Что такое кВАр?
Основной единицей измерения мощности применительно к электрооборудованию является кВт (киловатт). Но существует и другая единица мощности, о которой знают далеко не все – кВАр.
кВАр (киловар) – единица измерения реактивной мощности (вольт-ампер реактивный – вар, киловольт-ампер реактивный – кВАр). В соответствии с требованиями Международного стандарта единиц систем измерения СИ, единица измерения реактивной мощности записывается “вар” (и, соответственно, “квар”). Однако широкораспространенным является обозначение “кВАр”. Такое обозначение обусловленно тем, что единицей измерения полной мощности по СИ является ВА. В зарубежной литературе общепринятым обозначением единицы измерения реактивной мощности является “kvar“. Единица измерения реактивной мощности приравнивается к внесистемным единицам, допустимым к применению наравне с единицами СИ.
Приемники энергии переменного тока потребляют как активную, так и реактивную мощность.
На треугольнике мощностей буквами P, Q и S обозначены активная, реактивная и полная мощности соответственно, φ – сдвиг фаз между током (I) и напряжением (U).
Значение реактивной мощности Q (кВАр) используется для определения полной мощности установки S (кВА), что на практике требуется, например, при расчете полной мощности трансформатора, питающего оборудование. Если более подробно рассмотреть треугольник мощностей, то очевидно, что компенсировав реактивную мощность, мы снизим и потребление полной мощности.
Потреблять реактивную мощность из снабжающей сети предприятиям крайне не выгодно, так как это требует увеличения сечений подводящих кабелей, повышения мощности генераторов и трансформаторов. Есть способы позволяющие получать (генерировать) её непосредственно у потребителя. Самым распространенным и эффективным способом является использование конденсаторных установок.
В зависимости от характера нагрузки на предприятиях могут применяться как не регулируемые конденсаторные установки, так и установки с автоматическим регулированием. В сетях с резко переменной нагрузкой используются установки с тиристорным управлением, которые позволяют подключать и отключать конденсаторы практически мгновенно.
Рабочим элементом любой конденсаторной установки является фазовый (косинусный) конденсатор. Основной характеристикой таких конденсаторов является мощность (кВАр), а не емкость(мкФ), как для остальных типов конденсаторов. Однако в основу функционирования как косинусных, так и обычных конденсаторов, заложены одни и те же физические принципы. Поэтому мощность косинусных конденсаторов, выраженную в кВАр, можно пересчитать в емкость, и наоборот, по таблицам соответствия или формулам пересчета.
Важным показателем эффективности энергопотребления является экономический эквивалент реактивной мощности кэ (кВт/кВАр). Он определяется как снижение потерь активной мощности к уменьшению потребления реактивной мощности.
Значения экономического эквивалента реактивной мощности
| Характеристика трансформаторов и системы электроснабжения | При максимальной нагрузке системы (кВт/кВАр) | При минимальной нагрузке системы (кВт/кВАр) |
|---|---|---|
| Трансформаторы, питающиеся непосредственно от шин станций на генераторном напряжении | 0,02 | 0,02 |
| Сетевые трансформаторы, питающиеся от электростанции на генераторном напряжении (например, трансформаторы промышленных предприятий, питающиеся от заводских или городских электростанций) | 0,07 | 0,04 |
| Понижающие трансформаторы 110-35 кВ, питающиеся от районных сетей | 0,1 | 0,06 |
| Понижающие трансформаторы 6-10 кВ, питающиеся от районных сетей | 0,15 | 0,1 |
| Понижающие трансформаторы, питающиеся от районных сетей, реактивная нагрузка которых покрывается синхронными компенсаторами | 0,05 | 0,03 |
Существуют и более «крупные» единицы измерения реактивной мощности, например мегавар (Мвар).
1 Мвар равен 1000 кВАр. В мегаварах как правило измеряется мощность специальных высоковольтных систем компенсации реактивной мощности – батарей статических конденсаторов (БСК).
Реактивной мощности измерение
Спасибо за интерес, проявленный к нашей Компании
Реактивной мощности измерение
Отправить другу
Измерение реактивной мощности осуществляется с помощью специального прибора варметра, также можно определить косвенным методом с помощью ряда приборов вольтметра, амперметра, фазометра.
Реактивная мощность — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электрооборудование изменениями энергии электромагнитного поля в цепях переменного тока:
Q = UIsin φ
Единица измерения реактивной мощности — вольт-ампер реактивный (вар).
. Реактивная мощность в электрических сетях вызывает дополнительные активные потери и падение напряжения. В электра установках специального назначения (индукционные печи) реактивная мощность значительно больше активной. Это приводит к увеличению реактивной составляющей тока и вызывает перегрузку источников электроснабжения. Для устранения перегрузок и повышения мощности коэффициента электрических установок осуществляется компенсация реактивной мощности.
НЕОБХОДИМА КОНСУЛЬТАЦИЯ?
Чтобы правильно определить необходимое значение мощности установки компенсации реактивной мощности надо произвести измерения в электросети.
Применение современных электрических измерительных приборов на микропроцессорной технике позволяет производить более точную оценку величины энергии в сети.
Анализатор качества энергии и параметров сети потребителей является универсальной измерительной системой, предназначенной для измерения, хранения в памяти и контроля электрических параметров в электросетях с низким и средним напряжением.
Измерение осуществляется в однофазных и трёхфазных сетях. Одним из главных достоинств анализатора качества энергии и параметров сети потребителей являются высокая точность измерений, компактные размеры и возможность измерения гармоник тока и напряжения в сети. Один анализатор качества энергии и параметров сети потребителей совмещает в себе 13 различных измерительных приборов: амперметр, вольтметр, ваттметр, измерители реактивной и полной мощности, коэффициента мощности cos φ, частотомер, анализатор гармоник тока и напряжения, счётчики активной, реактивной и полной потребляемой электроэнергии. Трёхфазная электронная измерительная система прибора измеряет и оцифровывает действующие значения напряжения и тока в трёхфазной сети с частотой 50/60 Гц. Прибор производит 2 измерения в течение секунды. Из полученных значений микропроцессором высчитываются электрические параметры. Максимальные, минимальные значения параметров и программные данные сохраняются в памяти. Выбранные измеряемые значения, а также данные о перебоях в сети записываются в буферную память с указанием даты и времени.
НЕОБХОДИМА КОНСУЛЬТАЦИЯ?
Возврат к списку
Статьи
Если для обеспечения надежной работы электрооборудования Вы пришли к выводу о необходимости приобретения электрогенератора (миниэлектростанции), стабилизатора напряжения или источника бесперебойного питания (UPS), перво-наперво Вам необходимо рассчитать мощность нагрузки, то есть суммарной мощности одновременно включаемого оборудования (потребителей). При этом не сведущим в электротехнике людям порой довольно сложно разобраться в указанных на оборудовании различных числах, измеряемых в Вт или ВА, и каком-то cos?. Обозначают эти величины полную и полезную мощность, которые связаны между собой посредством cos(φ).
Определение электрической мощности потребителей заключается в расчете общей полной (суммарной) электрической мощности всего подключаемого электрооборудования. Единицей измерения полной мощности выступает вольт-ампер (ВА, VA). Поскольку основная часть потребители электроэнергии является устройствами переменного тока, то для подсчета их полной мощности используется концепция реактивной и активной мощности, которая в силу малости эффектов не актуальна для использующего постоянный ток электрооборудования. Так же не следует забывать, что в момент включения оборудования с электродвигателем потребляемая мощность будет в несколько раз превышать указанное в технических характеристиках значение по причине возникновения пусковых (пиковых) токов.
