენსატორი წინ წარმოადგენს რეაქტიულ კომპონენტს და შემცირებს გადადებული რეაქტიული კომპონენტის ეფექტს. კონდენსატორის შერწყმამდე ტვირთის დენი იყო IL.

კონდენსატორი იღებს IC დენს, რომელიც წინ წარმოადგენს ძაბვაზე 90˚-ით. სისტემის შედეგი დენი იქნება Ir. ძაბვა V და IR-ის შორის კუთხე შემცირდება ძაბვა V და IL-ის შორის კუთხის მითითებით. ამიტომ, ძაბვის ფაქტორი cosф2 უკეთესდება.

power factor correction phasor diagram

ძაბვის ფაქტორის კორექტირების ფაზორული დიაგრამა

ზემოთ მოცემული ფაზორული დიაგრამიდან ჩანს, რომ სისტემის გადადებული კომპონენტი შემცირდება. ამიტომ, რათა ძაბვის ფაქტორი შეიცვალოს ф1-დან ф2-მდე, ტვირთის დენი შემცირდება IRsinф2-ით.

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

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

კაპაციტორის კაპაციტურობა ძალის ფაქტორის გაუმჯობესებისთვის არის;

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

ძალის ფაქტორის გაუმჯობესების წნევა

ძალის ფაქტორის გაუმჯობესების ტექნიკები ძირითადად გამოიყენებენ კაპაციტორს ან კაპაციტორის ბანკს და სინქრონულ კონდენსატორს. ძალის ფაქტორის გაუმჯობესების შესახებ გამოყენებული მოწყობილობის მიხედვით არსებობს სამი მეთოდი;

კაპაციტორის ბანკი
სინქრონული კონდენსატორი
ფაზის ადვანსირი

ძალის ფაქტორის გაუმჯობესება კაპაციტორის ბანკის გამოყენებით

კაპაციტორი ან კაპაციტორის ბანკი შეიძლება შეერთდეს დარჩენილი ან ცვლადი მნიშვნელობის კაპაციტურობით. ის შეერთება ინდუქციურ მოტორს, დისტრიბუციის პანელს ან ძირითად წყაროს.

ფიქსირებული მნიშვნელობის კაპაციტორი უწყვეტად დაკავშირებულია სისტემასთან. ცვლადი მნიშვნელობის კაპაციტორი ცვლის KVAR-ის რაოდენობას სისტემის მოთხოვნების მიხედვით.

ძალის კოეფიციენტის გასწორებისთვის კაპაციტორის ბანკი დაკავშირდება ტვირთთან. თუ ტვირთი არის სამფაზო ტვირთი, კაპაციტორის ბანკი შეიძლება დაეკავშიროს ვარსკვლავის და ტრიანგულის კავშირებით.

ტრიანგული კავშირით დაკავშირებული კაპაციტორის ბანკი

ქვემოთ მოცემული სქემა ჩვენის ტრიანგული კავშირით დაკავშირებულ კაპაციტორის ბანკს სამფაზო ტვირთთან.

delta connected capacitor bank

ტრიანგული კავშირით დაკავშირებული კაპაციტორის ბანკი

ვიპოვოთ კაპაციტორის განტოლება ფაზაზე, როდესაც ის დაკავშირებულია ტრიანგული კავშირით. ტრიანგული კავშირში ფაზური და ხაზური გადახრები ტოლია.

$V_P = V_L$

ფაზის კაპაციტორი (C∆) მოიცემა შემდეგი განტოლებით:

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

კაპაციტორების სამკუთხედი ქვედა შეერთებით

ქვემოთ ნაჩვენები სქემა აჩვენებს სამფაზიან ტვირთით დაკავშირებულ კაპაციტორების სამკუთხედს ქვედა შეერთებით.

