Ang pagtaas ng power factor sa sinusoidal current circuits

Karamihan sa mga modernong mamimili ng elektrikal na enerhiya ay may inductive na katangian ng pagkarga, na ang mga alon ay nahuhuli sa boltahe ng pinagmulan. Kaya para sa mga induction motor, mga transformer, mga welding machine at iba pang reactive current ay kailangan upang lumikha ng umiikot na magnetic field sa mga de-koryenteng makina at isang alternating magnetic flux sa mga transformer.

Ang aktibong kapangyarihan ng naturang mga mamimili sa ibinigay na mga halaga ng kasalukuyang at boltahe ay nakasalalay sa cosφ:

P = UICosφ, I = P / UCosφ

Ang pagbaba sa power factor ay humahantong sa pagtaas ng kasalukuyang.

Cosine phi ito ay lubhang nababawasan kapag ang mga motor at mga transformer ay naka-idle o nasa ilalim ng mabigat na pagkarga. Kung ang network ay may reaktibong kasalukuyang, ang kapangyarihan ng generator, mga substation ng transpormer at mga network ay hindi ganap na ginagamit. Habang bumababa ang cosφ, tumataas ang mga ito nang malaki pagkawala ng enerhiya para sa pagpainit ng mga wire at coils ng mga de-koryenteng aparato.

Halimbawa, kung ang tunay na kapangyarihan ay nananatiling pare-pareho, binibigyan ito ng kasalukuyang 100 A sa cosφ= 1, pagkatapos ay sa pagbaba ng cosφ hanggang 0.8 at sa parehong kapangyarihan, ang kasalukuyang nasa network ay tumataas ng 1.25 beses (I = Inetwork x cosφ , Azac = Aza / cosφ ).

Mga pagkalugi sa mga wire ng heating network at windings ng generator (transformer) Pload = I2nets x Rnets ay proporsyonal sa parisukat ng kasalukuyang, iyon ay, tumaas sila ng 1.252 = 1.56 beses.

Sa cosφ= 0.5, ang kasalukuyang nasa network na may parehong aktibong kapangyarihan ay katumbas ng 100 / 0.5 = 200 A, at ang mga pagkalugi sa network ay tumaas ng 4 na beses (!). Ito ay lumalaki pagkawala ng boltahe ng networkna nakakagambala sa normal na operasyon ng ibang mga user.

Ang metro ng gumagamit sa lahat ng mga kaso ay nag-uulat ng parehong dami ng natupok na aktibong enerhiya bawat yunit ng oras, ngunit sa pangalawang kaso ang generator ay nagpapakain sa network ng isang kasalukuyang na 2 beses na mas malaki kaysa sa una. Ang generator load (thermal mode) ay tinutukoy hindi ng aktibong kapangyarihan ng mga mamimili, ngunit sa pamamagitan ng kabuuang kapangyarihan sa kilovolt-amperes, iyon ay, ang produkto ng boltahe sa pamamagitan ng amperahedumadaloy sa mga coils.

Kung tinutukoy namin ang paglaban ng mga wire ng linya Rl, kung gayon ang pagkawala ng kuryente dito ay maaaring matukoy tulad ng sumusunod:

Samakatuwid, mas malaki ang gumagamit, mas kaunting pagkawala ng kuryente sa linya at mas mura ang paghahatid ng kuryente.

Ipinapakita ng power factor kung paano ginagamit ang rated power ng source. Kaya, upang matustusan ang receiver ng 1000 kW sa φ= 0.5 ang generator power ay dapat na S = P / cosφ = 1000 / 0.5 = 2000 kVA, at sa cosφ = 1 C = 1000 kVA.

Samakatuwid, ang pagtaas ng power factor ay nagdaragdag sa paggamit ng kuryente ng mga generator.

Upang mapataas ang power factor (cosφ) ginagamit ang mga electrical installation kompensasyon ng reaktibong kapangyarihan.

Ang pagtaas ng power factor (pagbabawas ng anggulo φ — phase shift ng kasalukuyang at boltahe) ay maaaring makamit sa mga sumusunod na paraan:

1) pagpapalit ng mga lightly loaded na makina na may mas mababang kapangyarihan,

2) sa ilalim ng boltahe

3) pagtatanggal ng mga idle na motor at mga transformer,

4) ang pagsasama ng mga espesyal na compensating device sa network, na mga generator ng nangungunang (capacitive) kasalukuyang.

Para sa layuning ito, ang mga synchronous compensator — mga synchronous na overexcited na de-koryenteng motor — ay espesyal na naka-install sa makapangyarihang mga substation ng rehiyon.

Mga kasabay na compensator

Upang madagdagan ang kahusayan ng mga power plant, ang pinakakaraniwang ginagamit na mga capacitor bank ay konektado kahanay sa inductive load (Larawan 2 a).

kanin. 2 Pag-switch sa mga capacitor para sa reactive power compensation: a — circuit, b, c — vector diagram

Upang mabayaran ang cosφ sa mga electrical installation hanggang sa ilang daang kVA ginagamit ang mga ito mga cosine capacitor… Ginagawa ang mga ito para sa mga boltahe mula 0.22 hanggang 10 kV.

Ang kapasidad ng kapasitor na kinakailangan upang madagdagan ang cosφ mula sa umiiral na halaga na cosφ1 hanggang sa kinakailangang cosφ2 ay maaaring matukoy mula sa diagram (Larawan 2 b, c).

Kapag gumagawa ng vector diagram, ang source voltage vector ay kinukuha bilang paunang vector. Kung ang load ay inductive, ang kasalukuyang vector Az1 ay nahuhuli sa anggulo ng boltahe vector φ1Aza ay tumutugma sa direksyon ng boltahe, ang reaktibong bahagi ng kasalukuyang Azp ay nahuhuli sa likod nito ng 90 ° (Fig. 2 b).

Pagkatapos ikonekta ang capacitor bank sa user, ang kasalukuyang Az ay tinutukoy bilang isang geometric na kabuuan ng mga vectors Az1 at Az° C... Sa kasong ito, ang capacitive current vector ay nauuna sa boltahe vector ng 90 ° (Fig. 2, c) . Ipinapakita nito ang vector diagram φ2 <φ1, i.e. pagkatapos buksan ang kapasitor, ang power factor ay tumataas mula sa cosφ1 hanggang cosφ2

Ang kapasidad ng isang kapasitor ay maaaring kalkulahin gamit ang vector diagram ng mga alon (Fig. 2 c) Ic = azp1 — Azr = Aza tgφ1 — Aza tgφ2 = ωCU

Dahil sa P = UI, isinusulat namin ang kapasidad ng kapasitor C = (I / ωU) NS (tgφ1 — tgφ2) = (P / ωU2) NS (tgφ1 — tgφ2).

Sa pagsasagawa, ang power factor ay karaniwang tumataas hindi sa 1.0, ngunit sa 0.90 - 0.95, dahil ang buong kabayaran ay nangangailangan ng karagdagang pag-install ng mga capacitor, na kadalasang hindi makatwiran sa ekonomiya.