ஒற்றை-கட்ட நெட்வொர்க்கில் சக்தி காரணியை மேம்படுத்துவதற்கான கணக்கீடுகள்

ஏசி நெட்வொர்க்கில், மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்டத்திற்கு இடையில் எப்போதும் ஒரு கட்ட மாற்றம் இருக்கும், ஏனெனில் தூண்டல்கள் அதனுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன - மின்மாற்றிகள், சோக்குகள் மற்றும் முக்கியமாக ஒத்திசைவற்ற மோட்டார்கள் மற்றும் மின்தேக்கிகள் - கேபிள்கள், ஒத்திசைவான ஈடுசெய்திகள் போன்றவை.

அத்திப்பழத்தில் மெல்லிய கோடுடன் குறிக்கப்பட்ட சங்கிலியுடன். 1, இதன் விளைவாக வரும் மின்னோட்டம் I மின்னழுத்தத்துடன் தொடர்புடைய ஒரு கட்ட மாற்றத்துடன் φ செல்கிறது (படம் 2). தற்போதைய I செயலில் உள்ள கூறு Ia மற்றும் எதிர்வினை (காந்தமாக்கல்) IL ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது. Ia மற்றும் IL கூறுகளுக்கு இடையே 90° கட்ட மாற்றம் உள்ளது.

மூல முனைய மின்னழுத்தம் U, செயலில் உள்ள மூலப்பொருள் Ia மற்றும் காந்தமாக்கும் மின்னோட்டம் IL ஆகியவற்றின் வளைவுகள் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளன. 3.

காலத்தின் அந்த பகுதிகளில், மின்னோட்டம் I அதிகரிக்கும் போது, ​​சுருள் புலத்தின் காந்த ஆற்றலும் அதிகரிக்கிறது. அந்த நேரத்தில், மின் ஆற்றல் காந்த சக்தியாக மாற்றப்படுகிறது. மின்னோட்டம் குறையும் போது, ​​சுருள் புலத்தின் காந்த ஆற்றல் மின் ஆற்றலாக மாற்றப்பட்டு மீண்டும் மின் கட்டத்திற்கு செலுத்தப்படுகிறது.

செயலில் எதிர்ப்பில், மின் ஆற்றல் வெப்பமாக அல்லது ஒளியாக மாற்றப்படுகிறது, மேலும் மோட்டாரில் இயந்திர சக்தியாக மாற்றப்படுகிறது. இதன் பொருள் செயலில் உள்ள எதிர்ப்பு மற்றும் மோட்டார் மின் ஆற்றலை வெப்பமாகவும், முறையே இயந்திர ஆற்றலாகவும் மாற்றுகிறது சுருள் (தூண்டல்) அல்லது மின்தேக்கி (மின்தேக்கி) மின் ஆற்றலைப் பயன்படுத்தாது, ஏனெனில் காந்த மற்றும் மின்சார புலத்தின் உறைதல் தருணத்தில் அது முற்றிலும் மின் நெட்வொர்க்கிற்குத் திரும்பும்.

அரிசி. 1.

அரிசி. 2.

அரிசி. 3.

சுருளின் தூண்டல் அதிகமாக இருந்தால் (படம் 1 ஐப் பார்க்கவும்), தற்போதைய IL மற்றும் கட்ட மாற்றம் (படம் 2) அதிகமாகும். ஒரு பெரிய கட்ட மாற்றத்துடன், ஆற்றல் காரணி cosφ மற்றும் செயலில் (பயனுள்ள) சக்தி சிறியதாக இருக்கும் (P = U ∙ I ∙ cosφ = S ∙ cosφ).

அதே மொத்த சக்தியுடன் (S = U ∙ I VA), எடுத்துக்காட்டாக, ஜெனரேட்டர் நெட்வொர்க்கிற்கு கொடுக்கிறது, செயலில் உள்ள சக்தி P ஒரு பெரிய கோணத்தில் φ சிறியதாக இருக்கும், அதாவது. குறைந்த சக்தி காரணி cosφ இல்.