კაპაციტორების სამკუთხედი ქვედა შეერთებით

ქვედა შეერთებაში ფაზის დარჩენილი ძაბვა (VP) და ხაზის ძაბვა (VL) შორის კავშირი არის:

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

ფაზის კაპაციტანსი (CY) მოცემულია შემდეგი განტოლებით;

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

წინა განტოლებებიდან;

$C_Y = 3 C_\Delta$

ეს ნიშნავს, რომ სტარის კაპაციტორის კაპაციტანსი არის დელტა კაპაციტორის კაპაციტანსის სამჯერ მეტი. ასევე, ფაზის დამუშავების დამუშავების ვოლტაჟი არის ხაზის ვოლტაჟის 1/√3 ჯერადი.

ამიტომ, დელტა კაპაციტორის ბანკი არის კარგი დიზაინი და ეს არის მიზეზი, რომლის გამოც სამფაზიან კაპაციტორის ბანკი ხშირად გამოიყენება ქსელში.

ძალის ფაქტორის კორექცია სინქრონული კონდენსატორის გამოყენებით

როდესაც სინქრონული მოტორი შემდეგ ექსციტირების დროს იღებს წინადადებით დენს და იქცევა კაპაციტორის მსგავსად. სინქრონული მოტორი, რომელიც ჩართულია ნოლადის დამუშავების პირობებში, არის ცნობილი როგორც სინქრონული კონდენსატორი.

როდესაც ამ ტიპის მანქანა ერთდროულად შეერთება წყაროს თან, ის აღიარებს წინა დენის მიღებას. და გაუკეთებს სისტემის ძალის ფაქტორს. სინქრონული კონდენსატორის შეერთების დიაგრამა წყაროს თან ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში.

power factor correction using synchronous condenser

ძალის ფაქტორის გასწორება სინქრონული კონდენსატორის გამოყენებით

როდესაც ტვირთი აქვს რეაქტიული კომპონენტი, ის აღიარებს დენის მიღებას სისტემიდან. დენის ნეიტრალიზებისთვის ეს მოწყობილობა გამოიყენება წინა დენის მიღებისთვის.

synchronous condenser phasor diagram

სინქრონული კონდენსატორის ფაზორული დიაგრამა

სინქრონული კონდენსატორის შეერთებამდე, ტვირთის მიერ დენის მიღება იყო IL და ძალის ფაქტორი ფაიL.

როდესაც სინქრონული კონდენსატორი შეერთდება, ის აღიარებს დენს Im. ამ პირობაში, შედეგური დენი იქნება I და ძალის ფაქტორი ფაიm.

ფაზორული დიაგრამიდან, შეგვიძლია შევდაროთ ორი ძალის ფაქტორის კუთხე (ფაიL და ფაიm). და ფაიm ნაკლებია ვიდრე ფაიL. ამიტომ, cos ფაიm არის მეტი ვიდრე cos ფაიL.

ამ ტიპის ძალის ფაქტორის გასწორების მეთოდი გამოიყენება მასშტაბური წყაროს სადებებზე ქვემოთ მოცემული უპირატესობების გამო.

მოტორის მიერ ამოღებული დენის სიდიდე შეიცვლება ველის განზრახვის შეცვლით.
სისტემაში წარმოქმნილი შეცდების წაშლა მარტივია.
მოტორის კანფერტის თერმიული სტაბილობა მაღალია. ამიტომ, ეს სისტემა უსაფრთხო არის შორტის დენისთვის.

ფაზის წინასწარმოძრაობა

ინდუქციური მოტორი ამოღებს რეაქტიულ დენს განზრახვის დენის გამო. თუ განზრახვის დენის პროვიდერი იყოფა სხვა წყაროდ, სტატორის კანფერტი განზრახვის დენისგან თავისუფალი იქნება. და მოტორის ძალის ფაქტორი შეიძლება გაუმჯობესდეს.

ეს დიზაინი შესაძლებელია ფაზის წინასწარმოძრაობის გამოყენებით. ფაზის წინასწარმოძრაობა არის მარტივი AC განზრახვის მოტორი, რომელიც დაფიქსირებულია მოტორის იმავე ღერძზე და დაკავშირებულია მოტორის როტორის სირთულებასთან.

