Hvað er hvarfaflsjöfnun og hvernig er bótafjárhæðin reiknuð út?

Í daglegu starfi, lendir þú oft í þessari spurningu: Afkastageta spennubreyta er mæld í kílóvoltum-amperum (kVA), úttakskraftur mótora í kílóvöttum (kW) og afl þéttauppbótar í vars eða kílóvarum (var). Af hverju eru þrjú mismunandi hugtök fyrir einingar sem allar tákna raforku?

Þetta leiðir okkur að efninu sem við munum ræða í dag: eðlislægt samband á milli hvarfafls (eining: var eða kvar), virks afls (eining: W eða kW), sýnilegs afls (eining: VA eða kVA) og aflsstuðs.

 

I. Í raforkukerfinu er hægt að flokka raforkuna sem uppspretta gefur til álagsins í tvær gerðir: virkt afl og hvarfkraft.

(1) Hvarfkraftur (Q):
Mörg raftæki starfa á grundvelli rafsegulsviðslögunar, svo sem dreifispenna og mótora. Mótorar krefjast stofnunar og viðhalds á snúnings segulsviði til að knýja snúninginn, sem aftur knýr vélræna hreyfingu. Segulsvið snúningsins í mótor er myndað með því að draga hvarfkraft frá aflgjafanum.
Transformers þurfa einnig hvarfkraft til að mynda segulsvið í aðalvindunni og framkalla spennu í aukavindunni. Þess vegna, án hvarfafls, myndu mótorar ekki snúast, spennar gætu ekki umbreytt spennu og AC tengiliðir myndu ekki tengjast. Rafalar geta framleitt hvarfkraft, og þéttar geta veitt hvarfkrafti-þetta er grundvöllur endurvirkrar orkuuppbótar.

(2) Virk afl (P):
Virk afl vísar til þess hluta raforku sem hægt er að breyta beint í aðra orku og neyta. Til dæmis breytir mótor raforku í vélræna orku. Án þess að huga að skilvirkni getur 11 kW mótor umbreytt 11 kWst af raforku í jafnmikið magn af vélrænni orku á klukkustund. 100 W glóandi lampi breytir 0,1 kWst af raforku í ljósorku á klukkustund. Á sama hátt breytir 1 kW hitari 1 kWst af raforku í varmaorku á klukkustund. Virk afl er raforku sem hægt er að umbreyta beint í aðra orku.

(3) Augljós máttur (S):
Í vissum skilningi er sýnilegt afl samsetning virks afls (P) og hvarfkrafts (Q). Fyrir aflgjafa samanstendur sýnilegt afl bæði af virku og hvarfgjarna afli. Til dæmis inniheldur aflið sem spennir veitir bæði virka og hvarfgjarna íhluti, þess vegna er afkastageta spenni gefin upp í sýnilegu afli, mælt í kílóvoltum -amperum (kVA).

 

II. Sambandið milli virks afls, hvarfkrafts og sýnilegs krafts

Til að útskýra sambandið á milli þessara þriggja verðum við fyrst að skilja hver aflþátturinn er.

Í AC hringrás er kósínus fasamunarins (Φ) milli spennu og straums kallaður aflstuðull, táknaður cosΦ. Tölulega séð er aflsstuðullinn hlutfall virks afls og sýnilegs afls, þ.e. cosΦ=P/S.

 

 

(1) Hvað nákvæmlega er hvarfkraftur?

Byggt á samböndunum sem sýnd eru með aflþríhyrningi, spennuþríhyrningi og viðnámsþríhyrningi, er einfaldlega hægt að skilja hvarfaflið á hagnýtan hátt sem hér segir:
Í rafrásinni eyða eingöngu viðnámshlutirvirkt afl (P), á meðan inductive íhlutir (eins og reactor spólur, spenni vafningar og mótor statorar eða snúningar) eyðahvarfkraftur (Q). Aftur á móti veita rafrýmd íhlutir hvarfkraft (Q) - til dæmis, þétta og samstillta rafala. (Athugið: Þegar samstilltur rafall er í gangi, hegða vafningar hans sér rafrýmd, sem þýðir að hann gefur bæði virkt afl og hvarfkraft.)

Þannig er einföld samantekt:
Inductive eða rafrýmd íhlutir eru neytendur og veitendur hvarfkrafts.

(2) Hver eru neikvæð áhrif hvarfkrafts?

Dregur úr virku afli rafala
Þetta er vegna þess að heildargeta (þ.e. sýnilegt afl S) rafala er fast. Ef of mikið hvarfaflið Q er gefið mun virka aflið P minnka að sama skapi; annars gæti rafallinn ofhlaðinn.

Dregur úr aflgjafagetu flutnings- og dreifibúnaðar
Rökin eru þau sömu og fyrir rafala.

Eykur línuspennutap
Þegar hvarfstraumshlutinn í hringrásinni eykst eykst heildarstraumurinn einnig. Spennufallið (δU=IZ) er í réttu hlutfalli við strauminn. Stærri spennufall krefst þess að auka þversniðsflatarmál leiðaranna, sem leiðir til hærri fjárfestingarkostnaðar.

 

(3) Ávinningurinn af hvarfkrafti

Mörg raftæki starfa á grundvelli rafsegulsviðslögunar, svo sem dreifispenna og mótora.

Mótorar krefjast stofnunar og viðhalds á snúnings segulsviði til að knýja snúninginn, sem aftur knýr vélræna hreyfingu. Segulsvið snúningsins í mótor er myndað með því að draga hvarfkraft frá aflgjafanum.

Að sama skapi þurfa spennar viðbragðsafl til að búa til segulsvið í aðalvindunni og framkalla þannig spennu í aukavindunni.

Þess vegna, án hvarfkrafts:

Mótorar myndu ekki snúast,

Transformerar gátu ekki umbreytt spennu,

AC tengiliðir myndu ekki tengjast.

Af þessu er ljóst að hvarfkraftur gegnir aukahlutverki við umbreytingu og umbreytingu raforku. Án hvarfkrafts er ekki hægt að koma á segulsviði og ekki er hægt að breyta raforku í vélræna orku.

 

III. Hvernig á að framkvæma viðbragðsstyrksbætur og reikna út bótaupphæðina?

Hér að ofan höfum við greint hlutverk og galla hvarfkrafts saman. Helstu gallarnir eru: Í fyrsta lagi eykur það afkastagetu spennubreyta og þversniðsflatarmál leiðara, sem óbeint hækkar verkefniskostnað; í öðru lagi, eftir rekstur, má aflstuðullinn ekki fara niður fyrir 0,9, annars mun rafveitan sekta.

Þess vegna, við verkfræðihönnun, verðum við að íhuga þetta mál að fullu. Í aflgjafakerfum án rafala eru samhliða þéttar venjulega notaðir til að bæta aflstuðul tengivirkja. Meginreglan er að útvega hvarfkraft á staðnum og útiloka þörfina á að draga hvarfkraft frá netinu. Þessi nálgun dregur ekki aðeins úr nauðsynlegri afkastagetu spennubreyta heldur bætir einnig aflstuðulinn á mælihliðinni.

 

(1) Val á þétta bótaaðferðum

1.Þegar shunt aflþéttir eru notaðir sem gervi hvarfaflsjöfnunartæki, til að lágmarka línutap og spennufall, ætti bætur að vera í jafnvægi á staðnum. Þetta þýðir að viðbragðsafl í lágspennuhlutum ætti að vera bætt upp með lágspennuþéttum en viðbragðsafl í háspennuhlutum ætti að vera bætt upp með háspennuþéttum.

Ef það er ekkert há-spennuálag ætti ekki að setja upp shunt þétta tæki á háspennuhliðinni.

Þegar staðbundin einstaklingsuppbót er framkvæmd fyrir mótor-knúinn búnað ætti málstraumur jöfnunarþéttans ekki að fara yfir 0,9 sinnum örvunarstraum mótorsins.

Við útreikninga á rafálagi ætti að vera með uppbætt hvarfaflið.

2.Rofihamur fyrir bótaþéttabanka er skipt í handvirkt og sjálfvirkt.

Handvirk skipting er hentug fyrir þéttabanka sem jafna upp grunnviðbragðsafli með-lágspennu, sem og háspennuþéttabanka með stöðugri hvarfaflsþörf og sjaldgæfum skiptum.

Til að forðast of-uppbót eða of mikla spennu við léttar álag, sem gæti skemmt ákveðinn rafbúnað, er mælt með sjálfvirkri skiptingu.

Ef áhrif sjálfvirkrar uppbótartækja fyrir há{- og lágspennu- eru svipuð, ætti að velja sjálfvirkan uppbótabúnað fyrir lág-spennu.

3.Stjórnunaraðferðir fyrir sjálfvirka viðbragðsafljöfnun:

Fyrir bætur sem miða fyrst og fremst að orkusparnaði er hægt að nota færibreytur eins og hvarfkraft til að stjórna.

Fyrir höggálag, kraftmikið-breytilegt álag og þriggja-ójafnvægi álag, er hægt að nota tyristora (rafræna rofa) til að stjórna, tryggja hnökralausa notkun án innblástursstrauma, veita góða kraftmikla afköst og gera fasa-aðgreinda stjórn fyrir þriggja- jafnvægisáhrif.

4.Þegar þú flokkar þétta ætti að tryggja samhæfni við tæknilegar breytur stuðningsbúnaðar. Leyfilegt svið spennufráviks verður að vera uppfyllt og leitast skal við að fækka hópum en auka afkastagetu hvers hóps á viðeigandi hátt.

Skipting á hópþéttum ætti ekki að valda ómun.

5.Há-þéttabankar ættu helst að vera tengdir í röð við hæfilega stóra kjarnaofna, en lágspennuþéttabankar ættu að auka rofagetu með því að nota sérstaka rofasnertibúnað eða tyristora til að draga úr innrásarstraumum við skiptingu.

Á línum sem verða fyrir verulegum áhrifum af harmonikum frá rafbúnaði ættu kjarnakljúfar að vera tengdir í röð við þéttabakkana.

 

(2) Útreikningur á bótagetu þétta

 

Markmiðið er að ákvarða nauðsynlegan hvarfkraft Qc (kvar) til