முறுக்கு கம்பிகளின் குறுக்குவெட்டு பெறப்பட்ட மின்னோட்டத்திற்கு வடிவமைக்கப்பட வேண்டும் I. எனவே, மின் பொறியாளர்கள் (சக்தி பொறியாளர்கள்) விருப்பம் கட்ட மாற்றத்தை குறைக்க வேண்டும், இது பெறப்பட்ட மின்னோட்டத்தில் குறைவதற்கு வழிவகுக்கிறது.

கட்ட மாற்றத்தை குறைப்பதற்கான ஒரு எளிய வழி, அதாவது, சக்தி காரணியை அதிகரிப்பது, மின்தேக்கியை தூண்டல் எதிர்ப்பிற்கு இணையாக இணைப்பதாகும் (படம் 1, சுற்று ஒரு தடித்த கோட்டுடன் வட்டமிடப்பட்டுள்ளது). கொள்ளளவு மின்னோட்ட IC இன் திசையானது சுருள் IL இன் காந்தமாக்கும் மின்னோட்டத்தின் திசைக்கு நேர் எதிரானது. கொள்ளளவு C இன் ஒரு குறிப்பிட்ட தேர்வுக்கு, தற்போதைய IC = IL, அதாவது, சர்க்யூட்டில் அதிர்வு இருக்கும், மின்சுற்று, கொள்ளளவு அல்லது தூண்டல் எதிர்ப்பு இல்லாதது போல், அதாவது, செயலில் உள்ள எதிர்ப்பு மட்டும் இருப்பது போல் செயல்படும். சுற்று.இந்த வழக்கில், வெளிப்படையான சக்தி செயலில் உள்ள சக்தி P க்கு சமம்:

எஸ் = பி; U ∙ I = U ∙ Ia,

இதிலிருந்து I = Ia, மற்றும் cosφ = 1 என்று வரும்.

சம மின்னோட்டங்களுடன் IL = IC, அதாவது சமமான எதிர்ப்புகள் XL = XC = ω ∙ L = 1⁄ (ω ∙ C), cosφ = 1 மற்றும் கட்ட மாற்றம் ஈடுசெய்யப்படும்.

அத்தியில் உள்ள வரைபடம். 2 விளைவான மின்னோட்டத்துடன் தற்போதைய ஐசியை எவ்வாறு சேர்ப்பது மாற்றத்தை மாற்றுகிறது என்பதைக் காட்டுகிறது. எல் மற்றும் சி இன் மூடிய சுற்றுகளைப் பார்க்கும்போது, ​​சுருள் மின்தேக்கியுடன் தொடரில் இணைக்கப்பட்டுள்ளது என்றும், ஐசி மற்றும் ஐஎல் மின்னோட்டங்கள் ஒன்றன் பின் ஒன்றாக பாய்கின்றன என்றும் கூறலாம். மின்தேக்கி, சார்ஜ் மற்றும் மாறி மாறி வெளியேற்றப்படுகிறது, சுருளில் ஒரு காந்தமாக்கும் மின்னோட்டத்தை Iμ = IL = IC வழங்குகிறது, இது பிணையத்தால் நுகரப்படவில்லை. மின்தேக்கி என்பது சுருளை காந்தமாக்குவதற்கும் கட்டத்தை மாற்றுவதற்கும் ஒரு வகை AC பேட்டரி ஆகும், இது கட்ட மாற்றத்தை குறைக்கிறது அல்லது நீக்குகிறது.

அத்தியில் உள்ள வரைபடம். 3 அரை கால நிழல் பகுதிகள் காந்தப்புல ஆற்றலை மின் புல ஆற்றலாக மாற்றுவதைக் குறிக்கின்றன மற்றும் நேர்மாறாகவும்.

