تحسين معامل القدرة في المحركات التعريفي

بعد قراءة هذه المقالة سوف تتعلم عن: - 1. مقدمة لتحسين معامل القدرة 2. السلطة في حلبة / بالسعة الدائرة 3. السلطة / عامل الطاقة في الدائرة مقاوم 4. قوة / معامل القدرة في المحاثة فقط 5. السلطة / السلطة عامل في السعة فقط 6. عامل الطاقة الرائدة والمتأخرة 7. آثار انخفاض معامل القدرة والتصحيح الخاص به وتفاصيل أخرى .

محتويات:

  1. مقدمة لتحسين معامل القدرة
  2. السلطة في حلبة / بالسعة حلبة
  3. قوة / معامل القدرة في المحاثة فقط
  4. قوة / معامل القدرة في السعة فقط
  5. عامل الطاقة الرائدة والمتأخرة
  6. تأثيرات معامل القدرة المنخفضة وتصحيحها
  7. مقاييس معامل القدرة
  8. تطبيق مكثفات القدرة
  9. تحديد تصنيف مكثف
  10. مزايا مكثفات القدرة
  11. المنشآت الصناعية
  12. أنظمة النقل


1. مقدمة لتحسين معامل القدرة:

عندما يتم فحص التيار المتدفق في نظام التيار المتناوب الذي يوفر محرك الحث ، سيكون من الملاحظ أنه أكبر من المتوقع من المتطلبات العادية للمحرك. لذلك ، بما أن أي حمولة فصلية تتكون بشكل أساسي من محركات حثية ، فإن ذلك يعني أنه يتم توفير تيار أكبر مما هو ضروري بالفعل لتوفير العمل الذي يتم إنجازه.

يحدث هذا التيار الزائد فقط في أنظمة التيار المتناوب وليس له نظير في الأنظمة الحالية المباشرة. ينشأ بسبب تأثير مفاعل المجال على الدور المتناوب.


2. السلطة في حثي / بالسعة الدائرة:

نحن نعلم أنه في دائرة العاصمة يتم إعطاء القوة من خلال منتج الجهد والتيار. ولكن في دائرة AC هذا غير صحيح. إذا كانت الدائرة تحتوي على تفاعل استقرائي أو سعوي ، فإن منتج الجهد والتيار لا يعطي القوة الفعلية ولكن القوة الظاهرة. هذه القوة الفعلية هي جزء من القوة الظاهرة ، ويعرف الجزء كمعامل القدرة (PF). وبالتالي،


3. قوة / معامل القدرة في الدائرة مقاوم:

للحصول على شكل الموجة الفعلية للجهد والتيار المعينين ، من الضروري مضاعفة القيم الآنية للجهد والتيار ، على سبيل المثال في دائرة تحتوي على المقاومة فقط ، أما أشكال الموجة الحالية والجهد فهي كما في الشكل 19.1.

دعونا نأخذ النقطة 5 في الشكل 19.1 (أ) ، يتم إعطاء قيمة الجهد من التيار المتردد ومن التيار المتردد من قبل AB. إن ضرب هاتين القيمتين معاً يعطي DE أو النقطة 5 في الشكل 19.1 (ب). عندما تتكرر هذه العملية لجميع النقاط الأخرى ، يتم الحصول على منحنى القوة الفعلي.

الآن كما تحتوي الدارة على مقاومة نقية فقط ، يجب أن يكون منحنى القوة الفعلي أيضًا منحنى القوة الظاهري.

لدائرة مقاومة نقية ،

السلطة الفعلية = القوة الظاهرة.

. . . معامل القدرة = 1 = الوحدة.


4. قوة / معامل القدرة في المحاثة فقط:

في الدائرة التي تحتوي على المحاثة فقط (بدون مقاومة) وباستخدام نفس الطريقة المذكورة أعلاه ، يمكن الحصول على منحنى القدرة الفعلي كما هو موضح في الشكل 19.2. الآن من هذا الرقم يمكن أن نرى أنه لكل نصف دورة من الجهد ، هناك اثنين من نبضات الطاقة ، واحدة إيجابية وأخرى سلبية.