ის პროვიდერი როტორის სირთულებას განზრახვის დენს სლიპის სი частоте. თუ გამოყენებული იქნება უფრო მეტი განზრახვის დენი ვიდრე საჭირო, ინდუქციური მოტორი შეიძლება იმუშაოს წინადებული ძალის ფაქტორით.

ფაზის წინასწარმოძრაობის ერთადერთი უსრულება არის, რომ ის არ არის ეკონომიური პატარა ზომის მოტორებისთვის, განსაკუთრებით 200 HP-ზე დაბალი.

აქტიური ძალის ფაქტორის კორექცია

აქტიური ძალის ფაქტორის კორექცია არის უფრო ეფექტური ძალის ფაქტორის კონტროლი. ზოგადად, ის გამოიყენება ძალის საწყოს დიზაინში 100W-ზე მეტი ძალისთვის.

ამ ტიპის ძალის ფაქტორის კორექციის სქემაში შედის საშუალებები მაღალი სიჩქარის სიჩქარის ცვლილების ელემენტები, როგორიცაა დიოდი, SCR (ძალის ელექტრონიკის სიჩქარის ცვლილების ელემენტები). ეს ელემენტები არიან აქტიური ელემენტები. ამიტომ, ეს მეთოდი უწოდებენ აქტიურ ძალის ფაქტორის კორექციის მეთოდს.

პასიური ძალის ფაქტორის კორექციაში რეაქტიული ელემენტები, როგორიცაა კონდენსატორი და ინდუქტორი, არიან არაკონტროლირებული. რადგან პასიური ძალის ფაქტორის კორექციის სქემა არ იყენებს კონტროლის უნიტს და სიჩქარის ცვლილების ელემენტებს.

სიჩქარის ცვლილების ელემენტებისა და კონტროლის უნიტის გამოყენების გამო, სქემის ღირებულება და სირთულე ზრდას იღებს პასიური ძალის ფაქტორის კორექციის სქემის შედარებით.

ქვემოთ მოცემული სქემა აჩვენებს აქტიური ძალის ფაქტორის კორექციის სქემის ძირითად ელემენტებს.

აქტიური მოხდრის კორექცია

შერწყმის პარამეტრების კონტროლისთვის შერწყმაში გამოიყენება კონტროლის უნიტი. ის ზომავს შესაყვანი ძაბვასა და მიმდევრობას. და ის არეგულირებს სიჩქარის დროსა და დიუტი ციკლს ფაზის ძაბვასა და მიმდევრობაში.

ინდუქტორი L კონტროლის უნიტის გამოყენებით კონტროლის (ჩართვა და გათიშვა) სოლიდური სიჩქარით რეგულირდება Q.

როდესაც სიჩქარი ჩართულია, ინდუქტორის მიმდევრობა ზრდის ∆I+-ით. ინდუქტორის არასამხრივი ძაბვა შეცვლის პოლარობას და დარელებს ენერგიას დიოდის D1 საშუალებით ტვირთს.

როდესაც სიჩქარი გათიშულია, ინდუქტორის მიმდევრობა შემცირდება ∆I–-ით. ერთ ციკლში სრული ცვლილება არის ∆I = ∆I+ – ∆I–. სიჩქარის ჩართვისა და გათიშვის დრო კონტროლის უნიტის მიერ დიუტი ციკლის ცვლილებით კონტროლდება.

დიუტი ციკლის სწორი არჩევით, შეგვიძლია მივიღოთ სასურველი მიმდევრობის ფორმა ტვირთისთვის.

როგორ გამოვიყენოთ მოხდრის კორექციის ზომა?

მოხდრის კორექციის ზომის განსაზღვრისთვის ჩვენ უნდა გამოვთვალოთ რეაქტიული ძაბვის საჭიროება (KVAR). და ჩვენ ვართავთ ამ ზომის კაპაციტორს სისტემასთან რეაქტიული ძაბვის მოთხოვნის დასაკმაყოფილებლად.

KVAR-ის საჭიროების პოვნის ორი გზა არსებობს.