மின்தேக்கியானது பிணையம் அல்லது மோட்டாருடன் இணையாக இணைக்கப்படும் போது, ​​இதன் விளைவாக வரும் மின்னோட்டம் I செயலில் உள்ள கூறு Ia இன் மதிப்பிற்கு குறைகிறது (படம் 2 ஐப் பார்க்கவும்) மின்தேக்கியை சுருள் மற்றும் மின்சாரம் ஆகியவற்றுடன் தொடரில் இணைப்பதன் மூலம், இழப்பீடு கட்ட மாற்றத்தையும் அடைய முடியும். தொடர் இணைப்பு cosφ இழப்பீட்டிற்குப் பயன்படுத்தப்படுவதில்லை, ஏனெனில் அதற்கு இணையான இணைப்பை விட அதிக மின்தேக்கிகள் தேவைப்படுகின்றன.

கீழே உள்ள 2-5 எடுத்துக்காட்டுகளில் முற்றிலும் கல்வி நோக்கங்களுக்கான திறன் மதிப்புக் கணக்கீடுகள் அடங்கும். நடைமுறையில், மின்தேக்கிகள் மின்தேக்கியின் அடிப்படையில் அல்ல, ஆனால் எதிர்வினை சக்தியின் அடிப்படையில் வரிசைப்படுத்தப்படுகின்றன.

சாதனத்தின் எதிர்வினை சக்தியை ஈடுசெய்ய, U, I மற்றும் உள்ளீட்டு சக்தி P ஐ அளவிடவும்.அவர்களின் கூற்றுப்படி, சாதனத்தின் சக்தி காரணியை நாங்கள் தீர்மானிக்கிறோம்: cosφ1 = P / S = P / (U ∙ I), இது cosφ2> cosφ1 க்கு மேம்படுத்தப்பட வேண்டும்.

சக்தி முக்கோணங்களுடன் தொடர்புடைய எதிர்வினை சக்திகள் Q1 = P ∙ tanφ1 மற்றும் Q2 = P ∙ tanφ2 ஆக இருக்கும்.

மின்தேக்கியானது எதிர்வினை சக்தி வேறுபாட்டை ஈடுசெய்ய வேண்டும் Q = Q1-Q2 = P ∙ (tanφ1-tanφ2).

எடுத்துக்காட்டுகள்

1. ஒரு சிறிய மின்நிலையத்தில் ஒரு ஒற்றை-கட்ட ஜெனரேட்டர் ஒரு மின்னழுத்தத்தில் S = 330 kVA க்கு வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது U = 220 V. ஜெனரேட்டர் வழங்கக்கூடிய மிகப்பெரிய நெட்வொர்க் மின்னோட்டம் எது? ஜெனரேட்டர் முற்றிலும் செயலில் உள்ள சுமையுடன், அதாவது cosφ = 1, மற்றும் செயலில் மற்றும் தூண்டல் சுமைகளுடன், cosφ = 0.8 மற்றும் 0.5 என்றால் என்ன செயலில் உள்ள சக்தியை உருவாக்குகிறது?

a) முதல் வழக்கில், ஜெனரேட்டர் அதிகபட்ச மின்னோட்டத்தை வழங்க முடியும் I = S / U = 330,000 /220 = 1500 A.

செயலில் உள்ள சுமையின் கீழ் ஜெனரேட்டரின் செயலில் உள்ள ஆற்றல் (தட்டுகள், விளக்குகள், மின்சார அடுப்புகள், U மற்றும் I இடையே கட்ட மாற்றம் இல்லாத போது, ​​அதாவது cosφ = 1 இல்)

P = U ∙ I ∙ cosφ = S ∙ cosφ = 220 ∙ 1500 ∙ 1 = 330 kW.

cosφ = 1 ஆக இருக்கும் போது, ​​ஜெனரேட்டரின் முழு சக்தி S ஆனது செயலில் உள்ள P வடிவில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அதாவது P = S.