لماذا يحدث هذا؟ نحن نرى أنه عندما يكون الجهد والتيار كلاهما موجبين أو كلاهما سلبي ، يتم تغذية الطاقة إلى المحاثة لإنشاء مجال مغناطيسي.

عندما يكون التيار الكهربائي والتيار في اتجاهين متعاكسين ، ينهار المجال المغناطيسي ، ويعيد القدرة إلى المصدر. وعلى هذا النحو ، يلاحظ أن متوسط ​​القدرة المستخدمة خلال دورة كاملة هو صفر. ومع ذلك ، فإن القوة الظاهرة هي نتاج الجهد والتيار ولها قيمة محددة. ومن ثم لدائرة حثي بحتة

الطاقة الفعلية = 0 ،

معامل القدرة = 0 / قوة الظاهر = 0


5. قوة / معامل القدرة في السعة فقط:

عندما تحتوي الدائرة على السعة فقط ، تكون أشكال الموجة للتيار والجهد كما في الشكل 19.3. هنا كما في حالة الحث ، لدينا اثنين من الطاقة لكل دورة نصف الجهد على الرغم من أنه تم تبادل مواقف النبضات الإيجابية والسلبية.

في هذه الحالة ، عندما يكون التيار الكهربائي والتيار الكهربائي موجبًا أو سلبيًا على حد سواء ، يتم توفير الطاقة إلى السعة لإنشاء مجال كهروستاتيكي. عندما يكون التيار الكهربائي والتيار في اتجاهين متعاكسين ، ينهار الحقل الكهروستاتيكي الطاقة العائدة إلى المصدر.

مرة أخرى ، كما هو الحال مع المحاثة ، على الرغم من عدم وجود قيمة للسلطة المفيدة ، فهناك قيمة القوة الظاهرة. ومن ثم لدائرة سعوية بحتة

الطاقة الفعلية = 0

معامل القدرة = 0 + الطاقة الفعلية = 0


6. قيادة وتأخير معامل القدرة:

من الدوائر المحاثة والسعة كما هو مذكور أعلاه ، نرى أن كلا من الدوائر لديها عامل قوة صفر. الآن من أجل التمييز بين الاثنين ، نقول أن الدائرة الحثية لديها التيار الذي يتخلف الجهد ، وكذلك عامل الطاقة المتباطئ ، والدائرة السعوية لديها التيار الذي يقود الجهد وله قوة رائدة في الواقع

أيضا ، بما أن دائرة المقاومة النقية لديها تيار والذي يكون في الطور مع الجهد الذي يعطي وحدة معامل القدرة ، فإنه يمكن بسهولة رؤية أن مجموعات من الدوائر الثلاث يمكن أن تعطي عامل طاقة في مكان ما بين صفر متخلف و صفر رصاص. من الناحية العملية ، نرى من تجربتنا أن المنجم أو الصناعة النموذجية تستخدم في الغالب المحركات الحثية ذات معامل القدرة المتفاوتة من 0.5 إلى .75 متخلفة.


7. آثار انخفاض معامل القدرة وتصحيحه:

عامل الطاقة المنخفض هو شأن مكلفة لصناعة ما. للأسف هذه ظاهرة عادية ، ولكن ليس بالضرورة أن يكون هناك مفر من ذلك.

في الواقع ، تدفع الصناعات والمستهلكون عامل الطاقة المنخفضة بطريقتين:

(أ) على التكلفة الأولية للتثبيت ، و

(ب) على رسوم توريد الكهرباء.

لذلك ، لأي صناعة ، لا بد من تشغيل المعدات في أقرب PF للوحدة. في حالة انخفاض معامل القدرة ، يمكن للمستهلك تقليل الفاتورة عن طريق تركيب المكثفات المناسبة لتحسين معامل القدرة. ومع ذلك ، يمكن عرض المبدأ التالي المتبع في تصحيح عامل القدرة بواسطة بعض الأمثلة الصغيرة. خذ حالة حمل أحادي الطور من 250 فولت مع تيار 10 أمبير في معامل القدرة .71 متخلفًا ، كما هو موضح بالشكل 19.4.

هنا نرى:

الطاقة الظاهرة = 10 × 250 = 2500 واط ،

والطاقة الفعلية = 10 × 250 × .71 = 1775 واط تقريبًا.

