Kondensaatoripank: definitsioon kasutusalad ja eelised

Kondensaatoripank on mitme sama suurusega kondensaatori rühm, mis on ühendatud sarja või paralleelselt elektriliini energiakogumiseks elektrienergia süsteemis. Kondensaatorid on seadmed, mis saavad koguda elektrilist laenu loomisel kahe metallplaadi vahel, mille eraldab isoleriv materjal. Kondensaatoripangad kasutatakse erinevate eesmärkide saavutamiseks, näiteks liitfaaktori parandamiseks, pingeregulatsiooniks, harmoonilise filtrimiseks ja lülitusliku takistuse vähendamiseks.

Mis on liitfaaktor?

Liitfaaktor on mõõt, mis näitab, kuidas AC (alternatiivvool) energiasüsteem kasutab toodetud energiat. See on defineeritud tegeliku võimsuse (P) ja nähtava võimsuse (S) suhte kui P/S, kus tegelik võimsus on võimsus, mis teostab kasutajal kasutustööd, ja nähtav võimsus on pinge (V) ja vool (I) korrutis ringis. Liitfaaktor väljendub ka kui kosinus nurga (θ) vahel pinge ja voolu vahel.

Liitfaaktor = P/S = VI cos θ

Ideaalne liitfaaktor on 1, mis tähendab, et kõik toodetud energia muutub kasutajal kasutustööks ning ringis ei ole reageerivat võimu (Q). Reageeriv võimus on see võimus, mis voolab sellest ja varustajast tagasi-eesi induktiivsete või kapasitiivsete elemendidena, nagu mootorid, transformatoorigid, kondensaatorid jne. Reageeriv võimus ei tee mingit tööd, kuid see tekitab lisakulumusi ja vähendab süsteemi efektiivsust.

Reageeriv võimus = Q = VI sin θ

Süsteemi liitfaaktor võib olla 0 kuni 1, sõltuvalt sellest, millist ja kui palju koormust sellega on ühendatud. Madal liitfaaktor viitab suurele reageeriva võimu nõudlusele ja halvale toodetud energia kasutamisele. Kõrge liitfaaktor viitab väikesele reageeriva võimu nõudlusele ja paremale toodetud energia kasutamisele.

Miks on liitfaaktori parandamine oluline?

Liitfaaktori parandamine on protsess, mis parandab süsteemi liitfaaktort, lisades või eemaldades reageerivaid võimuallikaid, näiteks kondensaatoripanke või sinkroonkondensaatore. Liitfaaktori parandamisel on mitmeid eeliseid nii varustajale kui ka tarbijale, näiteks:

• Vähendab joonikulumusi ja parandab süsteemi efektiivsust: Madal liitfaaktor tähendab suurt voolu süsteemis, mis suurendab vastuvoolulist kulumust (I2R) ja vähendab pinget koormuse lõpus. Liitfaaktori suurendamisel väheneb voolu vool ja kulumused minimeeritakse, mis tulemuseks on kõrgem pingetaseme ja parem süsteemi toimimine.

• Suurendab süsteemi kapasitati ja usaldusväärsust: Madal liitfaaktor tähendab suurt nähtavat võimu nõudlust varustajalt, mis piirab tegelikku võimu, mis saab edastada koormusele. Liitfaaktori suurendamisel väheneb nähtav võimu nõudlus ja rohkem tegelikku võimu saab edastada koormusele, mis tulemuseks on kõrgem süsteemi kapasitus ja usaldusväärsus.

• Vähendab varustajate tasusid ja trahve: Paljud varustajad nõuavad lisatasusid või kehtestavad trahve tarbijatele, kellel on madal liitfaaktor, kuna need tekitavad rohkem koormust edastamis- ja jaotussüsteemile ja suurendavad nende operatsioonikulusid. Liitfaaktori suurendamisel saab neid tasusid või trahve vältida või vähendada, mis tulemuseks on madalamad elektriarved tarbijatele.

Kuidas kondensaatoripank töötab?

Kondensaatoripank töötab, andes või absorbides reageerivat võimu süsteemist, sõltuvalt oma ühendamismoodist ja asukohast. On kaks peamist kondensaatoripanga tüüpi: paralleelkondensaatoripangad ja sarjakondensaatoripangad.