b) இரண்டாவது வழக்கில், செயலில் மற்றும் தூண்டுதலுடன், அதாவது. கலப்பு சுமைகள் (விளக்குகள், மின்மாற்றிகள், மோட்டார்கள்), ஒரு கட்ட மாற்றம் ஏற்படுகிறது மற்றும் மொத்த மின்னோட்டத்தை நான் கொண்டிருக்கும், செயலில் உள்ள கூறுக்கு கூடுதலாக, ஒரு காந்தமாக்கும் மின்னோட்டம் (படம் 2 ஐப் பார்க்கவும்). cosφ = 0.8 இல், செயலில் உள்ள ஆற்றல் மற்றும் செயலில் மின்னோட்டம் இருக்கும்:

Ia = I ∙ cosφ = 1500 ∙ 0.8 = 1200 A;

P = U ∙ I ∙ cosφ = U ∙ Ia = 220 ∙ 1500 ∙ 0.8 = 264 kW.

cosφ = 0.8 இல், ஜெனரேட்டர் முழு சக்தியில் (330 kW) ஏற்றப்படவில்லை, இருப்பினும் மின்னோட்டம் I = 1500 A முறுக்கு மற்றும் இணைக்கும் கம்பிகள் வழியாக பாய்ந்து அவற்றை வெப்பப்படுத்துகிறது.ஜெனரேட்டர் தண்டுக்கு வழங்கப்படும் இயந்திர சக்தியை அதிகரிக்கக்கூடாது, இல்லையெனில் முறுக்கு வடிவமைக்கப்பட்டதை விட தற்போதைய அபாயகரமான மதிப்பு அதிகரிக்கும்.

c) மூன்றாவது வழக்கில், cosφ = 0.5 உடன், செயலில் உள்ள சுமை P = U ∙ I ∙ cosφ = 220 ∙ 1500 ∙ 0.5 = 165 kW உடன் ஒப்பிடும்போது தூண்டல் சுமையை இன்னும் அதிகப்படுத்துவோம்.

cosφ = 0.5 இல், ஜெனரேட்டர் 50% மட்டுமே பயன்படுத்தப்படுகிறது. மின்னோட்டம் இன்னும் 1500 A மதிப்பைக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் இதில் Ia = I ∙ cosφ = 1500 ∙ 0.5 = 750 A மட்டுமே பயனுள்ள வேலைக்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

காந்தமாக்கும் தற்போதைய கூறு Iμ = I ∙ sinφ = 1500 ∙ 0.866 = 1299 ஏ.

இந்த மின்னோட்டமானது ஜெனரேட்டர் அல்லது நுகர்வோருக்கு இணையாக இணைக்கப்பட்ட மின்தேக்கி மூலம் ஈடுசெய்யப்பட வேண்டும், இதனால் ஜெனரேட்டர் 165 kW க்கு பதிலாக 330 kW ஐ வழங்க முடியும்.

2. ஒரு ஒற்றை-கட்ட வெற்றிட கிளீனர் மோட்டார் பயனுள்ள சக்தி P2 = 240 W, மின்னழுத்தம் U = 220 V, தற்போதைய I = 1.95 A, மற்றும் η = 80%. மோட்டார் சக்தி காரணி cosφ ஐ தீர்மானிக்க வேண்டியது அவசியம், எதிர்வினை மின்னோட்டம் மற்றும் மின்தேக்கியின் கொள்ளளவு, cosφஐ ஒற்றுமைக்கு சமன் செய்கிறது.

மின்சார மோட்டாரின் வழங்கப்பட்ட சக்தி P1 = P2 / 0.8 = 240 / 0.8 = 300 W.

வெளிப்படையான சக்தி S = U ∙ I = 220 ∙ 1.95 = 429 VA.

சக்தி காரணி cosφ = P1 / S = 300 / 429≈0.7.

