ما هي القوة التفاعلية؟ تعويض القدرة التفاعلية. حساب القدرة التفاعلية

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

في الشقق والمنازل الخاصة يتم تركيب عداد كهرباء واحد يتم بموجبه احتساب مدفوعات الطاقة المستهلكة. بشكل مبسط ، يُعتقد أن المكون النشط فقط هو المستخدم في الحياة اليومية ، على الرغم من أن هذا ليس صحيحًا تمامًا. السكن الحديث مشبع بالأجهزة في الدوائر التي توجد بها عناصر تحول المرحلة. ومع ذلك ، فإن الطاقة التفاعلية التي تستهلكها الأجهزة المنزلية أقل بما لا يقاس من تلك الخاصة بالمؤسسات الصناعية ، لذلك يتم إهمالها تقليديًا عند حساب المدفوعات.

مصنع أو مصنع لا تقوم إدارته بمراقبة استهلاك التيارات الطفيلية التي تمر عبر دائرة الحمولة يسبب ضررًا كبيرًا لأنظمة الطاقة في المنطقة والدولة ككل. يسخن هواء الغلاف الجوي المحيط بخط نقل الطاقة بشكل عديم الفائدة تمامًا ؛ لفات المحولات المثبتة في المحطات الفرعية قد لا تتحمل الحمل ، خاصة خلال فترات الذروة.

تحميل استقرائي وسعي

إذا كنت تأخذ جهاز تسخين عادي أو مصباح كهربائي ، فإن الطاقة المشار إليهاسيتوافق النقش المقابل على القارورة أو اللوحة مع ناتج قيم التيار المار عبر هذا الجهاز والجهد الكهربائي (لدينا 220 فولت). يتغير الموقف إذا كان الجهاز يحتوي على محول أو عناصر أخرى تحتوي على محاثات أو مكثفات. هذه الأجزاء لها خصائص خاصة ، الرسم البياني للتيار المتدفق فيها يتأخر أو يقود الجيوب الأنفية لجهد الإمداد - بمعنى آخر ، يحدث تحول طور. يغير الحمل السعوي المثالي المتجه بمقدار -90 ، والحمل الاستقرائي بمقدار +90 درجة. الطاقة في هذه الحالة ليست فقط نتيجة ناتج التيار والجهد ، بل يتم إضافة عامل تصحيح معين. إلى أين يقودنا هذا؟

الانعكاس الهندسي للعملية

من دورة الهندسة المدرسية ، يعلم الجميع أن الوتر أطول من أي من الأرجل في مثلث قائم الزاوية. إذا كانت القوة النشطة والمتفاعلة والظاهرية تشكل جوانبها ، فإن التيارات التي يستهلكها الملف والسعة ستكون في زوايا قائمة للمكون المقاوم ، ولكن مع اتجاهات في اتجاهين متعاكسين. عند إضافة (أو ، إذا أردت ، الطرح ، فهي من علامات مختلفة) ، سيتم توجيه المتجه الإجمالي ، أي إجمالي الطاقة التفاعلية ، اعتمادًا على نوع الحمل السائد في الدائرة ، لأعلى أو لأسفل. من خلال اتجاهها ، يمكن للمرء أن يحكم على طبيعة الحمل السائدة.

ستعطي القدرة التفاعلية مع إضافة المتجه إلى المكون النشط المقدار الإجمالي للطاقة المستهلكة. يظهر بيانيا باسموتر مثلث القوة. كلما زاد موقع هذا الخط برفق بالنسبة إلى المحور السيني ، كان ذلك أفضل.

جيب التمام phi

يوضح الرسم البياني أن الزاوية φ تتكون من متجهين ، قوة كاملة ونشطة. كلما قل اختلاف قيمهم ، كان ذلك أفضل ، لكن اندماجهم الكامل يمنعه القوة التفاعلية ، والتي تعتبر طفيلية. كلما كانت الزاوية أكبر ، كلما زاد الحمل على خطوط الطاقة ، ومحولات الصعود والتنحي لنظام إمداد الطاقة ، والعكس صحيح ، كلما اقتربت النواقل من بعضها البعض ، كلما قل ارتفاع درجة حرارة الأسلاك في جميع أنحاء دائرة كهربائية. بطبيعة الحال ، كان لا بد من القيام بشيء حيال هذه المشكلة. ووجد الحل بسيطًا وأنيقًا. يسمح لك التعويض المتبادل للقوة التفاعلية بتقليل الزاوية φ وجعل جيب التمام (والذي يسمى أيضًا عامل القدرة) أقرب ما يمكن من الوحدة. للقيام بذلك ، قم بإطالة متجه المكون السعوي بطريقة تحقق صدى للتيارات ، حيث "تطفئ" بعضها البعض (بشكل مثالي تمامًا ، ولكن في الممارسة - إلى أقصى حد).