Активная мощность P (active power, true power, real power) потребляется электросопротивлением устройства, поэтому употребляются также названия резистивная или омическая, и преобразуется в полезную световую, тепловую, механическую и другие виды энергии. Активная нагрузка – это осветительные и электронагревательные приборы: лампы накаливания, теплые полы, утюги, электрочайники, электроплиты и т.д. Единицей измерения активной мощности является ватт (Вт, W). Коэффициент перевода Вт в ВА в данном случае можно считать равным единице, то есть общую мощность потребителей этого типа определяют суммированием паспортных значений в ваттах. То есть, если, например, необходимо учитывать одновременную работу освещения из четырех ламп накаливания по 60 Вт и электроконвектора паспортной мощностью в 2 кВт выполняем простую операцию: 60 х 4 + 2000 = 2240 Вт или практически 2240 ВА.
Реактивная мощность Q (reactive power) – это понятие обозначает ту часть электроэнергии (реактивная составляющая), которая расходуется на создания переменных электромагнитных полей, возникающих при переходных процессах в оборудовании, имеющем в своем составе индуктивные и/или емкостные составляющие (катушки индуктивности, конденсаторы и т.п.). Реактивная мощность неизбежна при работе электродвигателей, трансформаторов и, в то же время, она не выполняет полезной работы, но создает дополнительную нагрузку на электросеть. Единицей измерения реактивной мощности является вольт-ампер реактивной мощности (ВАр, VAr). Как правило, в технических характеристиках электрооборудования с реактивной мощностью (холодильники, микроволновые печи, стиральные машины, кондиционеры, люминесцентные лампы, электроинструменты, сварочные аппараты и т.д.) указывается его активная мощность в Вт и cos? – коэффициент мощности (power factor, PF). Значение cos? указывает на ту часть потребляемой электроэнергии, которая преобразуется в активную мощность (при cos? = 0,7, например, 70% «уйдет» на выполнение полезной работы, а оставшиеся 30% составят реактивную мощность). То есть, если в техническом паспорте холодильника указана мощность 700 Вт и cos? = 0,7, то его полная мощность будет равна 750/0,6 = 1250 ВА.
Помимо активной и реактивной мощности, для оборудования, имеющего в своей конструкции электродвигатель, необходимо принимать во внимание возникающие при его запуске пусковые или пиковые токи, в несколько раз превышающие номинальное значение. Несмотря на кратковременность (от долей до нескольких секунд), они оказывают существенное влияние на работу миниэлектростанций (электрогенераторов), стабилизаторов и источников бесперебойного питания. Многие производители игнорируют этот параметр в технических характеристиках выпускаемого оборудования и его приходиться уточнять у консультанта при покупке или в сервисном центре. Измерить значение пускового тока бытовым прибором не представляется возможным, поэтому, в крайнем случае, можно использовать усредненные значения коэффициентов пускового тока (ввиду приблизительности эти величины могут не отражать реальной ситуации).
|
Оборудование |
Коэффициент пускового тока |
Оборудование |
Коэффициент пускового тока |
|
Телевизор, пылесос |
1 | Циркулярная пила | 2 |
| Компьютер | 2 | Электропила | 2 |
| СВЧ-печь | 2 | Электрорубанок | 2 |
| Стиральная машина | 3 | Болгарка (УШМ) | 2 |
| Кондиционер | 5 | Дрель/Перфоратор | 3 |
| Холодильник | 4 | Бетономешалка | 3 |
| Электромясорубка | 7 | Погружной насос | 7 |
То есть для окончательного определения электрической мощности такого потребителя, как упоминавшийся выше холодильник, необходимо полученное ранее значение 1250 ВА умножить на коэффициент пускового тока и наши скромные паспортные 700 Вт превратятся в 1250 х 4 = 5000 ВА.
Различия в коэффициентах пускового тока обусловлены условиями работы электродвигателя после момента включения. Так двигатель холодильника или погружного насоса помимо выхода на рабочие обороты должен сразу после включения начать качать соответственно хладагент или воду, поэтому сопротивление движению изначально максимально. А у дрели или пылесоса за счет холостого хода при разгоне двигателя сопротивление движению нарастает плавно.
Большие пусковые токи при включении имеют и лампы накаливания, поскольку сопротивление холодной спирали в несколько раз ниже, чем раскаленной. Коэффициент пускового тока в этом случае может равняться 5 – 13, но ввиду кратковременности (0,05 – 0,30 секунд) его можно не учитывать для нескольких ламп, но на производстве, где их количество может достигать сотен, пренебречь возникающими скачками тока уже не удастся. Для люминесцентных ламп с электронным поджигом коэффициент пускового тока равен 1,1 – 2,0.
Что это означает для доставки / потребления реактивной мощности?
Чтобы ответить на вопрос: реальная мощность потребляется цепью. Реактивная мощность передается между цепью и источником.
Реальная мощность в Вт (Р) – это полезная мощность. Что-то, что мы можем вывести из строя. Тепло, свет, механическая сила. Мощность, которая потребляется в резисторах или двигателях.
Кажущаяся мощность в VA (S) – это то, что источник помещает в цепь. Полное влияние цепи оказывает на источник.
Таким образом, коэффициент мощности является своего рода КПД = P / S для цепи. Чем ближе к 1, тем лучше.
Реактивная мощность в VAR (реактивные вольт-амперы) (Q) – это мощность, которая циркулирует между источником и нагрузкой. Мощность, которая хранится в конденсаторах или катушках индуктивности. Но это необходимо. Например, индуктивная реактивная мощность в электродвигателях формирует магнитные поля для вращения двигателя. Без этого мотор не работал бы, поэтому опасно считать, что он потрачен впустую, но это своего рода.
Конденсаторы и индукторы являются реактивными. Они хранят энергию в своих полях (электрическую и магнитную). Для 1/4 формы сигнала переменного тока мощность потребляется реактивным устройством по мере формирования поля. Но в следующей четверти волны электрическое или магнитное поле разрушается, и энергия возвращается источнику. То же самое для последних двух кварталов, но противоположной полярности.
Чтобы увидеть его анимацию, см. Цепи переменного тока серии . Он показывает все 6 последовательных цепей (R, L, C, RL, RC и RLC). Включите мгновенную мощность. Когда p положительно, источник обеспечивает мощность. Когда p отрицательно, мощность отправляется на источник.
Для R мощность потребляется. Для L или C мощность течет между источником и устройством. Для RL или RC эти два отношения объединяются. Резистор потребляет, а реактивное устройство накапливает / передает энергию источнику.
Истинное преимущество заключается в том, что в цепи находятся катушка индуктивности и конденсатор. Ведущая емкостная реактивная мощность противоположна по полярности отстающей индуктивной реактивной мощности. Конденсатор подает питание на индуктор, уменьшая реактивную мощность, которую должен обеспечить источник. Основа для коррекции коэффициента мощности.
Выберите RLC в ссылке. Обратите внимание, что источник напряжения В S В S (гипотенуза) образуется из В р В р и В L – V С В L – В С , Это меньше, чем если бы из В р В р и В L В L
Если конденсатор обеспечивает всю мощность индуктора, нагрузка становится резистивной, и P = S и pf = 1. Силовой треугольник исчезает. Требуемый ток источника меньше, что означает, что защита кабелей и цепей может быть меньше. Внутри двигателя существует неисправленный треугольник мощности с дополнительным током от конденсатора.
Ссылка показывает последовательные цепи, но любой C будет подавать питание на любой L в цепи переменного тока, уменьшая кажущуюся мощность, которую должен обеспечить источник.
Редактировать…
Давайте возьмем пример. Двигатель P = 1 кВт при отставании 0,707 пф с источником 120 В.
До коррекции коэффициента мощности: Q L = 1 кВ A R Q L знак равно 1 К В р и S 1 = 1,42 кВ S 1 знак равно 1,42 К В (пунктир) Θ 1 = 45 ° л г грамм я г Θ 1 знак равно 45 ° L грамм грамм я N грамм как у меня отстает В S В S на 45 °. я 1 = 11,8 А я 1 знак равно 11,8
Увеличьте коэффициент мощности до 0,95 с запаздыванием, добавив конденсатор параллельно нагрузке.
После факторной коррекции: P и Q L Q L все-еще существует. Конденсатор добавляет Q С = 671 В A R Q С знак равно 671 В р , Это уменьшает реактивную мощность источника, поэтому чистая реактивная мощность Q T = 329 В A R Q T знак равно 329 В р , S 2 = 1,053 кВ S 2 знак равно 1,053 К В и я 2 = 8,8 А я 2 знак равно 8,8 Экономия тока 25,8%. Все в силовом треугольнике существует, кроме S 1 S 1 ,
Конденсатор подает 671VAR ведущей реактивной мощности на запаздывающую реактивную мощность двигателя, уменьшая чистую реактивную мощность до 329VAR. Конденсатор действует как источник для индуктора (катушки двигателя).
Электрическое поле конденсатора заряжается. По мере разряда электрического поля формируется магнитное поле катушек. Когда магнитные поля разрушаются, конденсатор заряжается. Повторение. Мощность идет туда и обратно между конденсатором и индуктором.
Идеально, когда Q L = Q С Q L знак равно Q С , Силовой треугольник исчезает. S 2 = P = 1 кВ S 2 знак равно п знак равно 1 К В и я 2 = 8,33 А я 2 знак равно 8,33
Расчёт мощности генератора
Для начала вспомним школу.
Что такое электрическая мощность?
Электрическая мощность обозначается при написании формул латинской буквой Р и измеряется в ваттах Вт или на латинице W, киловаттах (кВт или kW), мегаваттах (МВт или MW) и так далее.
Электрическая мощность равна произведению напряжения и тока:
P (Вт) = U (В) * I (А)
Различают следующие виды электрической мощности, которые, соответственно, по-разному обозначаются:
Активная мощность:
Обозначение: P
Единица измерения: Вт (W)
Это мощность, отдаваемая при подключении к источнику тока (генератору) нагрузки, имеющей активное (омическое) сопротивление. Если нагрузка, имеет только активное сопротивление и не содержит реактивных сопротивлений, то активная мощность будет равна полной мощности.
Расчёт производится по формуле: P = U * I * cos φ
Примеры: лампы накаливания, нагревательные приборы и т. п.
Реактивная мощность:
Обозначение: Q
Единица измерения: вар или VAr (вольт-ампер реактивный)
Это мощность, отдаваемая при подключении к источнику тока компонента сети или нагрузки, имеющей индуктивные (электродвигатель) или ёмкостные (конденсатор) элементы.
Расчёт производится по формуле: Q = U * I * sin φ
Примеры:
Потребители, придающие нагрузке индуктивный характер: электродвигатели, сварочные трансформаторы и т.п.
Потребители, придающие нагрузке ёмкостной характер: конденсаторы в компенсаторных устройствах, конденсаторы, создающие реактивную мощность в цепи возбуждения генераторов и т.п.
Полная мощность:
Обозначение: S
Единица измерения: В·A или VA (вольт-ампер)
Полная электрическая мощность равна произведению сдвинутых по фазе напряжения и тока. Полная мощность непосредственно связана с активной и реактивной мощностями. Её расчёт производится по формуле, выражающей закон Пифагора. Полная электрическая мощность представляет собой максимальную мощность электрического тока, которая может быть выработана генератором или использована.
Расчёт производится по формуле: S = U * I или S = P + Q
Изображенный на рисунке треугольник отображает взаимосвязь между электрическими мощностями или соответствующими им напряжениями.
Теперь о расчёте мощности генератора.
Для точного определения области применения и пригодности любого электроагрегата для выполнения поставленных задач необходимо прежде всего определить суммарную мощность потребителей тока. Только таким образом можно определить, какой электроагрегат может быть использован для данных целей. При выборе необходимой мощности электроагрегата можно использовать приведённые ниже эмпирические формулы.
1. Потребители, являющиеся только активной нагрузкой (например, электронагреватели, лампы накаливания и подобные им приборы с чисто омическим сопротивлением).
Суммарную мощность можно расчитать путём простого сложения мощностей отдельных потребителей, которые могут быть подключены к генератору. В данном случае полная электрическая мощность, измеряемая в ВА или VA (Вольт-ампер) равна активной мощности, измеряемой в Вт или W (Ватт). Необходимая мощность электроагрегата определяется путём увеличения суммарной мощности подключаемых потребителей на 10% (т.е. с учётом определённых технических факторов).
Пример: Суммарная мощность потребителей * 110% = Мощность, требуемая от электроагрегата.
Если суммарная мощность всех потребителей 2000 Вт (в данном случае 2000 Вт = 2000 ВА ), то требуемая мощность электроагрегата будет: 2000 ВА * 110% = 2200ВА
2. Потребители, имеющие индуктивную составляющую мощности (компрессоры, насосы и прочие электродвигатели). Эти нагрузки потребляют очень большой ток при пуске и выходе на рабочий режим. В данном случае, сначала необходимо определить точное значение мощности одновременно подключаемых потребителей. Далее следует выбрать мощность электроагрегата.
Полная мощность такого электроагрегата должна быть не менее, чем в 3,5 раза больше суммарной мощности потребителей. В исключительных случаях она должна превышать мощность потребителей в 4—5 раз.
Пример: Суммарная мощность потребителей * 3,5 = Мощность, требуемая от электроагрегата.
Если суммарная мощность всех потребителей 2000 ВА, то требуемая мощность электроагрегата будет: 2000 ВА * 3,5 = 7000 ВА
Реактивная мощность, использование и компенсация
Еже ли ток в цепи соответствует напряжению, то это называется активной мощностью, а если ток по фазе отстает либо же опережает напряжение, это называется реактивной мощностью, которая не производит полезной работы. К примеру, если в цепи постоянного тока за какой-то промежуток времени значение средней и мгновенной мощности совпадают, то отсутствует такое понятие, как реактивная мощность. Другими словами, та мощность, которая не передалась в нагрузку, таким образом, привела к потерям на излучение, а также нагрев и есть реактивная мощность. Из этого следует, что реактивная мощность, это такая величина, которая характеризует нагрузку и измеряется она в реактивных вольт-амперах (var, вар).
Компенсация и экономия реактивной мощности
Огромным экономическим эффектом будет внедрение установок компенсирующих реактивную мощность, а по данным статистов, она составляет 12–15% от выплаты за электроэнергию в разных Российских регионах. Окупается такая установка в течение года, а что касается проектированных объектов, то эксплуатирование такой конденсаторной установки дает возможность сэкономить на стоимости кабельных линий.
Причины компенсации и экономии
1. Нагрузка на силовые трансформаторы значительно уменьшается, тем самым увеличивается их срок службы.
2. За счет уменьшения нагрузки на кабеля и проводку возможно использование кабелей с меньшим сечением.
3. У электроприемников улучшается качество электроэнергии.
4. Гасится риск штрафов за снижение cos φ.
5. В сети уменьшается уровень гармоник.
6. Снижение потребления уровня электроэнергии.
Интересное видео о реактивной мощности электродвигателей:
Выводы
При использовании установки компенсирующей реактивную мощность, можно ощутить значительные финансовые выгоды. Они также способствуют на долгое время сохранить ваше оборудование в рабочем состоянии. Размещать данную установку рекомендуется около распределительного щита, тем самым присоединение их к электросети намного упрощается.
Расчет полной мощности – Help for engineer
Расчет полной мощности
Полная мощность (S) образуется из двух составляющих:
– активная мощность (P) – выполняет полезную работу (полезная мощность), превращается в другие виды энергии (тепловая энергия: водонагреватель, утюг и т.д. являются активной нагрузкой)
– реактивная мощность (Q) – бывает индуктивная и емкостная, в зависимости от нагрузки в сети. Чаще всего дома мы используем индуктивную мощность, любой электрический прибор, где есть катушка, обмотки, является реактивной нагрузкой (электродрель, миксер, холодильник). Энергия не рассеивается на реактивных элементах, она на них за один полупериод накапливается и отдается обратно в сеть. Хотя без реактивной составляющей была бы невозможна работа многих электрических приборов, ее присутствие вызывает появление ряда негативных факторов:
| – нагрев проводников; | ||
| – влияние на сеть – добавление в нее реактивной составляющей, которая плохо сказывается в дальнейшем на потребителях. |
Конечно же между выше упомянутыми параметрами существуют зависимости. Расчет полной мощности осуществляется по следующей формуле:
где U и I – действующие значения напряжения и тока соответственно.
Активная и реактивная мощности находятся в прямой зависимости с коэффициентом мощности (cosφ):
Полная мощность дает потребителям все необходимые составляющие и рассчитывается:
На рисунке ниже (треугольник мощностей) изображена зависимость полной мощности и ее составляющих от угла cosφ, который является углом сдвига между напряжением и током.
Единицы измерений приняты немного разные, хотя смысл их остается один и тот же, полная мощность измеряется в ВА (Вольт Ампер), активная мощность в Вт (Ватт), а реактивная в ВАр (Вольт Ампер реактивный).
Недостаточно прав для комментирования
VAR, объяснение 300 слов, без уравнений или векторного анализа
Контроль выбросов угольных и ископаемых топлив
22 июня 2018 г.Обучение работе с газовыми турбинами
16 июля 2018 г.По моему опыту работы на электростанциях, операторы обычно делятся на две категории, когда дело доходит до понимания реактивной мощности (VAR): те, кто имеет нечеткое понимание, но не может его объяснить, и те, кто действительно не имеет ни малейшего представления.
Хотя это может быть немного преувеличением, поскольку, несомненно, есть много операторов электростанций, которые понимают VAR, я считаю, что одним из препятствий для тех, кто не разбирается в этой теме, является математика. При каждом обсуждении реактивной мощности неизменно возникает множество уравнений, тригонометрии, фазовых углов и других сложных математических элементов. Это может вызвать у вас головокружение, и по-прежнему остается вопрос: что такое реактивная мощность на самом деле?
Ну, я собираюсь разбить это на 300 слов без математического анализа.
Начать отсчет:
Энергетические системы переменного тока в своей работе полагаются на магнитное поле. Трансформатор, двигатель или генератор не могут работать без магнитных полей. Сам принцип работы этих устройств полностью зависит от этих магнитных полей.
Откуда берутся эти магнитные поля? Текущий поток.
Мощность, как активная, так и реактивная, состоит из вольт и ампер. Поскольку напряжение одинаково для обоих, мы можем сосредоточиться на токе.Часть общего тока приходится на мегаватты. Дополнительный ток – это ток, необходимый для создания магнитных полей. Как и в случае с мегаваттным током, этот мегаватрный ток также вырабатывается генераторами.
Вот аналогия, которую я называю аналогией с тачкой:
Рассмотрим сценарий на рисунке 1. Тачка загружена, скажем, кирпичиками из МВ. Мы хотим переместить эту нагрузку MW из точки A в точку B. Как вы знаете, чтобы переместить загруженную тачку, вы должны настроить условия для ее перемещения, т.е.е. поднимите ручки тачки.
Рисунок 1
Как показано на рисунке 2, это позволит вам переместить груз MW в точку B. Когда вы достигнете пункта назначения, вы затем опустите ручки тачки, как показано на рисунке 3.
Рисунок 2
Рисунок 3
Конечный результат: вы проделали настоящую работу, переместив груз. Однако каков был чистый результат подъема рукояток тачки в точке A и опускания их в точке B? Нуль! И все же это действие было решающим для доставки груза.
Что касается систем питания переменного тока, то часть тока, которая подается генераторами для создания магнитных полей, «исчезает», если система выключена, т.е. она не работает. Но это было обязательным условием, чтобы позволить электрическому СВЧ протекать через систему и выполнять реальную работу.
Вот и 300 слов для понимания VAR без использования уравнений. Очевидно, что в этой теме есть гораздо больше, например, коэффициент мощности, опережение по сравнению с запаздыванием и т. Д. Но для тех, кто хочет разобраться в том, что делают VAR, аналогия с тачкой должна помочь.
Скотт Хоммель
Скотт Хоммел – вице-президент и старший менеджер проектов в FCS. Проработав 10 лет в ВМС США в качестве электрика в программе по атомной энергии, Скотт провел последние 28 лет, разрабатывая процедуры, проектируя и проводя обучение для отраслей передачи и распределения и производства электроэнергии. Свяжитесь со Скоттом по адресу [email protected] для получения дополнительной информации или если у вас есть какие-либо вопросы.11.2: Истинная, реактивная и полная мощность
Реактивная мощность
Мы знаем, что реактивные нагрузки, такие как катушки индуктивности и конденсаторы, рассеивают нулевую мощность, но тот факт, что они понижают напряжение и потребляют ток, создает обманчивое впечатление, будто они на самом деле рассеивают мощность. Эта «фантомная мощность» называется реактивной мощностью , и она измеряется в единицах, называемых вольт-ампер-реактивная (ВАР), а не в ваттах.Математическим обозначением реактивной мощности является (к сожалению) заглавная буква Q.
.Истинная сила
Фактическая мощность, используемая или рассеиваемая в цепи, называется истинной мощностью и измеряется в ваттах (как всегда, обозначается заглавной буквой P).
Полная мощность
Комбинация реактивной мощности и истинной мощности называется кажущейся мощностью и представляет собой произведение напряжения и тока цепи без учета фазового угла.Полная мощность измеряется в единицах Вольт-Ампер, (ВА) и обозначается заглавной буквой S.
Расчет реактивной, истинной или полной мощности
Как правило, истинная мощность зависит от рассеивающих элементов схемы, обычно от сопротивления (R). Реактивная мощность зависит от реактивного сопротивления цепи (X). Полная мощность – это функция полного сопротивления цепи (Z). Поскольку для расчета мощности мы имеем дело со скалярными величинами, любые комплексные начальные величины, такие как напряжение, ток и импеданс, должны быть представлены их полярными величинами , а не действительными или мнимыми прямоугольными составляющими.Например, если я вычисляю истинную мощность по току и сопротивлению, я должен использовать полярную величину для тока, а не просто «реальную» или «мнимую» часть тока. Если я рассчитываю полную мощность по напряжению и импедансу, обе эти ранее комплексные величины должны быть уменьшены до их полярных величин для скалярной арифметики.
Существует несколько уравнений мощности, связывающих три типа мощности с сопротивлением, реактивным сопротивлением и импедансом (все с использованием скалярных величин):
Обратите внимание, что существует два уравнения для расчета истинной и реактивной мощности.Для расчета полной мощности доступны три уравнения, P = IE используется только для этой цели. Изучите следующие схемы и посмотрите, как эти три типа мощности взаимосвязаны: чисто резистивная нагрузка на рисунке ниже, чисто реактивная нагрузка на рисунке ниже и резистивная / реактивная нагрузка на рисунке ниже.
Только резистивная нагрузка
Истинная мощность, реактивная мощность и полная мощность для чисто резистивной нагрузки.
Только реактивная нагрузка
Истинная мощность, реактивная мощность и полная мощность для чисто реактивной нагрузки.
Активная / реактивная нагрузка
Истинная мощность, реактивная мощность и полная мощность для резистивной / реактивной нагрузки.
Треугольник власти
Эти три типа мощности – истинная, реактивная и полная – связаны друг с другом в тригонометрической форме. Мы называем это треугольником мощности : (рисунок ниже).
Треугольник мощности, связывающий кажущуюся мощность с реальной мощностью и реактивной мощностью.
Используя законы тригонометрии, мы можем найти длину любой стороны (количество любого типа мощности), учитывая длины двух других сторон или длину одной стороны и угол.
Обзор
- Мощность, рассеиваемая нагрузкой, обозначается как истинная мощность . Истинная мощность обозначается буквой P и измеряется в ваттах (Вт).
- Мощность, просто поглощаемая и возвращаемая нагрузкой из-за ее реактивных свойств, обозначается как реактивной мощности .Реактивная мощность обозначается буквой Q и измеряется в вольт-амперных реактивных единицах (ВАР).
- Полная мощность в цепи переменного тока, как рассеиваемая, так и поглощенная / возвращаемая, обозначается как кажущаяся мощность . Полная мощность обозначается буквой S и измеряется в вольт-амперах (ВА).
- Эти три типа мощности тригонометрически связаны друг с другом. В прямоугольном треугольнике P = смежная длина, Q = противоположная длина и S = длина гипотенузы.Противоположный угол равен фазовому углу импеданса цепи (Z).
Реальная, реактивная комплексная и полная мощность
Полная мощность – это векторная сумма реальной и реактивной мощности
Инженеры используют следующие термины для описания потока энергии в системе (и назначают каждому из них разные единицы, чтобы различать их):
- Реальная мощность ( P ) [Единица: Вт]
- Реактивная мощность ( Q ) [Единица: ВАР]
- Комплексная мощность ( S )
- Полная мощность (| S |) [Единица: ВА]: i.е. абсолютное значение комплексной мощности S .
P – активная мощность, Q – реактивная мощность (в данном случае отрицательная), S – комплексная мощность, а длина S – полная мощность.
Единица измерения для всех форм мощности – Вт (обозначение: Вт) . Однако этот блок обычно зарезервирован для компонента реальной мощности. Полная мощность обычно выражается в вольт-амперах (ВА), поскольку это простое произведение среднеквадратичного напряжения и действующего тока.Единице реактивной мощности присвоено специальное название «VAR» , что означает реактивная мощность вольт-ампер (поскольку поток реактивной мощности не передает полезную энергию нагрузке, ее иногда называют «безватной» мощностью). Обратите внимание, что не имеет смысла назначать одну единицу комплексной мощности, потому что это комплексное число, и поэтому она определяется как пара из двух единиц: Вт и VAR.
Понимание взаимосвязи между этими тремя величинами лежит в основе понимания энергетики.Математические отношения между ними могут быть представлены векторами или выражены с помощью комплексных чисел
(где j – мнимая единица).
Комплексное значение
S называется комплексной мощностью.Рассмотрим идеальную цепь переменного тока, состоящую из источника и обобщенной нагрузки, в которой и ток, и напряжение синусоидальны. Если нагрузка является чисто резистивной, две величины меняют полярность одновременно, направление потока энергии не меняется, и течет только реальная мощность.Если нагрузка чисто реактивная, то напряжение и ток сдвинуты по фазе на 90 градусов и нет полезного потока мощности. Эта энергия, текущая вперед и назад, известна как реактивная мощность.
Если конденсатор и катушка индуктивности размещены параллельно, то токи, протекающие через катушку индуктивности и конденсатор, противоположны и имеют тенденцию уравновешиваться, а не складываться. Обычно считается, что конденсаторы генерируют реактивную мощность, а катушки индуктивности – ее потребляют. Это основной механизм управления коэффициентом мощности при передаче электроэнергии; конденсаторы (или катушки индуктивности) вставляются в цепь, чтобы частично нейтрализовать реактивную мощность нагрузки.Практическая нагрузка будет иметь резистивную, индуктивную и емкостную части, поэтому в нагрузку будет поступать как реальная, так и реактивная мощность.
Полная мощность – это произведение напряжения и тока. Полная мощность удобна для определения размеров оборудования или проводки. Однако сложение полной мощности для двух нагрузок не даст точной полной полной мощности, если они не имеют одинакового смещения между током и напряжением.
Коэффициент мощности:
Коэффициент мощности измеряет эффективность системы питания переменного тока.Коэффициент мощности – это реальная мощность на единицу полной мощности. (pf = Wh / VAh) Коэффициент мощности, равный единице, является идеальным, а 99% – хорошим. Если формы сигналов являются чисто синусоидальными, коэффициент мощности представляет собой косинус фазового угла (f) между формами синусоидальных сигналов тока и напряжения. По этой причине в технических паспортах оборудования и паспортных табличках коэффициент мощности часто сокращается до «cosf».
Коэффициент мощности равен 1, когда напряжение и ток совпадают по фазе, и равен нулю, когда ток опережает или отстает от напряжения на 90 градусов.Коэффициенты мощности обычно указываются как «опережающие» или «запаздывающие», чтобы показать знак фазового угла, где опережение указывает на отрицательный знак. Для двух систем, передающих одинаковое количество реальной мощности, система с более низким коэффициентом мощности будет иметь более высокие циркулирующие токи из-за энергии, которая возвращается к источнику из накопителя энергии в нагрузке. Эти более высокие токи в практической системе приведут к более высоким потерям и уменьшат общую эффективность передачи. Схема с более низким коэффициентом мощности будет иметь более высокую кажущуюся мощность и более высокие потери при том же количестве передаваемой реальной мощности.
Чисто емкостные цепи вызывают реактивную мощность, при этом форма волны тока опережает волну напряжения на 90 градусов, в то время как чисто индуктивные цепи вызывают реактивную мощность, при этом форма волны тока отстает от формы волны напряжения на 90 градусов. В результате емкостные и индуктивные элементы схемы имеют тенденцию компенсировать друг друга.