எதிர்வினை (காந்தமாக்கும்) மின்னோட்டம் Iр = I ∙ sinφ = 1.95 ∙ 0.71 = 1.385 ஏ.

cosφ ஒற்றுமைக்கு சமமாக இருக்க, மின்தேக்கி மின்னோட்டம் காந்தமாக்கும் மின்னோட்டத்திற்கு சமமாக இருக்க வேண்டும்: IC = Ip; IC = U / (1⁄ (ω ∙ C)) = U ∙ ω ∙ C = Ir.

எனவே, f = 50 Hz C = Iр / (U ∙ ω) = 1.385 / (220 ∙ 2 ∙ π ∙ 50) = (1385 ∙ 10 ^ (- 6)) / 69.08 = மின்தேக்கியின் கொள்ளளவின் மதிப்பு 20 μF

மோட்டருக்கு இணையாக 20 μF மின்தேக்கி இணைக்கப்பட்டால், மோட்டரின் சக்தி காரணி (cosφ) 1 ஆக இருக்கும், மேலும் செயலில் உள்ள மின்னோட்டம் Ia = I ∙ cosφ = 1.95 ∙ 0.7 = 1.365 A மட்டுமே பிணையத்தால் நுகரப்படும்.

3. பயனுள்ள சக்தி P2 = 2 kW உடன் ஒற்றை-கட்ட ஒத்திசைவற்ற மோட்டார் மின்னழுத்தம் U = 220 V மற்றும் அதிர்வெண் 50 Hz இல் செயல்படுகிறது. மோட்டார் செயல்திறன் 80% மற்றும் cosφ = 0.6. cosφ1 = 0.95ஐக் கொடுக்க எந்த மின்தேக்கிகளை மோட்டாருடன் இணைக்க வேண்டும்?

மோட்டார் உள்ளீட்டு சக்தி P1 = P2 / η = 2000 / 0.8 = 2500 W.

இதன் விளைவாக cosφ = 0.6 இல் மோட்டாரால் நுகரப்படும் மின்னோட்டம் மொத்த சக்தியின் அடிப்படையில் கணக்கிடப்படுகிறது:

S = U ∙ I = P1 / cosφ; I = P1 / (U ∙ cosφ) = 2500 / (220 ∙ 0.6) = 18.9 ஏ.

தேவையான கொள்ளளவு மின்னோட்டம் IC படத்தில் உள்ள சர்க்யூட்டின் அடிப்படையில் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. 1 மற்றும் FIG இல் உள்ள வரைபடங்கள். 2. Fig.1 இல் உள்ள வரைபடம், அதனுடன் இணையாக இணைக்கப்பட்ட மின்தேக்கியுடன் மோட்டார் முறுக்கின் தூண்டல் எதிர்ப்பைக் குறிக்கிறது. அத்தியில் உள்ள வரைபடத்திலிருந்து. 2 நாம் அத்தியில் உள்ள வரைபடத்திற்கு திரும்புவோம். 4, மின்தேக்கியை இணைத்த பிறகு மொத்த மின்னோட்டம் I ஆனது சிறிய ஆஃப்செட் φ1 மற்றும் மதிப்பு I1 ஆகக் குறைக்கப்படும்.

அரிசி. 4.

மேம்படுத்தப்பட்ட cosφ1 உடன் விளைவாக தற்போதைய I1: I1 = P1 / (U ∙ cosφ1) = 2500 / (220 ∙ 0.95) = 11.96 A.

வரைபடத்தில் (படம் 4), பிரிவு 1-3 இழப்பீட்டுக்கு முன் எதிர்வினை மின்னோட்ட IL இன் மதிப்பைக் குறிக்கிறது; இது மின்னழுத்த திசையன் U க்கு செங்குத்தாக உள்ளது. 0-1 பிரிவு செயலில் உள்ள மோட்டார் மின்னோட்டமாகும்.

