Korekcija na faktorot на степен: Што е тоа? (Формула, кола и банки на капацитори)

Поле: Основни електрични

China

што е корекција на факторот на моќ

Што е корекција на факторот на моќ?

Корекцијата на факторот на моќ (така исто позната како PFC или подобрување на факторот на моќ) е дефинирана како техника користена за подобрување на факторот на моќ на AC цртачки со намалување на реактивната моќ присутна во цртачката. Техниките за корекција на факторот на моќ се обележани со цел да го зголемат ефективноста на цртачката и да намалат стромот извучен од оптерот.

Обично, кондензаторите и синхроните мотори се користат во цртачки за намалување на индуктивните елементи (и затоа реактивната моќ). Овие техники не се користат за зголемување на количеството на вистинска моќ, само за намалување на видлива моќ.

Друго кажано, таа намалува фазниот поместување помеѓу напонот и стромот. Така, се обидува да држи факторот на моќ близу до единица. Најевтино значење на факторот на моќ е помеѓу 0,9 до 0,95.

Сега се поставува прашањето, зошто најевтината вредност на факторот на моќ е 0,95 наместо единичен фактор на моќ? Дали има некој недостаток на единичен фактор на моќ?

НЕ. Нема ниеден недостаток на единичен фактор на моќ. Но е тешко и скапо да се инсталира оборудба со единичен фактор на моќ.

Затоа, компаниите за употреба и достава на енергија се обидуваат да направат фактор на моќ во опсег од 0,9 до 0,95 за да создадат евтина систем. И овој опсег е доволно добар за електричка система.

Ако AC цртачката има висок индуктивен оптер, факторот на моќ може да се најде под 0,8. И тоа извлича повеќе струја од изворот.

Екипмента за корекција на факторот на моќ го намалува индуктивниот елемент и струјата извлечена од изворот. Тоа резултира во ефикасна система и предизвика губиток на електрична енергија.

Зошто е потребна корекција на факторот на моќ?

Во DC цртежи, енергијата која се губи од оптеретувањето е просто пресметана со множење на напонот и токот. И токот е пропорционален на применетиот напон. Значи, губитокот на енергија од оптеретувањето со отпор е линеарен.

Во AC цртежи, напонот и токот се синусоидни волни. Следствено, нивната големина и правец се менуваат непрекинато. На одреден момент, губитокот на енергија е производ од напонот и токот во тој момент.

Ако AC цртеж има индуктивни оптеретувања како намотки, човкоти, соленоиди, трансформатори; токот е извон фаза со напонот. Во оваа состојба, реалниот губиток на енергија е помал од производот на напонот и токот.

Збогод нелинеарни елементи во AC цртежите, содржи и отпор и реактивност. Значи, во оваа состојба, разликата во фаза меѓу токот и напонот е важна при пресметка на енергијата.

За чисто отпорно оптеретување, напонот и токот се во фаза. Но за индуктивно оптеретување, токот запостапува напонот. И создава индуктивна реактивност.

Во оваа состојба, корекцијата на факторот на енергија е најнеобходима за намалување на влијанието на индуктивниот елемент и подобрување на факторот на енергија за зголемување на ефикасноста на системот.

Формула за корекција на факторот на енергија

Претпоставете дека индуктивно оптеретување е поврзано со системот и работи со фактор на енергија cosф1. За да се подобри факторот на енергија, треба да се поврзе опрема за корекција на факторот на енергија паралелно со оптеретувањето.

Схемата на овој аранжман е прикажана на следната слика.

пример за корекција на факторот на енергија

Кондензаторот доставува водечки реактивен компонент и намалува ефектот на заостанатиот реактивен компонент. Прејднув од кондензаторот, агрегатниот ток е IL.

Кондензаторот го зема IC ток што води напонот со 90˚. И резултантниот ток на системот е Ir. Аголот помеѓу напонот V и IR е намален во споредба со аголот помеѓу V и IL. Поради тоа, факторот на моќта cosф2 е подобрен.

power factor correction phasor diagram

Дијаграм на фазор за корекција на факторот на моќта

Од горенаведениот дијаграм на фазор, заостанатиот компонент на системот е намален. Затоа, за да се промени факторот на моќта од ф1 до ф2, агрегатниот ток е намален со IRsinф2.

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

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

Капацитетот на кондензаторот за подобрување на факторот на моќта е;

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

Схема за корекција на факторот на моќта

Техники за корекција на факторот на моќта велат пред сè кондензатор или банка од кондензатори и синхронен кондензер. Според опремата која се користи за корекција на факторот на моќта, постојат три методи;

Банка од кондензатори
Синхронен кондензер
Фазен напредувач

Корекција на факторот на моќта со помош на банка од кондензатори

Кондензаторот или банката од кондензатори можат да се поврзани како фиксна или променлива вредност на капацитет. Тој се поврзува со индуктивен мотор, распределителна панел или главна достава.

