Puterea activă a surselor (turbogeneratoarele și generatoarele de hidrocentrale ale centralelor electrice, surse neconvenționale, stații de pompare etc.) corespunde în orice moment consumului de energie (sarcină) # 931; PN:
unde # 931; Pи - puterea totală activă a surselor; # 931; Рсн - nevoile proprii de a genera surse; # 916; Рп - pierderi de putere activă.
Ecuația de mai sus determină echilibrul capacităților active din sistemul electric.
Balanța capacităților active corespunde anumitor valori ale frecvenței și tensiunii în nodurile la care sunt conectate consumatorii (încărcăturile). Schimbarea puterii surselor se datorează modificării frecvenței și tensiunii prin egalitatea evidentă obținută prin extinderea funcției funcționale a seriei Taylor # 931; Ph = F (f; U):
Dacă balanța capacității este încălcată datorită scăderii capacității de generare sau a creșterii consumului de energie activă, se stabilește un regim cu valorile modificate ale componentelor ecuației de echilibru energetic. Scăderea puterii generate conduce la o scădere a frecvenței și a tensiunii în sistem și, invers, la creșterea puterii surselor, frecvențele curentului și tensiunii cresc în același mod în orice nod al sistemului electric. Schimbarea frecvenței poate fi afectată numai prin modificarea puterii active generate. La stațiile electrice termice și hidraulice acest lucru se realizează prin creșterea sau scăderea eliberării purtătorului de energie, adică abur sau apă.
Valoarea nominală a frecvenței în țările europene este de 50 Hz, în SUA și în alte țări este de 60 Hz. Reducerea frecvenței duce la o scădere a vitezei de rotație a motoarelor electrice sincrone și asincrone și, în cele din urmă, la o scădere a productivității mecanismelor de antrenare.
În calculele preliminare, se presupune că o schimbare a frecvenței cu 1% duce la o modificare a puterii de încărcare activă cu 0,5%. Ecuația echilibrului puterii reactive:
unde # 931; Qg. # 931; Qc. # 931; Qk - puterea reactivă generată de generatoarele de centrale electrice, dispozitive compensatoare (compensatoare sincrone, condensatoare și alte dispozitive, precum și capacitățile liniilor de aer și de cablu); # 931; Qn + # 931; Qcn + # 916; Qp - puterea reactivă consumată de sarcini, precum și nevoile proprii de alimentare cu energie electrică și cauzate de pierderile în elementele sistemelor de alimentare cu energie.
Capacitatea reactivă sau de schimb influențează în mod semnificativ acești parametri ai sistemelor de alimentare cu energie ca pierderile de energie și de energie și nivelurile de tensiune în nodurile de rețea. Prin urmare, problema compensării puterii reactive este una dintre cele mai importante în proiectarea și funcționarea sistemelor de alimentare cu energie electrică pentru întreprinderi. După cum se știe, valoarea (valoarea) puterii reactive caracterizează rata de schimb a energiei electromagnetice de către surse și consumatorii de energie electrică. Elementele inductive sunt dispozitive de stocare a energiei reactive, iar cele capacitive sunt generatoarele sale. În rețelele simetrice trifazate, puterea reactivă este definită ca
Q = √3UIin # 966 ;. (15,4)
în rețele asimetrice - suma puterilor reactive de trei faze:
Puterea totală (aparentă)
S = √P2 + Q2 (15.6)
Q / P = tg # 966; P / S = cos # 966;
Formulele de mai sus sunt valabile pentru rețelele curente sinusoidale în care nu există armonici mai mari.
Să ne amintim formulele de bază folosite în calculele legate de puterea reactivă. Pierderea puterii active # P; atunci când se transferă puterea activă și reactivă printr-o linie cu rezistență R:
# 8710; P = (P2 + Q2 / U2) # 8729; R. (15,7)
(PR + QX / U), (15,8)
unde X este reactanța liniei.
Cu tensiune și curent nesinusoidal, se utilizează metoda sinusoidelor echivalente. Sinuzoidele echivalente ale tensiunii Ue și curentului Ie sunt determinate de formulele:
unde Uv și Iv sunt, respectiv, tensiunea și curentul celei de a patra armonici. Puterea reactivă
La calcularea puterii reactive a convertoarelor de poartă, factorul de putere este determinat de formula
Valoarea cosului # 966; 1 se găsește de către primele armonice ale tensiunii și curentului (fundamentale). Coeficient de distorsiune a curbelor actuale
Modelele electromagnetice de schimb pot fi luate în considerare pe baza descompunerii curente în componente: active Ia. care coincide în fază cu tensiunea și Ip reactiv. deplasat cu un unghi π / 2 (Figura 15.1):
Figura 15.1 - Componentele curentului total
Este evident că componenta Ia determină puterea activă și Ip - puterea reactivă:
Această abordare este convenabilă pentru înțelegerea esenței proceselor energetice în sistemele de alimentare cu energie cu sarcini neliniare. În acest caz, chiar și în absența elementelor reactive în rețeaua poate să apară Ip ≠ 0. De exemplu, în cel mai simplu caz, un singur sau un redresor bialternanță funcționează la o sarcină activă (Fig. 15.2, a) atunci când unghiul de control # 945; ≠ 0 prima armonică de curent I1 este deplasată în raport cu curba de tensiune cu un unghi # 1; a căror valoare depinde de unghiul de control # 945; (Figura 15.2, b).
