Uzidishi wa Kifano cha Nishati: Ni nini? (Formula, Circuit na Maeneo ya Capacitor)

Ni nini Tahadhari ya Kuboresha Hatari ya Nguvu?

Tahadhari ya kuboresha hatari ya nguvu (inatafsiriwa pia kama PFC au Ubora wa Hatari ya Nguvu) inatumika kama njia ya kuboresha hatari ya nguvu za mzunguko wa AC kwa kupunguza nguvu reaktivi zilizopo katika mzunguko. Mbinu za kuboresha hatari ya nguvu zina lengo la kuongeza ubora wa mzunguko na kupunguza mchakato unayotumika na mchango.

Kwa ujumla, kondensaa na mikobo maegeshi hutumika katika mzunguko kwa kutengeneza vitu vinavyohitaji nguvu (na hivyo kupunguza nguvu reaktivi). Mbinu hizi hazitoshi kuboresha kiasi cha nguvu halisi, bali tu kupunguza nguvu inayonekana.

Kwa maneno mengine, hii hupunguza tofauti ya muda kati ya voltage na mchakato. Hivyo, inajaribu kudumisha hatari ya nguvu karibu na moja. Thamani yenye faida ya hatari ya nguvu ni kati ya 0.9 hadi 0.95.

Sasa swali linalowakilishwa, kwa nini thamani yenye faida ya hatari ya nguvu ni 0.95 isipokuwa na hatari ya nguvu moja? Kuna upole wa hatari ya nguvu moja?

HAPANA. Hakuna upole wowote wa hatari ya nguvu moja. Lakini ni vigumu na gharama kubuni vifaa vya PFC vya moja.

Kwa hiyo, mashirika ya matumizi na usambazaji wa nguvu huchukua hatua za kufanya hatari ya nguvu iwe kati ya 0.9 hadi 0.95 ili kufanya mfumo wenye faida. Na ukame huu ni mzuri sana kwa mfumo wa nguvu.

Ikiwa mzunguko wa AC una mchango mkubwa wa induktansi, hatari ya nguvu inaweza kuwa chini ya 0.8. Na hii hutoa mchakato zaidi kutoka kwa chanzo.

Vifaa vya kuboresha hatari ya nguvu hupunguza vitu vinavyohitaji nguvu na mchakato unayotumika kutoka kwa chanzo. Hii huunda mfumo ambao una ubora na kukabiliana na upotosho wa nguvu ya umeme.

Ni Kwa Nini Tahadhari ya Kuboresha Hatari ya Nguvu Inahitajika?

Katika mzunguko wa umeme wa DC, nguvu inayotumika kwa mshumishi hutathmini kwa kupunguza kilovolts na amperes. Na amperes zinazopatikana zinategemea kilovolts iliyotumika. Kwa hiyo, kutumika kwa nguvu ya mshumishi wa upinzani ni moja.

Katika mzunguko wa umeme wa AC, kilovolts na amperes ni mawimbi ya sinus. Hivyo, ukubwa na mwendo wanabadilika mara kwa mara. Katika wakati fulani, nguvu inayotumika ni mfululizo wa kilovolts na amperes kwenye wakati huo.

Ikiwa mzunguko wa AC una mshumishi wa inductive kama vile; mzunguko, chowk coils, solenoid, transformer; amperes yana kuwa na tofauti na kilovolts. Katika hali hii, nguvu halisi inayotumika ni ndogo kuliko mfululizo wa kilovolts na amperes.

Kwa sababu ya vigezo vya sio moja katika mzunguko wa AC, ina upinzani na reactance. Kwa hiyo, katika hali hii, tofauti ya mwaka kati ya amperes na kilovolts ni muhimu wakati kutathmini nguvu.

Kwa mshumishi wa upinzani tu, kilovolts na amperes yana kuwa pamoja. Lakini kwa mshumishi wa inductive, amperes yana kuwa nyuma ya kilovolts. Na hii huchangia reactance ya inductive.

Katika hali hii, tathmini ya power factor correction ni muhimu zaidi ili kupunguza athari ya sehemu ya inductive na kuboresha power factor ili kuboresha ufanisi wa mfumo.

Formula ya Tathmini ya Power Factor

Tafakuri mshumishi wa inductive unajulikana na mfumo na anafanya kwa power factor cosф1. Ili kuboresha power factor, tunahitaji kuunganisha vifaa vya tathmini ya power factor pamoja na mshumishi.

Ramani ya mzunguko wa hali hii imeonyeshwa chini ya ramani ifuatayo.

Kapasitaa hutumia kubainisha sehemu ya reaktivi ambayo inayofuata na kupunguza athari ya sehemu ya reaktivi ambayo inazuru. Kabla ya kuunganisha kapasitaa, mzunguko wa umeme wa mwisho ni IL.

Kapasitaa huchukua mzunguko wa umeme IC ambao unaelekea katika mrefu wa 90˚. Na mzunguko wa umeme wa mwisho wa mfumo ni Ir. Kivuli kati ya tena V na IR kimepunguzwa kulingana na kivuli kati ya V na IL. Kwa hiyo, hatua ya nguvu cosф2 imekuwa bora.

Kutokana na ramani ya phasori iliyopo, sehemu ya zuri za mfumo imepunguzwa. Basi, ili kubadilisha hatua ya nguvu kutoka ф1 hadi ф2, mzunguko wa umeme wa mwisho imepunguzwa kwa IRsinф2.

Ukubadilisha capacitance ya capacitor ili kuboresha power factor ni;

Ujenzi wa Kuboresha Power Factor

Mbinu za kuboresha power factor zinatumia capacitor au capacitor bank na synchronous condenser. Kulingana na vifaa vilivyotumika kuboresha power factor, kuna tarehe tatu;

• Capacitor Bank

• Synchronous Condenser

• Phase Advancer

Kuboresha Power Factor kutumia Capacitor Bank

Capacitor au capacitor bank inaweza kuunganishwa kama capacitance ya kiwango cha chache au variable. Inaunganishwa kwenye motor induction, panel ya distribution, au supply mkuu.

Kondensaa ya thamani ya kawaida inahusishwa na mstari wa asili kwa muda mrefu. Kondensaa ya thamani ambayo inabadilika inabadilisha kiasi cha KVAR kulingana na mahitaji ya mstari.

Kwa ajili ya kurekebisha uzoefu wa nguvu, benki ya kondensaa hutumika ili kuunganishwa na mizigo. Ikiwa mizigo ni mizigo la tatu fasi, benki ya kondensaa inaweza kuunganishwa kama nyota na delta.

Benki ya Kondensaa iliyoundwa kama Delta

Ramani ya chakramaini ifuatayo inaonyesha benki ya kondensaa iliyoundwa kama delta na mizigo la tatu fasi.

Hebu tuone mwisho wa kondensaa kila fasi wakati inahusishwa kama undwe la delta. Katika undwe la delta, umbo la fasi (VP) na umbo la mstari (VL) ni sawa.

Ukubwa wa kondensaa kila fasi (C∆) unatoa kama;

Banki ya Kondensa kwenye Mzunguko wa Nyota

Ramani hii inaonyesha banki ya kondensa kwenye mzunguko wa nyota na mchakato wa viwango vitatu.

Katika mzunguko wa nyota, uhusiano kati ya viti vya viwango (VP) na viti vya mstari (VL) ni;

Ukubadilishwa kila ngazi (CY) linapatikana kama;

Kutokana na maelezo yaliyopo;

Hii inamaanisha kwamba ukubadilishwa unahitajika katika uhusiano wa nyota ni mara tatu zaidi ya ukubadilishwa unahitajika katika uhusiano wa delta. Pia, viti vya ngazi vinavyotumika ni 1/√3 mara vitu vya mstari.

Kwa hiyo, benki ya kapasitaa yenye uhusiano wa delta ni muundo mzuri, na hio ndiyo sababu, katika uhusiano wa tatu ngazi, benki ya kapasitaa yenye uhusiano wa delta inatumika zaidi katika mtandao.

Kusambaza Namba ya Nguzo kutumia Synchronous Condenser

Wakati motori synchronous imekuwa na umuhimu sana, anapokuwa na current leading na kuwa kama kapasitaa. Motori synchronous ambayo imekuwa na umuhimu sana na inayotumika bila muktadha inatafsiriwa kama synchronous condenser.

Wakati aina hii ya mifano inajulikana kwa kushiriki na umeme, inapata kasi ya mbele. Na kuboresha ukwasi wa nguvu wa mfumo. Tunduma la uhusiano wa kondensaa asilia na umeme ni kama linavyoonekana katika picha ifuatayo chini.

Wakati mizigo limekuwa na sehemu ya kasi yasiyo sahihi, inapiga kasi ya nyuma kutoka kwa mfumo. Ili kukabiliana na kasi, zana hii inatumika kupiga kasi ya mbele.

Kabla kondensaa asilia kunajulikana, kasi iliyopigwa na mizigo ni IL na ukwasi wa nguvu ni фL.

Wakati kondensaa asilia kunajulikana, inapiga kasi Im. Katika hali hii, matokeo ya kasi ni I na ukwasi wa nguvu ni фm.

Kutokana na tunduma la phasor, tunaweza kulinganisha viwango vyote vya ukwasi wa nguvu (фL na фm). Na фm ni ndogo kuliko фL. Hivyo basi, cosфm ni zaidi kuliko cosфL.

Aina hii ya njia ya kuboresha ukwasi wa nguvu inatumika kwenye steshoni za umeme kuu kwa sababu zifuatazo.

• Umbo wa mawimbi unabadilishwa kwa kubadilisha upanuzi wa chanzo.

• Ni rahisi kurekebisha matukio yanayotokea katika mfumo.

• Ustawi wa moto wa mawimbi ni juu. Hivyo, ni mfumo wa imani kwa mawimbi ya mwisho.

Phase Advancer

Mbinu ya kuhamasisha inapata mawimbi ya kutokufanya kwa sababu ya mawimbi ya kupanua. Ikiwa chanzo kingine linatumika kupanua mawimbi, mawimbi ya stator yanafsi hazito na mawimbi ya kupanua. Na namba ya nguvu ya mbinu inaweza kuboreshwa.

Umbizo hili linaweza kufanyika kwa kutumia phase advancer. Phase advancer ni AC exciter rahisi ambayo imekweka kwenye eneo la mbinu na imeunganishwa na mzunguko wa rotor wa mbinu.

Linatoa mawimbi ya kupanua kwenye mzunguko wa rotor kwa kiwango cha slip. Ikiwa utatoa mawimbi zaidi ya zarurika, mbinu ya kuhamasisha inaweza kutumika kwa namba ya nguvu ya mbele.

Tahadhari pekee ya phase advancer ni kwamba si faida kwa mbinu madogo, hasa chini ya 200 HP.

Active Power Factor Correction

Kuboresho la namba ya nguvu bila tathmini linatoa ufafanuli wa namba ya nguvu zaidi. Mara nyingi, litumika kwenye ubunifu wa umeme wa zaidi ya 100W.

Aina hii ya kuboresho la namba ya nguvu ina vifaa vya kutumia viungo vya kutosha kama diode, SCR (viungo vya umeme). Vifo vya hivi ni vifaalisi. Kwa hiyo, njia hii inatafsiriwa kama njia ya kuboresho la namba ya nguvu bila tathmini.

Katika kuboresho la namba ya nguvu bila tathmini, vibao vya kutokuwa na nguvu kama capacitor na inductor vilivyotumika katika circuit ni isiyostarehe. Kama kuboresho la namba ya nguvu bila tathmini hakutumii kitu chochote cha kudhibiti na viungo.

Kwa sababu ya viungo vya kutosha na kitu cha kudhibiti vilivyotumika katika circuit, gharama na umuhimu wa circuit unaongezeka kilinganavyo na kuboresho la namba ya nguvu bila tathmini.

Diagramu ya chakura chenye muundo wa kuboresho la namba ya nguvu bila tathmini inaonyesha vifaa vyovyote muhimu.

Kusimamia vipengele vya mzunguko, kutumika kitengo cha kudhibiti katika mzunguko. Kitengo hiki kinapimia umeme na utokaji wa kuingiza. Na kisazima muda wa kubadilisha na asili ya kazi kwenye umeme na utokaji.

indaktori L unahusishwa na kinyuka cha kiwango cha Q. Kitengo cha kudhibiti kinatumika kudhibiti (WAKA na SAMIKA) kinyuka cha kiwango cha Q.

