Perché è necessaria la compensazione della potenza reattiva e come viene implementata
Definizione
La piena energia elettrica è costituita da energia attiva e reattiva:
S = Q + P
Qui Q è reattivo, P è attivo.
La potenza reattiva si verifica in magnetico e campi elettriciche sono caratteristici dei carichi induttivi e capacitivi quando si lavora in circuiti CA. Durante il funzionamento con carico attivo, le fasi di tensione e corrente sono le stesse e coincidono. Quando si collega un carico induttivo, la tensione è in ritardo rispetto alla corrente e, quando è capacitiva, è avanti.
Il coseno dell'angolo di taglio tra queste fasi è chiamato fattore di potenza.
cos Φ = P / S
P = S * cos Φ
Il coseno dell'angolo è sempre inferiore all'unità, rispettivamente, la potenza attiva è sempre inferiore al totale. La corrente reattiva scorre nella direzione opposta rispetto all'attivo e ne impedisce il passaggio. Poiché una corrente a pieno carico scorre attraverso i fili:
S = U * I
Anche durante lo sviluppo di progetti di linee elettriche, è necessario tenere conto del consumo di energia attiva e reattiva. Se quest'ultimo è troppo, dovrai aumentare la sezione trasversale delle linee, il che comporta costi aggiuntivi. Pertanto, stanno lottando con esso. La compensazione della potenza reattiva riduce il carico sulla rete e fa risparmiare energia alle imprese industriali.
Dove è importante considerare il cosi phi
Vediamo dove e quando è necessaria la compensazione della potenza reattiva. Per fare questo, è necessario analizzarne le fonti.
Un esempio di un carico reattivo primario è:
- motori elettrici collettore e asincrono, specialmente se in modalità operativa il suo carico è piccolo per un motore particolare;
- attuatori elettromeccanici (solenoidi, valvole, elettromagneti);
- dispositivi di commutazione elettromagnetici;
- trasformatori, soprattutto al minimo.
Il grafico mostra la variazione del cos Φ del motore elettrico al variare del carico.
La base delle strutture elettriche della maggior parte delle imprese industriali è un azionamento elettrico. Da qui l'elevato consumo di potenza reattiva. I consumatori privati non pagano per il suo consumo e le imprese pagano. Ciò comporta costi aggiuntivi, dal 10 al 30% o più dell'importo totale delle bollette dell'elettricità.
Tipi di compensatori e loro principio di funzionamento
Al fine di ridurre il reagente, vengono utilizzati dispositivi di compensazione della potenza reattiva, i cosiddetti UKRM. Come compensatore di potenza, in pratica usano più spesso:
- banchi di condensatori;
- motori sincroni.
Poiché la quantità di potenza reattiva può cambiare nel tempo, significa che i compensatori possono essere:
- Non regolato: di solito un banco di condensatori senza la possibilità di disconnettere i singoli condensatori per modificare la capacità.
- Automatico: i livelli di compensazione variano in base allo stato della rete.
- Dinamico: compensa quando il carico cambia rapidamente natura.
Il circuito utilizza, a seconda della quantità di energia reattiva, da una a un'intera batteria di condensatori che possono essere inseriti e rimossi dal circuito. Quindi la gestione può essere:
- manuale (interruttori);
- semiautomatico (pulsantiere con contattori);
- incontrollabili, quindi sono collegati direttamente al carico, si accendono e si spengono con esso.
Le batterie a condensatore possono essere installate sia nelle sottostazioni sia direttamente vicino ai consumatori, quindi il dispositivo è collegato ai loro cavi o bus di alimentazione. In quest'ultimo caso, di solito vengono calcolati sulla compensazione individuale del reagente di un particolare motore o altro dispositivo - si trova spesso su apparecchiature in reti elettriche di 0,4 kV.
La compensazione centralizzata viene eseguita al limite della sezione di bilancio delle reti o in una sottostazione e può essere eseguita in reti ad alta tensione di 110 kV. La cosa buona è che scarica le linee ad alta tensione, ma la cosa negativa è che le linee da 0,4 kV e il trasformatore stesso non vengono scaricati. Questo metodo è più economico del resto. Allo stesso tempo, il lato inferiore di 0,4 kV può anche essere scaricato centralmente, quindi l'UKRM è collegato ai bus a cui è collegato l'avvolgimento secondario del trasformatore e viene anche scaricato.
Potrebbe esserci anche un'opzione di compensazione di gruppo. Questa è una forma intermedia tra centralizzata e individuale.
Un altro modo è la compensazione con motori sincroni, che possono compensare la potenza reattiva. Appare quando il motore è in modalità di eccitazione eccessiva. Tale soluzione viene utilizzata in reti da 6 kV e 10 kV e si verifica anche fino a 1000V. Il vantaggio di questo metodo prima di installare banchi di condensatori è la possibilità di utilizzare un compensatore per eseguire lavori utili (rotazione di compressori e pompe potenti, ad esempio).
Il grafico mostra una caratteristica a forma di U di un motore sincrono, che riflette la dipendenza della corrente dello statore dalla corrente di eccitazione. Sotto di esso, vedi a cosa corrisponde il cosi phi. Quando è maggiore di zero, il motore è di natura capacitiva e quando il coseno è inferiore a zero, il carico è capacitivo e compensa la potenza reattiva del resto dei consumatori induttivi.
Conclusione
Riassumendo, elencando i punti principali sulla compensazione dell'energia reattiva:
- Scopo: scarico di linee elettriche e reti elettriche di imprese. Il dispositivo può includere induttanze anti-risonanti per ridurre il livello armoniche di rete.
- I privati non pagano le bollette, ma le imprese pagano.
- Il compensatore include banchi di condensatori o macchine sincrone utilizzate per lo stesso scopo.
Ti consigliamo anche di guardare video utili sull'argomento dell'articolo:
Materiali correlati:
Caricamento in corso...
Secondo il libro di V.E. Kitaev, L.S. Shlyapintokh "Ingegneria elettrica con i fondamenti dell'elettronica industriale" paragrafo 54 per il libro di rilascio del 1968 e paragrafo 53 per il libro di rilascio del 1973, è chiaramente scritto: .... "che in un circuito CA contenente solo induttanza, la tensione è in ritardo... .. e prima dell'autoinduzione EMF. Possiamo dirlo nel circuito induttivo, la tensione è di 90 gradi in anticipo rispetto alla fase della corrente.
Per quanto riguarda il carico capacitivo, lo stesso libro (prossimo paragrafo n. 55 per l'uscita del 1968 e n. 54 per l'uscita del 1973) dice: ...."quando si carica e scarica un condensatore …. La corrente è un quarto di fase prima della tensione di fase, ovvero 90 gradi.
E hai scritto il contrario ...