Figura 15.2 - Diagrama redresoarelor cu undă uniformă sau cu undă completă care lucrează asupra sarcinii active (a) și trecerea primei armonii la # 945; ≠ 0 (b)
Curentul primei armonici poate fi reprezentat de suma componentelor active și reactive prin expresie (15.14), respectiv, puterile pot fi reprezentate de expresiile (15.15a). Cu toate acestea, puterea determinată de expresia (15.15b) nu este legată de procesele de schimb, ci se datorează numai prezenței unei schimbări de fază între curent și tensiune. Ar fi mai corect să-i numim forța de forfecare. În cadrul următoarei discuții, totuși, vom folosi termenul uzual și general acceptat "putere reactivă" indiferent de cauza care provoacă apariția componentei reactive a curentului.
Notă fapt foarte important: compensarea puterii reactive (Ie .. minimizarea acesteia), realizată prin aceeași metodă, indiferent de natura apariției sale, și anume, prezența elementelor reactive în rețea sau defazajul cauzate de consumatori neliniare ... În practică, există de obicei o combinație a celor două: în redresoare (redresoare, invertoare, etc.), reactoarele sunt utilizate pentru a ușura procesele de comutare și băncile de condensatoare; convertoarele și PAL sunt conectate prin transformatoare etc.
Trebuie avut în vedere faptul că, mai exact, factorul de putere cos # 966; ar trebui să fie numit coeficientul de schimbare a fazei.
Conform celei de-a doua lege a electromecanicii, toate mașinile electrice sunt reversibile, adică pot funcționa atât în motor, cât și în modul generator. Această proprietate a mașinilor electrice utilizate în special în stațiile de gidroakkumulyatornyh: aparatul sincron este folosit ca motorul atunci când pomparea apei în rezervoarele în timpul perioadelor de sarcină minimă și a sistemului de putere în modul generator de atunci când energia potențială stocată de apă folosită pentru a roti turbinei hidraulice.
Mașinile sincrone utilizate în sistemele industriale de alimentare cu energie electrică, indiferent de destinația lor principală (motoare electrice, generatoare) sunt de asemenea utilizate ca surse de putere reactivă ale RM. Sistemele de dilatare sincrone sunt instalate exclusiv în scopul obținerii PM. Firește, aceste mașini pot funcționa și în modul de consum al RM. Acest lucru poate fi demonstrat vizual cu ajutorul unor caracteristici în formă de U cunoscute. În Fig. 15.3 prezintă în formă de U caracteristici ale generatorului sincron conectat la rețea cu același nivel de tensiune U0 = const pentru diferite valori ale sarcinii active P = 0, P“, P„(I - stator curent; Dacă - curentul de excitație).
Figura 15.3 - Caracteristicile în formă de U ale generatorului sincron (U0 = const, sarcină activă P = 0, P ', P ")
La valori ale curentului de excitație mai mică decât valoarea limită (Dacă
Pentru motoarele sincrone, valorile lui P, P ', P "sunt puterea electromagnetică corespunzătoare momentului electromagnetic rotativ. Curba inferioară este caracteristica în formă de U a compensatorului sincron.
Îmbinările de dilatare sincrone, spre deosebire de generatoarele sincrone, nu au capăt de ieșire al arborelui, ceea ce facilitează etanșarea mașinii și permite utilizarea răcirii cu hidrogen. Compensatoarele produc o tensiune de 6,6-15,75 kV și o putere de până la 345 MVA.
Puterea nominală totală a compensatorului atunci când lucrează cu supraexcitație, în modul generator, este determinată de formula
Puterea totală sub underexcitare (consumată)
Valoarea rezistenței inductive sincrone a compensatorului sincron (în unități relative) Xd = 1,8-5-2,5.
Puterea activă, datorată prezenței pierderilor mecanice, precum și pierderilor din oțel și cupru, reprezintă 1-2% din capacitatea nominală.
Componentele sincrone sunt uneori utilizate la stațiile principale de joasă tensiune (GPP) ale întreprinderilor.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: