정현파 전류 회로의 역률 증가
대부분의 현대 전기 에너지 소비자는 전류가 소스 전압보다 뒤처지는 부하의 유도 특성을 가지고 있습니다. 따라서 유도 전동기의 경우 변압기, 용접기 전기 기계에 회전 자기장을 생성하고 변압기에 교류 자속을 생성하려면 기타 무효 전류가 필요합니다.
주어진 전류 및 전압 값에서 이러한 소비자의 유효 전력은 cosφ에 따라 다릅니다.
P = UICosφ, I = P / UCosφ
역률이 감소하면 전류가 증가합니다.
코사인 파이 모터와 변압기가 유휴 상태이거나 과부하 상태일 때 특히 크게 줄어듭니다. 네트워크에 무효 전류가 있으면 발전기, 변전소 및 네트워크의 전력이 완전히 활용되지 않습니다. cosφ가 감소함에 따라 크게 증가합니다. 에너지 손실 전기 장치의 전선 및 코일 가열 용.
예를 들어, 실제 전력이 일정하게 유지되면 cosφ= 1에서 100A의 전류가 제공되고 cosφ가 0.8로 감소하고 동일한 전력으로 네트워크의 전류가 1.25배 증가합니다(I = Inetwork x cosφ , Azac = Aza / cosφ ).
난방 네트워크 전선의 손실 발전기(변압기)의 권선 Pload = I2nets x Rnets는 전류의 제곱에 비례합니다. 즉, 1.252 = 1.56배 증가합니다.
cosφ= 0.5에서 유효 전력이 동일한 네트워크의 전류는 100 / 0.5 = 200A이고 네트워크의 손실은 4배(!) 증가합니다. 성장하고 있습니다 네트워크 전압 손실다른 사용자의 정상적인 작동을 방해합니다.
모든 경우에 사용자 미터는 단위 시간당 동일한 양의 활성 에너지 소비를 보고하지만 두 번째 경우 발전기는 첫 번째보다 2배 더 큰 전류를 네트워크에 공급합니다. 발전기 부하(열 모드)는 소비자의 유효 전력이 아니라 킬로볼트 암페어 단위의 총 전력, 즉 전압의 곱에 의해 결정됩니다. 암페어코일을 통해 흐르는.
라인 R1의 전선 저항을 표시하면 전력 손실은 다음과 같이 결정될 수 있습니다.
따라서 사용자가 많을수록 라인의 전력 손실이 적고 전기 전송 비용이 저렴합니다.
역률은 소스의 정격 전력이 어떻게 사용되는지 보여줍니다. 따라서 φ= 0.5에서 수신기에 1000kW를 공급하려면 발전기 전력은 S = P / cosφ = 1000 / 0.5 = 2000kVA이고 cosφ = 1 C = 1000kVA여야 합니다.
따라서 역률을 높이면 발전기의 전력 활용도가 높아집니다.
역률(cosφ)을 높이기 위해 전기 설비가 사용됩니다. 무효 전력 보상.
역률 증가(각도 φ 감소 - 전류 및 전압의 위상 편이)는 다음과 같은 방법으로 달성할 수 있습니다.
1) 경부하 엔진을 저출력 엔진으로 교체,
2) 저전압
3) 유휴 모터 및 변압기의 분리,
4) 선행 (용량 성) 전류 생성기 인 네트워크에 특수 보상 장치 포함.
이를 위해 강력한 지역 변전소에 동기 보상기(동기식 과여자 전기 모터)가 특별히 설치됩니다.
동기 보상기
발전소의 효율을 높이기 위해 가장 일반적으로 사용되는 커패시터 뱅크는 유도 부하와 병렬로 연결됩니다(그림 2a).
쌀. 2 무효 전력 보상을 위한 커패시터 켜기: a — 회로, b, c — 벡터 다이어그램
최대 수백 kVA의 전기 설비에서 cosφ를 보상하기 위해 다음이 사용됩니다. 코사인 커패시터… 0.22~10kV의 전압으로 생산됩니다.
cosφ를 기존 값 cosφ1에서 필요한 cosφ2로 증가시키는 데 필요한 커패시터의 용량은 다이어그램에서 결정할 수 있습니다(그림 2b, c).
벡터 다이어그램을 구성할 때 소스 전압 벡터는 초기 벡터로 사용됩니다. 부하가 유도 성이면 전류 벡터 Az1은 전압 벡터 φ1Aza의 각도보다 뒤쳐져 전압 방향과 일치하고 전류 Azp의 무효 성분은 90 ° 뒤쳐집니다 (그림 2b).
커패시터 뱅크를 사용자에게 연결한 후 전류 Az는 벡터 Az1 및 Az° C... 이 경우 용량 성 전류 벡터는 전압 벡터보다 90 ° 앞선다 (그림 2, c) . 이것은 벡터 다이어그램 φ2 <φ1을 보여줍니다. 커패시터를 켠 후 역률은 cosφ1에서 cosφ2로 증가합니다.
커패시터의 용량은 전류의 벡터 다이어그램을 사용하여 계산할 수 있습니다(그림 2c). Ic = azp1 — Azr = Aza tgφ1 — Aza tgφ2 = ωCU
P = UI라고 가정하면 커패시터 C = (I / ωU) NS (tgφ1 — tgφ2) = (P / ωU2) NS (tgφ1 — tgφ2)의 커패시턴스를 씁니다.
실제로 역률은 일반적으로 1.0이 아니라 0.90-0.95로 증가합니다. 전체 보상에는 커패시터를 추가로 설치해야 하는데 이는 경제적으로 타당하지 않은 경우가 많습니다.