النظرية والتطبيق

جميع الحسابات النظرية أكثر قيمة ، وكلما كانت قابلة للتطبيق في الممارسة العملية. الصورة في أي مؤسسة صناعية متطورة هي كما يلي: يتم استهلاك معظم الكهرباء بواسطة المحركات (متزامن ، غير متزامن ، أحادي الطور ، ثلاثي الطور) وآلات أخرى. ولكن هناك أيضا محولات. الاستنتاج بسيط: في ظروف الإنتاج الحقيقية ، تسود القوة التفاعلية ذات الطبيعة الاستقرائية. وتجدر الإشارة إلى أن الشركاتلا يقومون بتركيب عداد كهربائي واحد ، كما هو الحال في المنازل والشقق ، ولكن اثنين ، أحدهما نشط والآخر يسهل تخمينه. وبالنسبة للإنفاق المفرط للطاقة "المطارد" عبثًا عبر خطوط الكهرباء ، يتم تغريم السلطات المختصة بلا رحمة ، لذا فإن الإدارة مهتمة بشكل حيوي بحساب القوة التفاعلية واتخاذ الإجراءات لتقليصها. من الواضح أنه لا يمكن الاستغناء عن السعة الكهربائية عند حل هذه المشكلة.

التعويض النظري

من الرسم البياني أعلاه ، من الواضح تمامًا كيفية تحقيق خفض في التيارات الطفيلية حتى القضاء عليها تمامًا ، على الأقل من الناحية النظرية. للقيام بذلك ، يجب توصيل مكثف ذو سعة مناسبة بالتوازي مع الحمل الاستقرائي. المتجهات ، عند إضافتها ، ستعطي صفرًا ، وسيبقى المكون النشط المفيد فقط.

يتم الحساب وفقًا للصيغة:

C=1 / (2πFX) ، حيث X هو التفاعل الكلي لجميع الأجهزة المضمنة في الشبكة ؛ F - تردد جهد الإمداد (لدينا - 50 هرتز) ؛

يبدو - ما هو الأسهل؟ اضرب "X" والرقم "pi" على 50 ثم اقسم. ومع ذلك ، فإن الأمور أكثر تعقيدًا إلى حد ما.

كيف هي عمليا؟

الصيغة بسيطة ، لكن تحديد X وحسابه ليس بهذه السهولة. للقيام بذلك ، تحتاج إلى أخذ جميع البيانات حول الأجهزة ، ومعرفة تفاعلها ، وفي شكل متجه ، وحتى ذلك الحين … في الواقع ، لا أحد يفعل ذلك ، باستثناء الطلاب في العمل المخبري.

يمكنك تحديد القوة التفاعلية بطريقة أخرى ، باستخدام جهاز خاص - مقياس الطور الذي يشير إلى جيب التمام ، أو عن طريق مقارنة قراءات مقياس الواط ،مقياس التيار الكهربائي والفولتميتر.

الأمر معقد بسبب حقيقة أنه في عملية الإنتاج الحقيقية ، يتغير الحمل باستمرار ، حيث يتم تشغيل بعض الأجهزة أثناء التشغيل ، بينما يتم فصل البعض الآخر عن الشبكة ، كما هو مطلوب بواسطة اللوائح التكنولوجية. وبناءً عليه ، هناك حاجة إلى اتخاذ تدابير مستمرة لرصد الوضع. تعمل الإضاءة خلال الورديات الليلية ، ويمكن تسخين الهواء في ورش العمل في الشتاء ، ويمكن تبريد الهواء في الصيف. بطريقة أو بأخرى ، لكن تعويض القدرة التفاعلية يعتمد على حسابات نظرية مع حصة كبيرة من القياسات العملية cos φ.

توصيل وفصل المكثفات

الطريقة الأسهل والأكثر وضوحًا لحل المشكلة هي وضع عامل خاص بالقرب من عداد الطور يقوم بتشغيل أو إيقاف تشغيل العدد المطلوب من المكثفات ، وتحقيق الحد الأدنى من انحراف السهم عن الوحدة. لقد فعلوا ذلك في البداية ، لكن الممارسة أثبتت أن العامل البشري سيئ السمعة لا يسمح دائمًا بتحقيق التأثير المطلوب. على أي حال ، يتم تعويض القوة التفاعلية ، التي غالبًا ما تكون استقرائية بطبيعتها ، عن طريق توصيل سعة كهربائية بالحجم المناسب ، ولكن من الأفضل القيام بذلك تلقائيًا ، وإلا يمكن للعامل المهمل أن يضع مؤسسته الخاصة تحت غرامة كبيرة. مرة أخرى ، لا يمكن تسمية هذا العمل بأنه مؤهل ، فهو قابل تمامًا للأتمتة. يتضمن أبسط مخطط زوج إلكترون بصري لباعث ضوء وجهاز استقبال للضوء. غطى السهم الحد الأدنى للقيمة ، مما يعني أنك بحاجة إلى الإضافةالسعة

الأتمتة والخوارزميات الذكية

حاليًا ، هناك أنظمة تسمح لك بالحفاظ على cos φ بشكل موثوق في النطاق من 0.9 إلى 1. نظرًا لأن توصيل المكثفات بها يحدث بشكل منفصل ، فمن المستحيل تحقيق نتيجة مثالية ، ولكن القوة التفاعلية التلقائية لا يزال المعوض يعطي تأثيرًا اقتصاديًا جيدًا جدًا. يعتمد تشغيل هذا الجهاز على خوارزميات ذكية تضمن التشغيل فور تشغيله ، وغالبًا حتى بدون إعدادات إضافية. تجعل التطورات التكنولوجية في تكنولوجيا الكمبيوتر من الممكن تحقيق اتصال موحد لجميع مراحل البنوك المكثفة من أجل تجنب الفشل المبكر لواحد أو اثنين منها. يتم أيضًا تقليل وقت الاستجابة ، وتقليل الإختناقات الإضافية من مقدار انخفاض الجهد أثناء العبور. تتميز لوحة التحكم في الطاقة الحديثة للمؤسسات بتصميم مريح مناسب يوفر الظروف للمشغل لتقييم الموقف بسرعة ، وفي حالة وقوع حادث أو عطل ، سيتلقى إشارة إنذار فورية. سعر هذه الخزانة كبير ، لكن الأمر يستحق الدفع مقابلها ، فهي تعود بالفائدة.

جهاز المعوض

معوض القدرة التفاعلية التقليدية عبارة عن خزانة معدنية ذات أبعاد قياسية مع لوحة تحكم وإدارة على اللوحة الأمامية ، وعادة ما يتم فتحها. يوجد في الجزء السفلي مجموعات من المكثفات (بطاريات). مثليرجع الموقع إلى اعتبار بسيط: القدرات الكهربائية ثقيلة جدًا ، ومن المنطقي تمامًا السعي لجعل الهيكل أكثر استقرارًا. في الجزء العلوي ، على مستوى عيون المشغل ، توجد أجهزة التحكم الضرورية ، بما في ذلك مؤشر الطور ، والذي يمكنك من خلاله الحكم على حجم عامل القدرة. هناك أيضًا مؤشرات مختلفة ، بما في ذلك مؤشرات الطوارئ ، وأدوات التحكم (تشغيل وإيقاف ، والتبديل إلى الوضع اليدوي ، وما إلى ذلك). يتم إجراء تقييم مقارنة قراءات مستشعرات القياس وتطوير إجراءات التحكم (توصيل المكثفات من التصنيف المطلوب) بواسطة دائرة تعتمد على معالج دقيق. تعمل المحركات بسرعة وبصمت ، وعادة ما تكون مبنية على الثايرستور القوي.

الحساب التقريبي للبنوك المكثفة

في المصانع الصغيرة نسبيًا ، يمكن تقدير الطاقة التفاعلية للدائرة تقريبًا من خلال عدد الأجهزة المتصلة ، مع مراعاة خصائص تحويل الطور. لذلك ، فإن المحرك الكهربائي غير المتزامن التقليدي ("العامل الجاد" الرئيسي للمصانع والمصانع) ، بحمل يساوي نصف طاقته المقدرة ، له cos يساوي 0.73 ، ومصباح فلورسنت - 0.5. معلمة تتراوح آلة اللحام بالتلامس من 0 ، 8 إلى 0.9 ، يعمل فرن القوس بجيب تمام φ يساوي 0.8. تحتوي الجداول المتاحة تقريبًا لكل مهندس طاقة رئيسي على معلومات حول جميع أنواع المعدات الصناعية تقريبًا ، ويمكن أن يكون تعويض الطاقة التفاعلية الإعداد المسبق انتهيت من استخدامها. ومع ذلك ، مثل هذه البياناتتعمل فقط كخط أساس لإجراء التعديلات عن طريق إضافة أو إزالة البنوك المكثفة.

على الصعيد الوطني

قد يكون لديك انطباع بأن الدولة قد عهدت للمصانع والمعامل والمؤسسات الصناعية الأخرى بكل الاهتمام بمعلمات شبكة الطاقة وتوحيد الحمل عليها. هذا ليس صحيحا. يتحكم نظام الطاقة في الدولة في تحول المرحلة على المستوى الوطني والإقليمي ، مباشرة عند خروج منتجها الخاص من محطات الطاقة. هناك مشكلة أخرى وهي أن تعويض المكون التفاعلي لا يتم عن طريق توصيل بنوك مكثف ، ولكن بطريقة مختلفة. لضمان جودة الطاقة المزودة للمستهلكين في اللفات الدوارة ، يتم تنظيم تيار التحيز ، وهي ليست مشكلة كبيرة في المولدات المتزامنة.