Paralleelkondensaatoripangad

Paralleelkondensaatoripangad on ühendatud paralleelselt koormusega või spetsiifilistes punktides süsteemis, näiteks alamvoolukeskustes või juhtmetes. Nad andevad positiivset reageerivat võimu (positiivne Q), et nullida või vähendada negatiivset reageerivat võimu (negatiivne Q), mis on põhjustatud induktiivsete koormuste, nagu mootorid, transformatoorigid jne. Tulemuseks on süsteemi liitfaaktori parandamine ja joonikulumuste vähendamine.

Paralleelkondensaatoripangadel on mitmeid eeliseid teiste reageeriva võimu kompenseerimisseadmete ees, näiteks:

• Need on suhteliselt lihtsad, odavad ja hõlpsad paigaldada ja hooldada.

• Nad saavad lülituda sisse või välja sõltuvalt koormuse muutustest või süsteemi nõudmistest.

• Nad saavad jaguda väiksemateks üksusteks või sammudeks, et anda rohkem paindlikkust ja täpsust reageeriva võimu kontrollimisel.

• Need saavad parandada pingu stabiilsust ja kvaliteeti koormuse lõpus, andes lokaalset reageerivat toetust.

Siiski, paralleelkondensaatoripangadel on ka mõned ebasoodsad omadused või piirangud, näiteks:

• Nad võivad põhjustada ülepinge või rezonantsiprobleeme, kui neid ei ole õigesti disainitud või koordineeritud süsteemis olevate muude seadmetega.

• Nad võivad tuua süsteemi harmonikut või distortsioone, kui neid ei ole õigesti filtreeritud või kaitstud.

• Nad võivad olla ebatehnilised pikade edastusjoonte või levitatud koormuste puhul.

Sarjakondensaatoripangad

Sarjakondensaatoripangad on ühendatud sarjas koormuse või edastusjoonega, vähendades ringi efektiivset impedantsi. Nad andevad negatiivset reageerivat võimu (negatiivne Q), et nullida või vähendada positiivset reageerivat võimu (positiivne Q), mis on põhjustatud kapasitiivsete koormuste, nagu pikad kabelid, edastusjooned jne. Tulemuseks on süsteemi pingu reguleerimise ja stabiilsuse parandamine.

Sarjakondensaatoripangadel on mõned eelised paralleelkondensaatoripangade ees, näiteks:

• Nad saavad suurendada pikka edastusjoontele võimuedastuse võimet ja efektiivsust, vähendades joonikulumusi ja pingupõhjust.

• Nad saavad vähendada lühikese-kreivi voolu ja süsteemi vigade taseme, suurendades vigade tee impedantsi.

• Nad saavad parandada süsteemi ajutist reaktsiooni ja dempingut, vähendades loomulikku sagedust ja oskilleerimist.

Siiski, sarjakondensaatoripangadel on ka mõned ebasoodsad omadused või piirangud, näiteks:

• Nad võivad põhjustada ülepinge või rezonantsiprobleeme, kui neid ei ole õigesti disainitud või kaitstud. Näiteks vigade tingimustes võib kondensaatorile jääva pingega tõusta kuni 15 korda selle niminaarse väärtuse, mis võib kahjustada kondensaatorit või muud seda süsteemiga seotud seadmeid.

• Nad võivad tuua süsteemi harmonikut või distortsioone, kui neid ei ole õigesti filtreeritud või kompenseeritud.

• Nad võivad olla ebatehnilised madala voltaga või levitatud koormuste puhul.

Kuidas arvutada kondensaatoripanka suurust?

Kondensaatoripanka suurus sõltub mitmest tegurist, näiteks:

• Soovitud liitfaaktori parandamine või reageeriva võimu kompenseerimine

• Süsteemi voltaga ja sagedusega

• Kondensaatoripanka tüüp ja asukoht (paralleel või sarja)

• Koormuse omadused ja muutus

• Kondensaatorüksuste hind ja saatavus

Põhiline valem paralleelkondensaatoripanka suuruse arvutamiseks on: