साइनसोइडल करंट सर्किट में पावर फैक्टर बढ़ाना

विद्युत ऊर्जा के अधिकांश आधुनिक उपभोक्ताओं में भार की एक आगमनात्मक प्रकृति होती है, जिसकी धाराएँ स्रोत वोल्टेज से पीछे रह जाती हैं। तो प्रेरण मोटर्स के लिए, ट्रान्सफ़ॉर्मर, वेल्डिंग मशीन और विद्युत मशीनों में एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र और ट्रांसफार्मर में एक वैकल्पिक चुंबकीय प्रवाह बनाने के लिए अन्य प्रतिक्रियाशील धारा की आवश्यकता होती है।

वर्तमान और वोल्टेज के दिए गए मूल्यों पर ऐसे उपभोक्ताओं की सक्रिय शक्ति cosφ पर निर्भर करती है:

P = UICosφ, I = P / UCosφ

पावर फैक्टर में कमी से करंट में वृद्धि होती है।

कोसाइन फाई यह विशेष रूप से बहुत कम हो जाता है जब मोटर और ट्रांसफार्मर निष्क्रिय होते हैं या भारी भार के अधीन होते हैं। यदि नेटवर्क में प्रतिक्रियाशील करंट है, तो जनरेटर, ट्रांसफार्मर सबस्टेशन और नेटवर्क की शक्ति का पूरी तरह से उपयोग नहीं किया जाता है। जैसे ही cosφ घटता है, वे महत्वपूर्ण रूप से बढ़ते हैं ऊर्जा की हानि विद्युत उपकरणों के तारों और कॉइल को गर्म करने के लिए।

उदाहरण के लिए, यदि वास्तविक शक्ति स्थिर रहती है, तो इसे cosφ = 1 पर 100 A का करंट प्रदान किया जाता है, फिर cosφ को 0.8 तक कम करने और समान शक्ति के साथ, नेटवर्क में करंट 1.25 गुना बढ़ जाता है (I = Inetwork x cosφ) , Azac = Aza / cosφ)।

हीटिंग नेटवर्क के तारों पर नुकसान और एक जनरेटर (ट्रांसफार्मर) की वाइंडिंग्स लोड = I2nets x Rnets धारा के वर्ग के समानुपाती होते हैं, यानी वे 1.252 = 1.56 गुना बढ़ जाते हैं।

Cosφ = 0.5 पर, समान सक्रिय शक्ति वाले नेटवर्क में करंट 100 / 0.5 = 200 A के बराबर होता है, और नेटवर्क में नुकसान 4 गुना (!) बढ़ जाता है। यह बढ़ रहा है नेटवर्क वोल्टेज नुकसानजो अन्य उपयोगकर्ताओं के सामान्य संचालन को बाधित करता है।

सभी मामलों में उपयोगकर्ता का मीटर समय की प्रति यूनिट खपत की गई सक्रिय ऊर्जा की समान मात्रा की रिपोर्ट करता है, लेकिन दूसरे मामले में जनरेटर नेटवर्क को पहले की तुलना में 2 गुना अधिक वर्तमान के साथ खिलाता है। जनरेटर लोड (थर्मल मोड) उपभोक्ताओं की सक्रिय शक्ति से नहीं, बल्कि किलोवोल्ट-एम्पीयर में कुल शक्ति से निर्धारित होता है, अर्थात वोल्टेज का उत्पाद एम्परेजकुंडलियों के माध्यम से बह रहा है।

यदि हम लाइन Rl के तारों के प्रतिरोध को निरूपित करते हैं, तो इसमें बिजली की हानि निम्नानुसार निर्धारित की जा सकती है:

इसलिए, जितना बड़ा उपयोगकर्ता होगा, लाइन में बिजली का नुकसान उतना ही कम होगा और बिजली का प्रसारण सस्ता होगा।

पावर फैक्टर दिखाता है कि स्रोत की रेटेड शक्ति का उपयोग कैसे किया जाता है। तो, φ = 0.5 पर रिसीवर को 1000 kW की आपूर्ति करने के लिए जनरेटर की शक्ति S = P / cosφ = 1000 / 0.5 = 2000 kVA, और cosφ = 1 C = 1000 kVA होनी चाहिए।

इसलिए, पावर फैक्टर बढ़ने से जनरेटर का पावर उपयोग बढ़ जाता है।

पावर फैक्टर (cosφ) को बढ़ाने के लिए विद्युत प्रतिष्ठानों का उपयोग किया जाता है प्रतिक्रियाशील शक्ति मुआवजा.