Wakati kinyuka ni WAKA, utokaji wa indaktori unarongeka kwa ∆I+. Umeme juu ya indaktori huanza kuwa na tofauti na kurekebishwa na kuleta nishati kupitia diodi D1 hadi mwendo.

Wakati kinyuka ni SAMIKA, utokaji wa indaktori unarongeka kwa ∆I–. Mabadiliko yote wakati wa mzunguko moja ni ∆I = ∆I+ – ∆I–. Muda wa WAKA na SAMIKA wa kinyuka unahusishwa na kitengo cha kudhibiti kwa kubadilisha asili ya kazi.

Kwa kuchagua asili sahihi, tunaweza kupata mfano mzuri wa utokaji hadi mwendo.

Jinsi ya Kutathmini Suluhisho la Mfano wa Nguvu ya Kazi

Kutathmini suluhisho la mfano wa nguvu ya kazi, tunahitaji kuhesabu hitaji wa nguvu ya kutosha (KVAR). Na tunauunganisha ukubwa wa capacitance na mifumo ili kufanikiwa kwa hitaji wa nguvu ya kutosha.

Kuna njia mbili za kupata hitaji wa KVAR.

• Njia ya Multiplication Table

• Njia ya Hesabu

Kama jina linalotofautiana, kwenye njia ya multiplication table, tunaweza kupata sababu ya multiplication moja kutoka kwenye meza. Tunaweza kupata KVAR inayohitajika kwa kuzidisha sababu hiyo na nguvu ya kuingiza.

Katika mbinu ya kuhesabu, tunahitaji kuhesabu zidisha kama inavyoonekana kwenye mfano hapa chini.

Mfano:

Mikakati ya induksi ya 10-kW ina kiwango cha utaratibu wa nguvu cha 0.71 chenye kusita. Ikiwa tunahitaji kutumia mikakati haya kwenye kiwango cha utaratibu wa nguvu cha 0.92, ni ukubwa gani wa kapasitaa unaweza kuwa?

Nguvu ya Ingizo = 10kW
Kiwango cha Utaratibu wa Nguvu Halisi (cos фA) = 0.71
Kiwango Cha Utaratibu wa Nguvu Chunazotaka (cos фR) = 0.92

KVAR ya haja = Umbo la Nishati x Sababu ya Kuzidisha

Kwa hivyo, inahitaji nguvu ya reaktiva ya KVAR 5.658 kuboresha upanuzi wa nguvu kutoka 0.71 hadi 0.92. Na mshambuliaji unayotumika na mfumo una uwezo wa KVAR 5.658.

Mfano wa Kuboresha Upanuzi wa Nguvu

Katika mtandao wa nishati, upanuzi wa nguvu unategemea sana katika utaratibu na usimamizi wa mfumo. Huonyesha ubora wa matumizi ya nishati.

• Bila kuboresha upanuzi wa nguvu, mwanga anaweza kupata umbo la nishati ambalo ni kubwa kutoka kwa chanzo. Hii inongeza hasara na gharama za nishati. Vifaa vya PFC vinajaribu kufanya umbo wa nishati na umbo wa kiwango wawe sawa. Hii itaboa ubora wa mfumo.

• Katika mtandao wa kutuma, upanuzi wa nguvu mkubwa unahitajika. Kwa sababu ya upanuzi wa nguvu mkubwa, hasara za mitumaini ya kutuma yanapungua na kuboresha ubora wa kiwango.

• Mashine ya induksi zinatumika sana katika viwanda. Ili kukata majonzi na kuboresha ubora wa mashine, mshambuliaji hutumiwa kurekebisha athari ya nishati ya reaktiva.

• Vifaa vya PFC vinapunguza ukutengeneza moto katika mitindo, vifaa vya kubadilisha, alternator, transformers, na vyenyeo.

• Kwa sababu ya ubora mkubwa wa mtandao, tunahitaji kutengeneza nishati chache. Hii inapunguza uzalishaji wa karboni katika asili.

• Ukutengeneza kiwango unapungua kwa kutumia vifaa vya PFC na mfumo.

Taarifa: Respekti taasisi, maudhui mzuri yanayohitajika kushiriki, ikiwa kuna uingilifu tafadhali wasiliana ili kufuta.