ومن الممكن بالتالي إظهار أن 10 أمبير الحالي يمكن تقسيمها إلى مكونين ، أحدهما عند معامل القدرة للوحدة ، والآخر يكون عند عامل قوة صفر كما هو موضح في الشكل 19.4. (ب). القيمة القصوى لهذه التيارات هي 7.1 أمبير.

إن العامل الوحيد في وحدة الطاقة هو الذي يقوم بالعمل المفيد ، في حين أن العامل الوحيد الذي لا يتأثر بالسلطة هو المكون الحالي للمغناطيس الذي يجب القضاء عليه. لذلك ، يجب تطبيق تيار متساوٍ تمامًا ولكن عند الصفر على الدائرة لإلغاء تيار المغنطة كما هو موضح في الشكل 19.5. يتم الحصول على هذا عادة عن طريق توصيل مكثف في الدائرة ذات الحجم الكافي لإعطاء تيار 7.1 أمبير. يظهر النهائي في الشكل 19.6. حيث يوجد تيار مخفَّض قدره 7.1 عند عامل القدرة للوحدة.

لذلك ، الطاقة الفعلية = الطاقة الظاهرة = 7.1 × 250 = 1780 واط.

في الواقع ما يحدث هو أن العرض الآن لا يرى سوى المحرك والمكثف كحمل مقاوم بحت ويمرر طاقة كافية للقيام بالعمل الفعلي لتحويل عمود المحرك ، والمكثف يرسل باستمرار ويستقبل تيار التمغنط من اللفات الحركية .

في الواقع ، هناك نوعان من المعدات:

(1) المكثفات و

(2) يتم استخدام المحركات المتزامنة لتحسين معامل القدرة.

ولكن من بين هذين المكثفين المعدات تستخدم في الوقت الحاضر على نطاق واسع لتصحيح عامل الطاقة. يتم إعطاء جدول تصحيح عامل الطاقة في نهاية الفصل. يرجع السبب في الاستخدام المكثف للمكثفات إلى أن المكثفات الاستاتيكية تتوفر في تصنيفات مناسبة مختلفة ، ويتم تركيبها بسهولة أكبر إما بكميات كبيرة عند نقطة توريد الكبريت ، أو لتصحيح المحركات الحثية الفردية عن طريق توصيل المكثفات في مطاريفها. التكلفة الحكيمة أيضا ، فهي أرخص.


8. عدادات الطاقة عامل:

ﻋﺎدةً ﻣﺎ ﻳﺘﻢ ﺗﺮآﻴﺐ أﺟﻬﺰة ﻗﻴﺎس اﻟﻜﻬﺮﺑﺎء ﻓﻲ اﻟﻤﺤﻄﺔ اﻟﻔﺮﻋﻴﺔ اﻟﺴﻄﺤﻴﺔ اﻟﺮﺋﻴﺴﻴﺔ وﺗﻌﻄﻲ ﻣﺆﺷﺮًا ﻣﺒﺎﺷﺮًا ﻟﻌﺎﻣﻞ اﻟﻘﺪرة اﻟﺨﺎص ﺑﺎﻟﺪاﺋﺮة اﻟﻤﺘﺼﻠﺔ ﺑﻬﺎ. إن أداة مثبتة في مثل هذا الموقف قد تعطي فقط عامل القدرة الكلي للمنجم بأكمله ، أو جزء كبير منه.

إذا كان عامل القدرة في المحرك الفردي مطلوبًا ، فمن المعتاد تثبيت أجهزة محمولة لتسجيل جهد الطاقة الفعلي والتيار الذي يمكن من خلاله حساب عامل القدرة ، أو في كثير من الحالات ، يتم تسجيله مباشرة.


9. تطبيق مكثفات القدرة:

يجب على المهندس أن يعير بعناية فائقة إلى تطبيق المكثفات. في الواقع ، من واقع خبرتنا نرى أنه من أجل التشغيل الناجح لتحسن معامل القدرة ، يعتمد الكثير على موقع المكثفات في النظام ، ويتم الحصول على ظروف مثالية عند الحفاظ على أعلى عامل قدرة تحت كل حالة تحميل.

في الممارسة العملية ، للحصول على ترتيب مرن ، عادة ما يتم تقسيم إجمالي KVA المطلوب إلى تقييمات أصغر ويمكن تحقيق ذلك كما هو موضح أدناه:

(أ) طريقة تصحيح PF الفردية:

يتم تطبيق نظام التصحيح هذا للمحركات الحثية الكبيرة ، المحولات ومعدات اللحام القوسي ، والتي يتم تشغيلها لفترات طويلة. في كل حالة يتم توصيل المكثف بالتوازي مباشرة مع المحطات. وعلى هذا النحو ، يمكن تشغيل المكثف وإيقاف تشغيله مع الجهاز نفسه.

تتميز هذه الطريقة بأكبر قدر من الاستفادة من جميع خطوط الإمداد المؤدية إلى أجهزة استهلاك الطاقة التفاعلية. علاوة على ذلك ، فإن هذه الطريقة تلقائية كما أنها تضمن عامل طاقة عالي تحت ظروف التحميل. الجدول 19.1. يساعد على تحديد تصنيف مكثف للاتصال المباشر لمحركات الحث.

(ب) طريقة تصحيح PF للمجموعة:

في النظام الذي يتكون فيه جزء كبير من الحمل من المحركات الصغيرة وتكون العملية دورية ، يكون تصحيح عامل القدرة الفردية غير عمليًا أو اقتصاديًا. في هذه الحالات ، يتحقق التصحيح بواسطة المكثفات الأكبر المتصلة عبر قضبان الموصل الرئيسية ويتم التحكم فيها عن طريق مفاتيح تعمل يدويًا.

(ج) التصحيح التلقائي PF:

في الأنظمة التي تكون فيها تقلبات الحمولة هي التحكم الآلي المرتفع هي الطريقة المثالية. وينقسم إجمالي مكثف KVAr إلى عدد من المراحل التنظيمية ، بقدر الإمكان ، قدرة متساوية. من أجل تعويض قوة رد الفعل غير المحولة من المحولات والمعدات المتصلة بشكل دائم ، يتم توفير مرحلة ثابتة ، مستقلة عن القسم الآلي ، وتبقى متصلة بالتثبيت بشكل دائم. بواسطة مرحل الطاقة التفاعلي ، يتم تشغيل المراحل التنظيمية وإيقافها ، كما قد تكون الحالة ، حتى يتم تحقيق PF المطلوب مسبقاً.

ومع ذلك ، للقضاء على التبديل المتكرر بشكل غير ملائم ، عندما تحدث ذروة الأحمال قصيرة المدة ، يتم دمج مرحل زمني للتحويل من المرحلة إلى المرحلة. مرة أخرى ، في حالة انقطاع العرض ، يعيد تتابع الجهد صفر أجهزة التحكم إلى موقعها المحايدة بحيث ، عند إعادة الإمداد ، يتم تشغيل مراحل المكثف مرة أخرى بمرور المرحلة ، وبالتالي منع أي ذروات التيار والجهد غير المرغوب فيها.


10. تحديد تصنيف مكثف:

لتحديد تصنيف المكثف لتحسين القدرة من Cos φ 1 إلى Cos φ 2 ، دعنا نشير إلى الشكل 19.6 الذي يعطي مخططًا متجهًا.

حسب مخطط المتجه ، مبلغ التعويض المطلوب

في الجدول 19.1. نرى مخطط اختيار مكثف.

ويرد مثال لشرح اقتصاد مكثفات الطاقة أدناه. كان لدى المستهلك الذي لديه حمولة قصوى قدرها 5000 كيلوواط عامل قدرة تحميل قدره 0.8. وكان الحد الأقصى للطلب في KVA 6250. وكانت التعريفة القصوى KVA ، على سبيل المثال ، روبية. 10 / - لكل KVA في الشهر.

ولتحسين عامل الطاقة ، على سبيل المثال ، إلى 0.95 ، تم تركيب المكثفات ذات تقييم KVAr 2105 وفقًا للحساب كما يلي :

الآن أقول الاستثمار الرأسمالي للمكثف @ روبية. 60 = 2105 × 60 = روبية. 1،26،300. لذلك فإن الاستثمار الرأسمالي لتركيب مكثف يمكن في الواقع أن يسترد في حوالي 13 شهرا ، وبعد هذه الفترة سيكون هناك توفير شهري من روبية. 9850.

في المثال الوارد أعلاه ، لنفترض أن المحولات وأجهزة التبديل والكابلات قد تم تصنيفها للتعامل مع 6250 كيلو فولت أمبير فقط. وبالتالي ، عند معامل القدرة 0.8 ، يمكنهم فقط التعامل مع حمولة من 5000 كيلو واط ، بينما من خلال تحسين معامل القدرة إلى 0.95 عن طريق تركيب المكثفات ، يمكنهم الآن التعامل مع 5940 كيلو واط ، وهذا بدوره يعني:

(أ) تتوفر الآن طاقة إضافية فعالة قدرها 940 كيلوواط للمستهلك دون أي عقوبة خاصة من تعهد العرض.

(ب) ستقوم نفس المعدات بمعالجة قدر أكبر من الطاقة النشطة بمقدار 940 كيلو واط ، مما يزيد من فائدتها وكفاءتها.

وبالتالي أدى تركيب مكثفات الطاقة إلى الفوائد التالية:

(1) تخفيض كبير في فاتورة الكهرباء.

(2) استخدام أفضل لقدرة المحولات والمفاتيح الكهربائية والكابلات إلخ. خاصة إذا كانت الطاقة تستقبل بتوتر عال من عملية التزويد.

(3) جهد تزويد أكثر استقرارًا مما يعني أداءًا أفضل وأكثر كفاءة للأجهزة الكهربائية.


11. مزايا مكثفات القدرة:

المزايا الرئيسية لتركيب مكثفات الطاقة هي:

1. انخفاض كبير في الطلب KVA:

هذا الانخفاض في الطلب على KVA يقلل من التعريفة المفروضة من قبل تعهدات إمدادات الكهرباء على أساس رسوم الطاقة والحد الأقصى المطلوب KVA. تفرض بعض التعهدات أيضاً عقوبة لعامل الطاقة المنخفضة بينما تقدم مكافأة محفزة لعامل الطاقة الأعلى. تجعل مكثفات الطاقة هذه الحافز مكافأة حقيقة واقعة.

2. انخفاض كبير من المحولات وخسائر الخط:

ويتحقق ذلك لأن انخفاض الطلب على KVA يؤدي إلى تدفق تيار أصغر عبر الخطوط. ونتيجة لذلك ، هناك الاستخدام الأمثل للقدرة الحالية للمحولات والمفاتيح الكهربائية والخطوط.

3. تقليل قطرات الجهد في الخطوط:

مع التقليل من انخفاض الجهد في الخطوط ، يتم الحصول على أداء أفضل من المعدات الكهربائية.

4. يساعد تركيب مكثفات الطاقة على تقليل الطلب على الطاقة التفاعلية من نظام الإمداد ، حيث يوفر مكثف القدرة نفسه الطاقة التفاعلية اللازمة للمحركات والمحولات والأحمال الاستقرائية الأخرى ، وبالتالي يحسن عامل القدرة الخاص بالنظام. يتم ترك نظام توزيع الطاقة للتعامل في الغالب مع توريد الطاقة النشطة.

كما تقوم المكثفات الكهربائية بتحرير سعة النظام ، والزيادة المحتملة في الحمل النشط في المصنع تصل إلى 30٪ تقريبًا إذا ارتفع عامل القدرة من 0.7 إلى 0.95. تعمل مكثفات الطاقة على تحسين عامل الطاقة ، مما يمنح نفس القوة لأقل من المال ، وحيث يكون طلب KVA أو تعريفة بند عامل الطاقة فعالا ، فإن المدخرات مثيرة بالفعل. يتم استرداد التكلفة الأولية لتركيب مكثف الطاقة في غضون عام أو عامين من تركيبه ، والادخار بعد ذلك هو بالكامل صافي الأرباح للسنوات القادمة.


12. النباتات الصناعية:

في معظم المنشآت الصناعية ، تتطلب غالبية المعدات الكهربائية ac مثل المحركات الحثية والمحولات ومعدات اللحام ، وما إلى ذلك ، الطاقة التفاعلية لمجالها المغناطيسي. ولكن بخلاف الطاقة النشطة ، لا يتم تحويل هذه الطاقة التفاعلية إلى طاقة ميكانيكية ، بل تتأرجح جيئة وذهابا بين المولد والمعدات المستهلكة ، وتشكل حملاً إضافياً على نظام الإمداد. هذه النتائج في العيوب الاقتصادية والتقنية التالية.

(1) رسوم إضافية ثقيلة في فاتورة الكهرباء للعميل للحصول على حمولة عامل الطاقة المنخفضة.

(2) تحمل الكابلات والمفاتيح والمحولات التيار الزائد الإضافي ، مما يجعل المعدات الكهربائية واستثمارات رأس المال غير مستغلة.

(3) انخفاض الجهد المفرط وانخفاض كفاءة المعدات الكهربائية.


13. أنظمة النقل:

في أنظمة الإرسال ، من وجهة نظر اقتصادية ، هناك قيمة مثلى للقدرة التفاعلية التي يمكن أن تنتقل من محطة التوليد. في شبكات شبكات الطاقة الكبيرة المتصلة ، فإن القيمة المثلى ليست ثابتة وتتراوح من ساعة إلى ساعة.

ومن الأكثر اقتصادية ومفيدة تزويد الطاقة التفاعلية في منطقة التحميل من منشآت مكثف الطاقة بدلاً من توليد ونقل الطاقة التفاعلية عبر خطوط النقل.

ومع ذلك ، وفقا لمتطلبات النظام أو التثبيت ، يمكن توفير مكثف قوة مرتبة بشكل مناسب

(1) تحسين معامل القدرة.

(2) تحسين تنظيم الجهد.

(3) الحد من خسائر الخط.

(4) الافراج عن سعة حمولة الدائرة.

(5) الحد من تذبذب التيار الكهربائي ومفاعل الدائرة.

المعلومات التي يتعين تقديمها مع الاستفسارات:

1. الانتاج المطلوب في KV Ar

2. تصنيف الجهد

3. تردد مقدر

4. عدد من المراحل

5. حدد ما إذا كان من المتوقع حدوث ارتفاع غير طبيعي للجهد. إذا كان الأمر كذلك ، فإن أعلى دولة الجهد المتوقع.

6. الحد الأعلى من فئة درجة الحرارة.

7. الموقع المقترح للمكثف ، في الداخل أو في الهواء الطلق.

8. الارتفاع فوق مستوى سطح البحر من موقع مكثف ، إذا كان أعلى من 1000 متر.

9. طبيعة دارة العرض: على سبيل المثال ، ما إذا كان المكثف متصل

(أ) إلى محطة فرعية محلية ، (إذا كان الأمر كذلك ، تصنيف KVA للدولة للمحولات ، إلخ.)

(ب) إلى شبكة محلية تحت الأرض

(ج) إلى الخطوط الهوائية.

10. إذا كان المكثف موصلاً مباشرة إلى الخطوط الهوائية ، فيجب التحقق مما يلي:

(أ) العواصف الرعدية سائدة في المنطقة المحلية؟

(ب) يتم تركيب موانع الصواعق أو محولات الصواعق إلى الخطوط؟

11. تفاصيل المفاتيح الكهربائية أو وحدة التحكم الأوتوماتيكية ليتم استخدامها مع المكثف.

12. إذا كان المكثف هو أن تكون متصلا مباشرة إلى محطات محرك ، الدولة تصنيف السيارات ، والسرعة ، والنوع ، والشركة المصنعة.

13. أي متطلبات خاصة قد تؤثر على تصميم أو تشغيل المكثف.

خدمة تقنية:

نظرًا لأن كل تركيب يعرض مشكلات مختلفة ، فيجب تصميم تركيبة مكثف الطاقة بعناية لتلبية شروط معينة للتحميل وتعرفة الطاقة.



موصى به

أربع خطوات مهمة لتطبيق التسويق من شخص إلى شخص
2019
حفظ الغابات: طرق مفيدة لحفظ الغابات
2019
أعلى 2 مصادر السلطة في المنظمة
2019