Фиксната капацитетна кондензаторска врска е непрекинато поврзана со системата. Променливата вредност на капацитетот варира количеството KVAR според потребите на системата.

За корекција на факторот на моќ, се користи банка од кондензатори за поврзување со оптоварувањето. Ако оптоварувањето е трифазно, банката од кондензатори може да се поврзе како звезда и делта поврзување.

Банка од кондензатори поврзани во делта

Покрајниот дијаграм на кола покажува банка од кондензатори поврзани во делта со трифазно оптоварување.

delta connected capacitor bank

Банка од кондензатори поврзани во делта

Давайте ќе го најдеме равенката за кондензаторот по фаза кога е поврзан во делта поврзување. Во делта поврзување, фазната напон (VP) и линискиот напон (VL) се еднакви.

$V_P = V_L$

Капацитетот по фаза (C∆) е даден како;

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

Кондензаторска банка поврзана со звезда

Следниот дијаграм на схемата покажува кондензаторска банка поврзана со звезда со трифазна натоварност.

Кондензаторска банка поврзана со звезда

В поврзување со звезда, односот помеѓу фазно напон (VP) и линиски напон (VL) е:

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

Капацитетот по фаза (CY) е даден како;

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

Од горните равенки;

$C_Y = 3 C_\Delta$

Тоа значи дека капацитетот потребен во звездесто поврзување е три пати поголем од капацитетот потребен во делта поврзување. И исто така, оперативната фазна напонска вредност е 1/√3 пати линиски напон.

Значи, банката на кондензатори поврзани во делта е добар дизајн и затоа, во трифазно поврзување, банката на кондензатори поврзани во делта се користат повеќе во мрежата.

Корекција на факторот на напон со синхронен кондензер

Кога синхронскиот мотор е прекумерно возбуден, тој го претставува водечкиот ток и се однесува како кондензатор. Синхронскиот мотор кој работи без оптерење и е прекумерно возбуден е познат како синхронен кондензер.

Кога овој тип машини се поврзува паралелно со нарампата, тој го зема водечкиот ток. И подобрува факторот на моќта на системот. Дијаграмот на поврзување на синхронскиот кондензатор со нарампата е прикажан на следната слика.

power factor correction using synchronous condenser

Поправка на факторот на моќта со користење на синхронски кондензатор

Кога оптоварувањето има реактивен компонент, тоа го црта запазен ток од системот. За да се нейтрализира токот, овој уред се користи за да го земе водечкиот ток.

synchronous condenser phasor diagram

Фазор дијаграм на синхронски кондензатор

Претходно на поврзувањето на синхронскиот кондензатор, токот кој го црта оптоварувањето е IL и факторот на моќта е фL.

Кога синхронскиот кондензатор е поврзан, тој го зема токот Im. Во оваа состојба, резултантниот ток е I и факторот на моќта е фm.

Од фазор дијаграмот, можеме да ги споредиме обата агли на факторот на моќта (фL и фm). И фm е помал од фL. Затоа, cosфm е поголем од cosфL.

Овој тип метод на подобрување на факторот на моќта се користи во масивни станции за достава поради следните предности.

Магнитудата на токот кој го повлече моторот се менува со варирање на полето за екситација.
Лесно е да се уклонат грешките што се јавуваат во системот.
Термалната стабилност на виткането на моторот е висока. Затоа, тоа е надежен систем за кратки спојни токови.

Фазен напредувач

Индуктивниот мотор повлечува реактивен ток поради токот за екситација. Ако друг извор се користи за да дозволи ток за екситација, виткането на статорот е слободно од токот за екситација. И факторот на моќ може да се подобри.

Оваа аранжмана може да се направи со користење на фазен напредувач. Фазниот напредувач е едноставен AC екситер сместен на истата оска на моторот и поврзан со роторната кола на моторот.

Тој доставува ток за екситација на роторната кола на честота на клизање. Ако доставите повеќе екситерски ток од потребен, индуктивниот мотор може да функционира со водечки фактор на моќ.

Единствениот недостаток на фазниот напредувач е дека не е економски за мали мотори, особено под 200 HP.

Активна корекција на факторот на моќ

Активната корекција на факторот на моќ обезбедува поефикасен контрол на факторот на моќ. Обично, се користи во дизајнот на опрема за снабдување со моќ за повеќе од 100W.

Овој тип корекција на факторот на моќ се состои од елементи со високочестотно превклучување како диоди, SCR (свирани елементи). Овие елементи се активни елементи. Затоа, овој метод е наречен метод на активна корекција на факторот на моќ.