पावर फैक्टर को बढ़ाना (कोण φ को कम करना - करंट और वोल्टेज का फेज शिफ्ट) निम्नलिखित तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है:

1) कम शक्ति वाले इंजनों के साथ हल्के भार वाले इंजनों का प्रतिस्थापन,

2) वोल्टेज के तहत

3) निष्क्रिय मोटर्स और ट्रांसफार्मर का वियोग,

4) नेटवर्क में विशेष क्षतिपूर्ति उपकरणों का समावेश, जो अग्रणी (कैपेसिटिव) करंट के जनरेटर हैं।

इस प्रयोजन के लिए, सिंक्रोनस कम्पेसाटर - सिंक्रोनस ओवरएक्साइटेड इलेक्ट्रिक मोटर्स - विशेष रूप से शक्तिशाली क्षेत्रीय सबस्टेशनों पर स्थापित किए जाते हैं।

तुल्यकालिक कम्पेसाटर

बिजली संयंत्रों की दक्षता बढ़ाने के लिए, सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले कैपेसिटर बैंक आगमनात्मक भार (छवि 2 ए) के साथ समानांतर में जुड़े हुए हैं।

चावल। 2 प्रतिक्रियाशील शक्ति क्षतिपूर्ति के लिए कैपेसिटर पर स्विच करना: ए - सर्किट, बी, सी - वेक्टर आरेख

कई सौ केवीए तक के विद्युत प्रतिष्ठानों में cosφ की भरपाई करने के लिए उनका उपयोग किया जाता है कोसाइन कैपेसिटर… वे 0.22 से 10 केवी तक वोल्टेज के लिए उत्पादित होते हैं।

मौजूदा मान cosφ1 से आवश्यक cosφ2 तक cosφ बढ़ाने के लिए आवश्यक संधारित्र की क्षमता आरेख (चित्र 2 b, c) से निर्धारित की जा सकती है।

वेक्टर आरेख का निर्माण करते समय, स्रोत वोल्टेज वेक्टर को प्रारंभिक वेक्टर के रूप में लिया जाता है। यदि भार आगमनात्मक है, तो वर्तमान वेक्टर Az1 वोल्टेज वेक्टर φ1Aza के कोण से पीछे हो जाता है, वोल्टेज के साथ दिशा में मेल खाता है, वर्तमान Azp का प्रतिक्रियाशील घटक इसके पीछे 90 ° (चित्र 2 b) है।

कैपेसिटर बैंक को उपयोगकर्ता से जोड़ने के बाद, वर्तमान Az को वैक्टर के ज्यामितीय योग के रूप में निर्धारित किया जाता है Az1 और Az° C... इस मामले में, कैपेसिटिव करंट वेक्टर वोल्टेज वेक्टर से 90 ° (चित्र 2, c) से पहले होता है। . यह वेक्टर आरेख φ2 <φ1, यानी दिखाता है संधारित्र पर स्विच करने के बाद, पावर फैक्टर cosφ1 से cosφ2 तक बढ़ जाता है

एक संधारित्र की क्षमता की गणना धाराओं के वेक्टर आरेख (चित्र 2 सी) का उपयोग करके की जा सकती है Ic = azp1 - Azr = Aza tgφ1 - Aza tgφ2 = ωCU

यह देखते हुए कि P = UI, हम कैपेसिटर C = (I / ωU) NS (tgφ1 — tgφ2) = (P / ωU2) NS (tgφ1 — tgφ2) की समाई लिखते हैं।

व्यवहार में, पावर फैक्टर को आमतौर पर 1.0 से नहीं, बल्कि 0.90 - 0.95 तक बढ़ाया जाता है, क्योंकि पूर्ण मुआवजे के लिए कैपेसिटर की अतिरिक्त स्थापना की आवश्यकता होती है, जो अक्सर आर्थिक रूप से उचित नहीं होती है।