Поток реактивной мощности:
При передаче и распределении энергии значительные усилия прилагаются для управления потоком реактивной мощности. Обычно это делается автоматически путем включения и выключения катушек индуктивности или конденсаторных батарей, регулировки возбуждения генератора и другими способами.Розничные продавцы электроэнергии могут использовать счетчики электроэнергии, измеряющие реактивную мощность, для финансового наказания потребителей с нагрузками с низким коэффициентом мощности. Это особенно актуально для клиентов, работающих с высокоиндуктивными нагрузками, такими как двигатели на водонасосных станциях.
Интеллектуальная батарея:
Выходной ток зависит от состояния батареи. Интеллектуальное зарядное устройство может контролировать напряжение, температуру и / или время зарядки аккумулятора, чтобы определить оптимальный ток заряда в этот момент.Зарядка прекращается, когда комбинация напряжения, температуры и / или времени показывает, что аккумулятор полностью заряжен.
Для никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов напряжение на аккумуляторе медленно увеличивается во время процесса зарядки, пока аккумулятор не будет полностью заряжен. После этого напряжение уменьшается до , что указывает интеллектуальному зарядному устройству, что аккумулятор полностью заряжен. Такие зарядные устройства часто обозначаются как зарядное устройство? V или «дельта-V», что указывает на то, что они контролируют изменение напряжения.
Типичное интеллектуальное зарядное устройство быстро заряжает аккумулятор примерно до 85% от его максимальной емкости менее чем за час, а затем переключается на непрерывную зарядку, которая занимает несколько часов, чтобы полностью зарядить аккумулятор.Вольт-ампер:
Вольт-ампер в электрических терминах означает количество полной мощности в цепи переменного тока, равное току в один ампер при ЭДС одного вольт. Это эквивалент ватт для безреактивных цепей.- 10 кВ · A = мощность 10 000 ватт (где префикс SI k равен килограммам)
- 10 МВ · A = мощность 10 000 000 ватт (где M равно мега)
В то время как вольт-ампер и ватт эквивалентны по размерам могут найти продукты, рассчитанные как в ВА, так и в ваттах с разными числами.Это обычная практика для ИБП (источников бесперебойного питания). Номинальная мощность в ВА – это кажущаяся мощность, которую ИБП способен производить, а номинальная мощность в ваттах – это реальная мощность (или истинная мощность), которую он способен производить, в отличие от реактивной мощности. Реактивная мощность возникает из-за влияния емкости и индуктивности компонентов нагрузки, питаемой от цепи переменного тока. В чисто резистивной нагрузке (например, лампы накаливания) кажущаяся мощность равна истинной мощности, а количество используемых ВА и ватт будет эквивалентным.Однако в более сложных нагрузках, таких как компьютеры (для питания которых предназначены ИБП), полная потребляемая мощность (ВА) будет больше, чем истинная потребляемая мощность (Вт). Отношение этих двух величин называется коэффициентом мощности.
Калькулятор степенного треугольника
Треугольник мощности показывает соотношение между реактивной, активной и полной мощностью в цепи переменного тока.
Важные термины
- Реальная мощность (P) – Измеряется в ваттах, определяет мощность, потребляемую резистивной частью цепи.Также известная как истинная или активная мощность, выполняет реальную работу в электрической цепи.
- Реактивная мощность (Q) – Измеренная в ВАХ мощность, потребляемая в цепи переменного тока, которая не выполняет никакой полезной работы, вызванной индукторами и конденсаторами. Реактивная мощность противодействует действию реальной мощности, забирая мощность из цепи для использования в магнитных полях.
- Полная мощность (S) – произведение среднеквадратичного напряжения и действующего тока, протекающего в цепи, содержит активную и реактивную мощность.
- Коэффициент мощности (q) – Отношение реальной мощности (P) к полной мощности (S), обычно выражаемое в виде десятичного или процентного значения. Коэффициент мощности определяет фазовый угол между сигналами тока и напряжения. Чем больше фазовый угол, тем больше реактивная мощность.
Важные формулы
- Реальная мощность (P) = VIcosq, Вт (Вт)
- Реактивная мощность (Q) = VIsinq, Вольт-амперы, реактивная (VAr)
- Полная мощность (S) = VI, Вольт-амперы (ВА)
- Коэффициент мощности (q) = P / S
- ВА = Вт / cosq
- VA = VAR / sinq
- VAR = VA * sinq
- VAR = W * tanq
- Вт = ВА * cosq
- Вт = VAR / tanq
- Sin (q) = Противоположно / Гипотенуза = Q / S = VAr / VA
- Cos (q) = Соседний / Гипотенуза = P / S = Вт / ВА = коэффициент мощности, p.f.
- Желто-коричневый (q) = Напротив / Соседний = Q / P = VAr / W
Дополнительная литература
Комментарии
Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы комментировать.Калькулятор коэффициента мощности
Этот калькулятор коэффициента мощности представляет собой удобный инструмент для анализа переменного тока, протекающего в электрических цепях. Вы, наверное, уже знаете, что вы можете смоделировать постоянный ток (DC) с помощью закона Ома.В случае с переменным током эта задача не так проста, поскольку такие цепи содержат как активную, так и реактивную мощность.
Этот калькулятор поможет вам не только узнать, каковы значения различных типов мощности в цепи, но также предоставит вам формулу коэффициента мощности, которая выражает соотношение между реальной и полной мощностью.
Активная, реактивная и полная мощность
Если вы хотите понять, что такое коэффициент мощности, вам сначала необходимо более глубокое понимание его компонентов: реальной, реактивной и полной мощности.
Активная мощность (также называемая истинной или активной мощностью), обозначаемая как P , выполняет реальную работу в электрической цепи и рассеивается на резисторах. Это единственная форма мощности, которая появляется в цепи постоянного тока. В цепи переменного тока значения тока и напряжения не фиксированы – они изменяются синусоидально. Если между этими двумя значениями отсутствует фазовый сдвиг , то вся переданная мощность активна. Эта мощность измеряется в Вт .
Реактивная мощность , обозначенная как Q , передается, когда ток и напряжение сдвинуты по фазе на 90 градусов. В таком случае чистая энергия, передаваемая в цепи переменного тока, равна нулю, и реальная мощность не рассеивается. Реактивная мощность никогда не появляется в цепях постоянного тока; в цепях переменного тока он связан с реактивным сопротивлением, создаваемым катушками индуктивности и конденсаторами. Оно измеряется в вольт-ампер-реактивном режиме (ВАр).
Полная мощность , обозначаемая как S , представляет собой комбинацию реальной и реактивной мощностей.Это произведение среднеквадратичных (среднеквадратичных) значений напряжения и тока в цепи без учета влияния фазового угла. Это также векторная сумма P и Q. Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА).
Треугольник силы
Поскольку полную мощность можно найти путем векторного сложения реальной и реактивной мощности, вы можете использовать графический метод для представления этих трех значений в форме треугольника, который называется треугольником мощности .
Каждая сторона треугольника представляет собой одну из трех форм мощности, передаваемых в цепи переменного тока. Катеты прямоугольного треугольника представляют собой активную и реактивную мощность, а гипотенуза – полную мощность.
Одним из последствий использования треугольника степеней является то, что вы можете легко установить математическую связь между тремя значениями с помощью теоремы Пифагора:
S² = P² + Q²
Кроме того, угол между реальной мощностью и полной мощностью, обозначенный как ϕ , представляет собой полное сопротивление , фазовый угол .
Формула коэффициента мощности
Коэффициент мощности – это соотношение между реальной и полной мощностью в цепи. Если реактивной мощности нет, то коэффициент мощности равен 1. Если, наоборот, активная мощность равна нулю, то полная мощность также равна 0.
Формула коэффициента мощности:
коэффициент мощности = P / S
Например, коэффициент мощности 0,87 означает, что 87% тока, подаваемого в цепь, выполняет реальную работу.Остальная мощность, а точнее 13%, должна быть предоставлена для компенсации реактивной мощности.
Как рассчитать коэффициент мощности?
Коэффициент мощности также можно рассчитать с помощью треугольника мощности. Используя принципы тригонометрии, вы можете записать это как
P / S = cos φ
Поскольку коэффициент мощности равен отношению между реальной и полной мощностью,
коэффициент мощности = cos φ
Это означает, что зная только одно из трех значений – действительную, реактивную или полную мощность – и коэффициент мощности или фазовый угол, вы можете быстро вычислить остальные из этих значений, которые определяют цепь переменного тока.Конечно, вместо того, чтобы вычислять числа вручную, вы можете просто использовать этот калькулятор коэффициента мощности! 🙂
Сопротивление, реактивное сопротивление и импеданс
Три основных компонента цепи переменного тока – это резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности. Вы можете использовать этот калькулятор коэффициента мощности не только для описания мощности, передаваемой через каждый из этих компонентов, но и для определения того, что происходит, когда через них проходит электрический ток, а именно, каким сопротивлением, реактивным сопротивлением и импедансом обладают такие элементы.
Сопротивление , обозначенное как R и выраженное в омах (Ом), является мерой того, насколько проводник (особенно резистор) снижает электрический ток I , протекающий через него. Это значение напрямую связано с реальной мощностью, протекающей в цепи переменного тока. Это соотношение можно записать как
P = I²R.Реактивное сопротивление , обозначенное как X и также измеренное в омах (Ом), представляет собой инерцию, которая препятствует движению электронов в компоненте схемы.Он присутствует в основном в конденсаторах и катушках индуктивности. Если вы пропустите переменный ток через компонент с высоким реактивным сопротивлением, падение напряжения будет не совпадать по фазе с током на 90 градусов. Реактивное сопротивление связано с реактивной мощностью уравнением
Q = I²X.Импеданс , обозначенный Z и измеренный в омах (Ом), является эквивалентом сопротивления в цепях постоянного тока по переменному току. Он присутствует во всех компонентах всех электрических цепей. Его можно рассчитать путем векторного сложения сопротивления (см. Ниже) и реактивного сопротивления или по формуле
S = I²Z.
Соотношение между сопротивлением, реактивным сопротивлением и импедансом аналогично треугольнику мощности:
Z² = R² + X²
Идеальные резисторы имеют ненулевое сопротивление, но нулевое реактивное сопротивление. Идеальные катушки индуктивности или конденсаторы имеют нулевое сопротивление, но ненулевое реактивное сопротивление. Все компоненты электрической цепи обладают некоторым сопротивлением.
Управление реактивной мощностью на крупных промышленных объектах
21 августа 2013 г., Опубликовано в статьях: Energize
, Джон Райт-Смит, AMSC
Большой и постоянно растущий сегмент проблем с напряжением возникает из-за больших индуктивных промышленных нагрузок, подключенных к энергосистеме общего пользования.Большие двигатели, используемые в горнодобывающей промышленности и тяжелой промышленности, могут сместить коэффициент мощности энергосистемы общего пользования от желаемого единичного уровня, снижая эффективность и безопасность энергосистемы.
Индуктивные нагрузки часто работают прерывисто и циклически, поэтому регулирование напряжения и компенсация реактивной мощности необходимы для реагирования на изменяющуюся нагрузку на систему. Выбирая подходящую систему statcom, можно поддерживать линейное напряжение, коэффициент мощности и переменную мощность в пределах точных параметров.Идеальная система будет способна точно управлять переменными токами, необходимыми для регулирования напряжения, и быстро доводить напряжение до приемлемого уровня со скоростью в несколько линейных циклов переменного тока.
Управление реактивной мощностью
Качество электроэнергии на крупных промышленных объектах, где стабильность напряжения является ключевым критерием, имеет важное значение для надежной работы больших трехфазных двигателей и для предотвращения неблагоприятных условий, таких как обесточивание, от воздействия соседних потребителей. Технически «качество» электроэнергии на крупной промышленной площадке зависит от того, насколько точно регулируется реактивная мощность.Коэффициент мощности, фазовый угол и переменные – все это типичные показатели, но управление переменными параметрами является первостепенной мерой. В частности, вары «требуются» или «потребляются» для индукции магнитного поля на роторах асинхронных двигателей, обычно используемых на крупных промышленных объектах, и для увеличения или уменьшения напряжения через трансформаторы, используемые для распределения мощности переменного тока. Поддержание напряжений с помощью управления переменным током является очень важным элементом соблюдения требований энергосистемы и помогает предотвратить механические и электрические повреждения оборудования крупных промышленных предприятий.
Решения Dynamic var
Решения с динамической компенсацией реактивной мощности (d-var) классифицируются как статические компенсаторы или «statcoms», подмножество более крупного семейства «гибких систем передачи переменного тока» (FACTS) силовых электронных решений для электрических сетей переменного тока. Решения Statcom способны обнаруживать и мгновенно компенсировать нарушения напряжения, динамически подавая опережающую или запаздывающую реактивную мощность либо в сеть, либо на промышленный объект. Одним из ключевых преимуществ размещаемых на местах решений statcom является устранение необходимости модернизации линий электропередачи для уменьшения сбоев в электроснабжении, которые в противном случае могли бы возникнуть от промышленных потребителей.Решения Statcom могут устранить эти расходы на модернизацию, сократить время выполнения проекта и часто уменьшить размеры трансформатора на месте.
Полевое применение систем d-var
AMSC развернула системы d-var по всему миру. Системы D-var популярны в горнодобывающей промышленности, на объектах сжиженного природного газа и ветряных электростанциях. Например, рудник OZ Minerals Prominent Hill, открытый в Южной Австралии в 2009 году, стал образцом высокого качества электроэнергии благодаря установке системы d-var компании.На обогатительной фабрике OZ Minerals используется мощное дробильное, измельчающее и флотационное оборудование. Пиковая потребность станции может достигать 35 МВт. В связи с большими индивидуальными нагрузками на двигатели на заводе и характеристиками местной сети компания OZ Minerals провела электротехнические исследования для определения потребностей в усилении сети и качестве электроэнергии. Их поиск в конечном итоге привел к установке системы d-var. В ожидании ожидаемой нагрузки на руднике 35 МВт, были проведены исследования системного планирования локальной сети.Эти исследования подтвердили необходимость дополнительной установившейся реактивной поддержки на шине Prominent Hill 11 кВ, обслуживающей шахту, сверх того, что требуется для коррекции единичного коэффициента мощности для больших нагрузок двигателя.
Исследования потока нагрузки показали вероятные последствия нормальных запусков двигателя мельницы без компенсации. В шахте используются два комплекта двигателей для шаровой мельницы и мельницы провисания. Каждый запуск мельницы включает два двигателя мощностью 6 МВт, которые потребляют максимум 130% номинального тока полной нагрузки в течение до 20 с. Две мельницы обычно запускаются с интервалом примерно в 30 минут.Запуск таких больших двигателей может привести к падению напряжения на шине 11 кВ до 84% от номинального, достаточно низкого, чтобы вызвать потерю нагрузки при отключении из-за пониженного напряжения, а также к недопустимым провалам напряжения в магистрали линии электропередачи 132 кВ. в области. Результирующее снижение мощности и крутящего момента двигателей мельницы ясно подтвердило необходимость динамической реактивной поддержки для смягчения падения напряжения во время пуска мельницы.
Система d-var, установленная на руднике, была рассчитана на поддержание коэффициента мощности нагрузки 11 кВ примерно на единицу и ограничение скачка напряжения во время пуска каждого комплекта из двух двигателей мощностью 6 МВт максимум до 5%.К тому же все это нужно было сделать с минимальными затратами. После того, как было принято решение о планировании установки системы d-var, время на установку системы было минимальным. Через несколько месяцев после принятия решения OZ Minerals, система была запущена и запущена до официального запуска завода в мае 2009 года.
Система, используемая OZ Minerals, обеспечивает непрерывную реактивную мощность, регулирует каждую фазу индивидуально и выдерживает перегрузки. Решение, использующее программное обеспечение для управления и мониторинга, теперь хорошо задокументировано своей способностью обнаруживать и компенсировать нарушения напряжения путем подачи опережающей или запаздывающей реактивной мощности.Это решение снижает быстрые колебания напряжения и обеспечивает поддержку напряжения после сбоя, чтобы уменьшить любую тенденцию к падению напряжения, в дополнение к действию в качестве устройства поддержки быстрого переходного напряжения. Благодаря интеграции выхода d-var устройства компенсации реактивной мощности с конденсаторной батареей с механической коммутацией, эта система представляет собой очень экономичную альтернативу статической системе var и одинаково эффективна при решении общих проблем передающей сети, таких как нестабильность напряжения. Кроме того, система d-var не производит существенных гармоник, как традиционная статическая система var, что еще больше упрощает установку.Когда не выполняется помощь при запуске двигателя, система регулирует коэффициент мощности шахтной нагрузки 11 кВ до единицы, используя часть d-var и переключая батареи конденсаторов подстанции 11 кВ.
Заключение
При установке в точке подключения нагрузки система d-var будет поддерживать и стабилизировать напряжение, обеспечивая превосходное качество электроэнергии. Проблемы нестабильности напряжения, вызванные запуском больших приводов, двигателей, измельчителей и дробилок металла или работающими лесопилками, насосными или трубопроводными станциями, верфями, угольными шахтами, заводами по производству кормов или другими аналогичными процессами с высокой мощностью, можно легко и экономично исправить.Продукт отличается модульной конструкцией, отличной способностью к кратковременным перегрузкам, координацией с механически или электронно переключаемыми батареями шунтирующих конденсаторов или реакторов, а также сложной, гибкой и адаптируемой системой управления.
Свяжитесь с Дэном Гурвицем, Broadwing Industries, тел. 011 440-1945, [email protected]
Статьи по теме
– что это означает для реактивной мощности, которая должна быть доставлена / потреблена?
Чтобы ответить на вопрос: Реальная мощность потребляется цепью.Реактивная мощность передается между цепью и источником.
Реальная мощность в Вт (П) – это полезная мощность. Что-то, что мы можем выйти из строя. Тепло, свет, механическая сила. Мощность, потребляемая резисторами или двигателями.
Полная мощность в ВА (S) – это мощность, которую источник вводит в цепь. Полное влияние схемы на источник.
Таким образом, коэффициент мощности – это своего рода КПД схемы pf = P / S. Чем ближе к 1, тем лучше.
Реактивная мощность в VAR (вольт-ампер, реактивная) (Q) – это мощность, которая циркулирует между источником и нагрузкой.Мощность, которая хранится в конденсаторах или катушках индуктивности. Но это нужно. Например, индуктивная реактивная мощность в электродвигателях формирует магнитные поля, вращающие двигатель. Без него двигатель не работал бы, поэтому опасно считать, что он потрачен впустую, но это вроде как.
Конденсаторы и катушки индуктивности реактивные. Они хранят энергию в своих полях (электрическом и магнитном). Для 1/4 формы волны переменного тока мощность потребляется реактивным устройством по мере формирования поля. Но в следующей четверти волны электрическое или магнитное поле схлопывается, и энергия возвращается к источнику.То же самое для последних двух кварталов, но с противоположной полярностью.
Чтобы увидеть это в анимации, см. Цепи переменного тока серии. Он показывает все 6 последовательных цепей (R, L, C, RL, RC и RLC). Включите мгновенное питание. Когда p положительно, источник обеспечивает питание. Когда p отрицательно, на источник подается питание.
Для R потребляется мощность. Для L или C мощность течет между источником и устройством. Для RL или RC эти два отношения объединены. Резистор потребляет, а реактивное устройство сохраняет / отправляет энергию источнику.
Истинное преимущество – когда в цепи включены индуктор И конденсатор. Опережающая емкостная реактивная мощность противоположна полярности отстающей индуктивной реактивной мощности. Конденсатор подает питание на катушку индуктивности, уменьшая реактивную мощность, которую должен обеспечивать источник. Основа для коррекции коэффициента мощности.
Выберите RLC в справочнике. Обратите внимание, что напряжение источника \ $ V_S \ $ (гипотенозное) формируется из \ $ V_R \ $ и \ $ V_L – V_C \ $. Это меньше, чем если бы образовано из \ $ V_R \ $ и \ $ V_L \ $
.Если конденсатор обеспечивает всю мощность катушки индуктивности, нагрузка становится резистивной и P = S и pf = 1.Треугольник власти исчезнет. Требуемый ток источника меньше, что означает, что кабели и защита цепи могут быть меньше. Внутри двигателя существует неисправленный треугольник мощности с дополнительным током, исходящим от конденсатора.
Ссылка показывает последовательные цепи, но любой C будет подавать питание на любой L в цепи переменного тока, уменьшая полную мощность, которую должен обеспечить источник.
Редактировать…
Возьмем пример. P = двигатель мощностью 1 кВт при отставании 0,707 пФ с источником 120 В.
До коррекции коэффициента мощности: \ $ Q_L = 1 кВАр \ $ и \ $ S_1 = 1,42 кВА \ $ (пунктирная линия) \ $ Θ_1 = отставание на 45 ° \ $, как в I, отставание \ $ V_S \ $ на 45 °. \ $ I_1 = 11,8А \
$Увеличьте коэффициент мощности до 0,95, добавив конденсатор параллельно нагрузке.
После коррекции фактора: P и \ $ Q_L \ $ все еще существуют. Конденсатор добавляет \ $ Q_C = 671VAR \ $. Это уменьшает реактивную мощность, которую должен обеспечивать источник, поэтому чистая реактивная мощность составляет \ $ Q_T = 329VAR \ $. \ $ S_2 = 1,053 кВА \ $ и \ $ I_2 = 8,8 А \ $ A 25.Экономия тока 8%. В треугольнике мощности существует все, кроме \ $ S_1 \ $.
Конденсатор подает 671 ВАр опережающей реактивной мощности к отстающей реактивной мощности двигателя, уменьшая чистую реактивную мощность до 329 ВАр. Конденсатор действует как источник для индуктора (катушек двигателя).
Электрическое поле заряда конденсатора. По мере разряда электрического поля формируются магнитные поля катушек. Когда магнитные поля разрушаются, конденсатор заряжается. Повторить. Мощность передается между конденсатором и катушкой индуктивности.
Идеально, когда \ $ Q_L = Q_C \ $. Треугольник мощности исчезнет. \ $ S_2 = P = 1кВА \ $ и \ $ I_2 = 8,33A \ $
.