ცხრილის მრავალმაგიანი მეთოდი
გამოთვლის მეთოდი

როგორც სახელი აღნიშნავს, ცხრილის მრავალმაგიან მეთოდში, ჩვენ შეგვიძლია დირექტულად მივიღოთ მრავალმაგიანი მუდმივა ცხრილიდან. ჩვენ შეგვიძლია დირექტულად ვიპოვოთ საჭირო KVAR შესაყვანი ძაბვის მრავალმაგიანით გამრავლებით.

table multiplier method

ცხრილის მრავალმდეგობრივი მეთოდი

კონკრეტული მაგალითის გათვალისწინებით გამრავლების ფაქტორის გამოთვლა შემდეგნაირად ხდება.

მაგალითი:

10 kW დარტყმის მოტორი აiliki 0.71 გადახრილი ძალადობის ფაქტორი. თუ ჩვენ გვინდა ამ მოტორის გაშვება 0.92 ძალადობის ფაქტორზე, რა ზომის კონდენსატორი გვჭირდება?

შესატანი ძალა = 10kW
რეალური ძალადობის ფაქტორი (cos фA) = 0.71
საჭირო ძალადობის ფაქტორი (cos фR) = 0.92

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

$\phi_1 = 44.765^\circ$

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

$\phi_2 = 23.073^\circ$

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

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

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

საჭირო KVAR = შემოსული ძალა x მრავალმაგი კონსტანტა

$KVAR = 10 \times 0.5658$

$KVAR = 5.658$

შესაბამისად, რათა გაუმჯობესდეს ძალის ფაქტორი 0.71-დან 0.92-მდე, საჭიროა 5.658 KVAR რეაქტიული ძალა. და კონდენსატორი, რომელიც დაკავშირებულია სისტემასთან, აქვს 5.658 KVAR კაპაციტანსი.

ძალის ფაქტორის გაუმჯობესების გამოყენება

ძალის სისტემის ქსელში ძალის ფაქტორი თავდაპირველად გადაწყვეტს სისტემის ხარისხს და მართვას. ის განსაზღვრავს ძალის დამზადების ეფექტურობას.

ძალის ფაქტორის გაუმჯობესების გარეშე, ტვირთი მაღალი სიმცირეში დაკარგული დენის წყაროდან არის მოთხოვნილი. ეს ზრდის დაკარგულებას და ელექტრო ენერგიის ღირებულებას. ძალის ფაქტორის გაუმჯობესების მოწყობილობები ცდილობენ დენის და დარტყმის ვეივფორმების ფაზაში შესაბამისად. ეს ზრდის სისტემის ეფექტურობას.
ტრანსპორტირების ქსელში მაღალი ძალის ფაქტორი საჭიროა. მაღალი ძალის ფაქტორის გამო, ტრანსპორტირების ხაზის დაკარგულება შემცირდება და გაუმჯობესდება დარტყმის რეგულირება.
ინდუქციური მოტორი ფართოდ გამოიყენება სამრედის მიერ. რათა არ დაგვეხმაროს გათბობა და გაუმჯობესდეს მოტორის ეფექტურობა, კონდენსატორები გამოიყენება რეაქტიული ძალის ეფექტის დასამცირებლად.
ძალის ფაქტორის გაუმჯობესების მოწყობილობები შემცირებენ სითბოს წარმოქმნას კებლებში, სიჩქარის რეგულატორებში, ალტერნატორებში, ტრანსფორმატორებში და ა.შ.
ქსელის მაღალი ეფექტურობის გამო, ჩვენ გვჭირდება ნაკლები ენერგიის წარმოება. რაც შემცირებს ნახშიროჟანს ატმოსფეროში.
ძალის ფაქტორის გაუმჯობესების მოწყობილობების გამოყენებით დარტყმის დაკლება დასაკმარისად შემცირდება.

დეკლარაცია: პიროვნების პრინციპის შესაბამისად, კარგი სტატიები ღირს გასაზიარებლად, თუ არსებულია დარღვევა, გთხოვთ დაუკავშირდეთ წაშლას.

მოგვაწოდეთ შემოწირულობა და განათავსეთ ავტორი!

თემები:

სილათური სისტემები

ტრანსმისია

ექსპერტების შესახებ

Electrical4u

China