Во пасивната корекција на факторот на моќ, реактивните елементи како кондензатори и индуктори кои се користат во колата се неконтролирани. Бидејќи пасивната корекција на факторот на моќ не користи никакви контролни единици и превклучувачки елементи.

Збога на високочестотните превклучувачки елементи и контролни единици користени во колата, цената и комплексноста на колата се зголемуваат во споредба со пасивната корекција на факторот на моќ.

Подолгу прикажаната дијаграма на колата покажува основните елементи на активна корекција на факторот на моќ.

aktivna korekcija faktor na moќта

Активна корекција на факторот на моќта

За контрола на параметрите на колата, се користи јединица за контрола во колата. Таа го мери входниот напон и струјата. И приспособува временскиот интервал за комутација и доделениот циклус во фазен напон и струја.

Индукторот L се контролира со тврдотелен прекинувач Q. Јединицата за контрола се користи за контрола (ВКЛУЧЕНО и ИСКЛУЧЕНО) на тврдотелниот прекинувач Q.

Кога прекинувачот е ВКЛУЧЕН, струјата низ индукторот се зголемува за ∆I+. Напонот низ индукторот се обрнува и се освободува за аккумулација на енергија низ диодата D1 кон оптоварувањето.

Кога прекинувачот е ИСКЛУЧЕН, струјата низ индукторот се намалува за ∆I–. Сите промени за еден циклус се ∆I = ∆I+ – ∆I–. Времето за ВКЛУЧЕНО и ИСКЛУЧЕНО на прекинувачот се контролира со јединицата за контрола со менување на доделениот циклус.

Со правилна избор на доделениот циклус, можеме да добиеме желаната форма на струјата до оптоварувањето.

Како да одредиме големината на корекцијата на факторот на моќта?

За да одредиме големината на корекцијата на факторот на моќта, треба да пресметаме потребата за реактивна моќ (KVAR). И поврзуваме тој размер на капацитет со системот за да задоволиме барањето за реактивна моќ.

Постојат два начини за пронаоѓање на потребата за KVAR.

Метод на множител од табела
Метод на пресметка

Како што подразбира името, во методот на множител од табела, можеме директно да најдеме константен множител од табела. Можеме директно да најдеме потребниот KVAR со множење на константата со влезната моќ.

table multiplier method

Метод на табличен множител

Во методот на пресметка, треба да пресметаме множителот како што е прикажано во следниов пример.

Пример:

Индуктивен мотор од 10 кВт има фактор на моќ од 0,71 лагери. Ако сакаме да го изведеме овој мотор со фактор на моќ од 0,92, колку ќе биде големината на кондензаторот?

Влезна моќ = 10кВт
Фактор на моќ (cos фA) = 0,71
Потребен фактор на моќ (cos фR) = 0,92

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

$\phi_1 = 44.765^\circ$

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

$\phi_2 = 23.073^\circ$

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

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

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

Потребна KVAR = Влезна мощност x Константа множител

$KVAR = 10 \times 0.5658$

$KVAR = 5.658$

Затоа, потребно е 5,658 КВАР реактивна моќ за подобрување на факторот на моќ од 0,71 до 0,92. И кондензаторот поврзан со системот има капацитет од 5,658 КВАР.

Примени на корекцијата на факторот на моќ

Во мрежата на моќ, факторот на моќ игра најважна улога во квалитетот и управувањето со системот. Тој определува ефикасноста на доставата на моќ.

Без корекција на факторот на моќ, оптоварувањето ја исцедува голема течење од изворот. Тоа зголемува губитоци и цена на електричната енергија. Опремата за ПФК се обидува да направи течењето и формата на напонот да бидат во фаза. Ова ќе зголеми ефикасноста на системот.
Во трансмисионата мрежа, потребен е висок фактор на моќ. Збога на високиот фактор на моќ, губитоците на линијата за трансмисија се намалуваат и се подобрува регулацијата на напонот.
Индукциониот мотор е широко користена опрема во индустриите. За да се спречи прекумуравање и да се подобри ефикасноста на моторот, кондензаторите се користат за намалување на ефектот на реактивната моќ.
Опремата за ПФК намалува генерирањето на топлина во каблите, превклучувачката опрема, альтернативниот генератор, трансформаторите итн.
Збога на високата ефикасност на мрежата, потребно е да се генерира помала енергија. Што намалува емисијата на углерод во атмосферата.
Падот на напонот значително се намалува со користење на опрема за ПФК со системот.

Изјава: Поштова оригиналот, добри статьи се вредни за споделување, ако постои нарушение на авторските права се контактирајте за избришување.

Дадете бакшиш и одобрувајте авторот!

Теми:

Енергетски системи

Пренос

За експертите

Electrical4u

China