Reaktiivsus elektrotehnikas

Kuulus elektrotehnika alal Ohmi seadus selgitab, et kui vooluringi lõigu otstele rakendada potentsiaalide erinevust, siis selle toimel voolab elektrivool, mille tugevus sõltub keskkonna takistusest.

Vahelduvpingeallikad tekitavad nendega ühendatud ahelas voolu, mis võib järgida allika siinuslaine kuju või olla sellest nurga võrra ette- või tahapoole nihutatud.

Kui elektriahel ei muuda voolu suunda ja selle faasivektor langeb täielikult kokku rakendatud pingega, siis on sellisel lõigul puhtalt aktiivne takistus. Kui vektorite pöörlemises on erinevusi, räägivad nad takistuse reaktiivsest olemusest.

Erinevatel elektrielementidel on erinev võime neid läbivat voolu kõrvale juhtida ja selle suurust muuta.

Mähise reaktsioonivõime

Võtke stabiliseeritud vahelduvvoolu pingeallikas ja tükk pikka isoleeritud traati. Esiteks ühendame generaatori kogu sirge juhtmega ja seejärel sellega, kuid mähime ümber rõngaste magnetahel, mida kasutatakse magnetvoogude läbipääsu parandamiseks.

Mõõtes mõlemal juhul voolu täpselt, on näha, et teises katses täheldatakse selle väärtuse olulist langust ja faasivahet teatud nurga all.

See on tingitud vastupidiste induktsioonijõudude ilmnemisest, mis avalduvad Lenzi seaduse toimel.

Joonisel on primaarvoolu läbimine näidatud punaste nooltega ja selle tekitatud magnetväli on kujutatud sinisega. Selle liikumise suund määratakse parema käe reegliga. Samuti ületab see kõik külgnevad pöörded mähises ja indutseerib neis voolu, mida näitavad rohelised nooled, mis nõrgendab rakendatud primaarvoolu väärtust, nihutades samal ajal selle suunda rakendatud EMF-i suhtes.

Mida rohkem pöördeid mähisele keritud, seda suurem on induktiivreaktants X.L vähendab primaarvoolu.

Selle väärtus sõltub sagedusest f, induktiivsusest L, mis arvutatakse järgmise valemiga:

xL = 2πfL = ωL

Induktiivsusjõudude ületamisel jääb poolivool pingest maha 90 kraadi võrra.

Trafo takistus

Sellel seadmel on ühisel magnetahelal kaks või enam mähist. Üks neist saab elektrit välisest allikast ja see edastatakse teistele ümberkujundamise põhimõttel.

Toitepooli läbiv primaarvool indutseerib magnetahelas ja selle ümber magnetvoo, mis läbib sekundaarmähise pöördeid ja moodustab selles sekundaarvoolu.

Sest see sobib suurepäraselt loomiseks trafo disain on võimatu, siis osa magnetvoost hajub keskkonda ja tekitab kadusid.Neid nimetatakse lekkevooluks ja need mõjutavad lekkereaktantsi suurust.

Nendele lisandub iga mähise takistuse aktiivne komponent. Saadud koguväärtust nimetatakse trafo või selle elektritakistuseks kompleksne vastupanu Z, tekitades pingelanguse kõigis mähistes.

Trafosiseste ühenduste matemaatiliseks väljendamiseks on mähiste (tavaliselt valmistatud vasest) aktiivtakistus tähistatud indeksitega "R1" ja "R2" ning induktiiv - "X1" ja "X2".

Iga mähise takistus on:

• Z1 = R1 + jX1;

• Z2 = R1 + jX2.

Selles avaldises tähistab alaindeks «j» kujuteldavat ühikut, mis asub komplekstasandi vertikaalteljel.

Induktiivtakistuse ja reaktiivvõimsuse komponendi esinemise seisukohalt kõige kriitilisem režiim tekib siis, kui trafod on ühendatud paralleelselt.

Kondensaatori takistus

Struktuurselt sisaldab see kahte või enamat juhtivat plaati, mis on eraldatud dielektriliste omadustega materjalikihiga. Selle eraldumise tõttu ei saa alalisvool kondensaatorit läbida, vahelduvvool aga, kuid kõrvalekalle algväärtusest.

Selle muutumist seletatakse reaktiivse - mahtuvusliku takistuse toimimise põhimõttega.

Rakendatud vahelduvpinge toimel, mis muutub siinuskujuliselt, toimub plaatidel hüpe, vastupidise märgiga elektrienergia laengute kogunemine. Nende koguarv on piiratud seadme suurusega ja seda iseloomustab võimsus. Mida suurem see on, seda kauem võtab laadimine aega.

Järgmise võnke poolperioodi jooksul muutub kondensaatoriplaatide pinge polaarsus vastupidiseks.Selle mõjul toimub potentsiaalide muutus, plaatidel moodustunud laengute laadimine. Sel viisil luuakse primaarvoolu vool ja selle läbimise vastandumine, kui selle suurus väheneb ja liigub piki nurka.

Elektrikutel on selle üle nalja. Alalisvool graafikul on kujutatud sirgjoonega ja kui see läbib traati, toetub kondensaatoriplaadile jõudev elektrilaeng dielektrikule, sattudes ummikusse. See takistus takistab tal möödasõitu.

Sinusoidne harmooniline läbib takistusi ja laeng, veeredes vabalt värvitud plaatidel, kaotab väikese osa plaatidele püütud energiast.

Sellel naljal on varjatud tähendus: kui plaatide vahel olevatele plaatidele rakendatakse pidevat või alaldatud pulseerivat pinget, tekib neilt elektrilaengute kogunemise tõttu rangelt konstantne potentsiaalide erinevus, mis silub kõik hüpped toiteallikas. vooluring. Seda suurenenud mahtuvusega kondensaatori omadust kasutatakse konstantse pinge stabilisaatorites.

Üldiselt sõltub mahtuvuslik takistus Xc või vastuseis vahelduvvoolu läbimisele sellest kondensaatori konstruktsioonist, mis määrab mahtuvuse C, ja seda väljendatakse valemiga:

Xc = 1/2πfC = 1 / ω° C

Tänu plaatide laadimisele tõstab kondensaatorit läbiv vool pinget 90 kraadi võrra.

Elektriliini reaktsioonivõime

Iga elektriliin on ette nähtud elektrienergia edastamiseks. Seda on tavaks kujutada samaväärsete ahelaosadena, mille jaotatud parameetrid on aktiivne r, reaktiivne (induktiivne) x takistus ja juhtivus g, pikkuseühiku kohta, tavaliselt üks kilomeeter.

Kui jätame tähelepanuta mahtuvuse ja juhtivuse mõju, saame paralleelsete parameetritega liini jaoks kasutada lihtsustatud ekvivalentahelat.

Elektriõhuliin

Elektrienergia edastamine üle katmata juhtmete nõuab märkimisväärset vahemaad nende vahel ja maapinnast.

Sel juhul saab kolmefaasilise juhi ühe kilomeetri induktiivtakistust esitada avaldisega X0. Oleneb:

• juhtmete telgede keskmine kaugus üksteisest asr;

• faasijuhtmete välisläbimõõt d;

• materjali suhteline magnetiline läbilaskvus µ;

• liini väline induktiivne takistus X0 ';

• liini sisemine induktiivne takistus X0 «.

Võrdluseks: värvilistest metallidest valmistatud õhuliini 1 km pikkuse induktiivne takistus on umbes 0,33 ÷ 0,42 oomi / km.

Kaabli ülekandeliin

Kõrgepingekaablit kasutav elektriliin erineb struktuurilt õhuliinist. Selle kaugus juhtmete faaside vahel on oluliselt vähenenud ja selle määrab sisemise isolatsioonikihi paksus.

Sellist kolmejuhtmelist kaablit saab kujutada kondensaatorina, millel on kolm pika vahemaa venitatud juhtmekest. Selle pikkuse suurenedes suureneb mahtuvus, väheneb mahtuvuslik takistus ja piki kaablit sulguv mahtuvusvool suureneb.

Ühefaasilised maandusrikked tekivad kõige sagedamini kaabliliinides mahtuvusvoolude mõjul. Nende kompenseerimiseks 6 ÷ 35 kV võrkudes kasutatakse kaare summutusreaktoreid (DGR), mis on ühendatud läbi võrgu maandatud neutraali. Nende parameetrid valitakse keerukate teoreetiliste arvutuste meetodite abil.

Vanad GDR-id ei töötanud alati tõhusalt halva häälestuskvaliteedi ja disainivigade tõttu. Need on ette nähtud keskmiste nimitõrkevoolude jaoks, mis sageli erinevad tegelikest väärtustest.

Tänapäeval võetakse kasutusele uued GDR-ide arendused, mis suudavad automaatselt jälgida hädaolukordi, kiiresti mõõta nende põhiparameetreid ja kohandada maandusvoolude usaldusväärseks kustutamiseks 2% täpsusega. Tänu sellele tõuseb GDR-i tegevuse efektiivsus koheselt 50%.

Kondensaatorseadmete võimsuse reaktiivkomponendi kompenseerimise põhimõte

Elektrivõrgud edastavad kõrgepinge elektrit pikkade vahemaade taha. Enamik selle kasutajatest on induktiivse takistuse ja takistuslike elementidega elektrimootorid. Tarbijatele edastatav koguvõimsus koosneb kasuliku töö tegemiseks kasutatavast aktiivkomponendist P ja reaktiivkomponendist Q, mis põhjustab trafode ja elektrimootorite mähiste kuumenemist.

Induktiivreaktantsidest tulenev reaktiivne komponent Q vähendab võimsuse kvaliteeti. Selle kahjulike mõjude kõrvaldamiseks kasutati eelmise sajandi kaheksakümnendatel NSV Liidu elektrisüsteemis kompensatsiooniskeemi, ühendades kondensaatoripangad mahtuvusliku takistusega, mis vähendas. nurga koosinus φ.

Need paigaldati alajaamadesse, mis toidavad otseselt probleemseid tarbijaid. See tagab elektrikvaliteedi kohaliku reguleerimise.

Nii on võimalik reaktiivkomponenti vähendades oluliselt vähendada seadmete koormust, edastades sama aktiivvõimsust.Seda meetodit peetakse kõige tõhusamaks energiasäästu meetodiks mitte ainult tööstusettevõtetes, vaid ka elamutes ja kommunaalteenustes. Selle pädev kasutamine võib oluliselt parandada elektrisüsteemide töökindlust.