காந்தமாக்கும் மின்னோட்டம் IL பிரிவு 1-2 இன் மதிப்புக்கு குறைந்தால் கட்ட மாற்றம் φ1 மதிப்பிற்கு குறையும். ஒரு மின்தேக்கியை மோட்டார் டெர்மினல்களுடன் இணைக்கும்போது இது நடக்கும், தற்போதைய IC இன் திசை தற்போதைய IL க்கு எதிர்மாறாக உள்ளது மற்றும் அளவு 3-2 பிரிவுக்கு சமமாக இருக்கும்.

அதன் மதிப்பு IC = I ∙ sinφ-I1 ∙ sinφφ1.

முக்கோணவியல் செயல்பாடுகளின் அட்டவணையின்படி, cosφ = 0.6 மற்றும் cosφ1 = 0.95 ஆகியவற்றுடன் தொடர்புடைய சைன்களின் மதிப்புகளைக் காண்கிறோம்:

ஐசி = 18.9 ∙ 0.8-11.96 ∙ 0.31 = 15.12-3.7 = 11.42 ஏ.

IC இன் மதிப்பின் அடிப்படையில், மின்தேக்கி வங்கியின் திறனை நாங்கள் தீர்மானிக்கிறோம்:

IC = U / (1⁄ (ω ∙ C)) = U ∙ ω ∙ C; C = IC / (U ∙ 2 ∙ π ∙ f) = 11.42 / (220 ∙ π ∙ 100) = (11420 ∙ 10 ^ (- 6)) / 69.08≈165 μF.

165 μF மொத்த திறன் கொண்ட மின்தேக்கிகளின் பேட்டரியை மோட்டருடன் இணைத்த பிறகு, சக்தி காரணி cosφ1 = 0.95 ஆக மேம்படுத்தப்படும். இந்த வழக்கில், மோட்டார் இன்னும் காந்தமாக்கும் மின்னோட்டத்தை பயன்படுத்துகிறது I1sinφ1 = 3.7 A. இந்த விஷயத்தில், மோட்டரின் செயலில் உள்ள மின்னோட்டம் இரண்டு நிகழ்வுகளிலும் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும்: Ia = I ∙ cosφ = I1 cosφ1 = 11.35 A.

4. சக்தி P = 500 kW கொண்ட ஒரு மின் நிலையம் cosφ1 = 0.6 இல் இயங்குகிறது, இது 0.9 க்கு மேம்படுத்தப்பட வேண்டும். எந்த வினைத்திறன் சக்திக்கு மின்தேக்கிகளை ஆர்டர் செய்ய வேண்டும்?

φ1 Q1 = P ∙ tanφ1 இல் எதிர்வினை சக்தி.

முக்கோணவியல் சார்புகளின் அட்டவணையின்படி, cosφ1 = 0.6 tanφ1 = 1.327 ஐ ஒத்துள்ளது. மின் உற்பத்தி நிலையத்திலிருந்து ஆலை பயன்படுத்தும் எதிர்வினை சக்தி: Q1 = 500 ∙ 1.327 = 663.5 kvar.

மேம்படுத்தப்பட்ட cosφ2 = 0.9 உடன் இழப்பீட்டிற்குப் பிறகு, ஆலை குறைவான எதிர்வினை சக்தி Q2 = P ∙ tanφ2 ஐ உட்கொள்ளும்.

மேம்படுத்தப்பட்ட cosφ2 = 0.9 tanφ2 = 0.484, மற்றும் எதிர்வினை சக்தி Q2 = 500 ∙ 0.484 = 242 kvar.

மின்தேக்கிகள் எதிர்வினை சக்தி வேறுபாடு Q = Q1-Q2 = 663.5-242 = 421.5 kvar ஐ மறைக்க வேண்டும்.

மின்தேக்கியின் திறன் Q = Iр ∙ U = U / xC ∙ U = U ^ 2: 1 / (ω ∙ C) = U ^ 2 ∙ ω ∙ C சூத்திரத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது;

C = Q: ω ∙ U ^ 2 = P ∙ (tanφ1 — tanφ2): ω ∙ U ^ 2.