11 Сурет - Тоқтың, кернеудің және қуаттың мәндерін көрсететін қисықтар

Жоғарыда көрсетілген өрнектің екінші жігінде өрнектелген Т уақытындағы қуаттың орта мәні 0-ге тең, яғни оның пайда болуына ешқандай материалды қаржы жұмсалмағандықтан, ол пайдалы жұмыс орындауы мүмкін емес. Ал оның өрнекте бар болуы қорек көзі мен қабылдағыштың арасында энергия алмасуы жүретінін көрсетеді. Бірақ бұл процесс электромагнитті энергияны жинайтын және беретін – сыйымдылық пен индуктивтілік сияқты ерекше реактивті элементтердің қатысуымен ғана орындалады.

Сонымен, қабылдағыштың қысқыштарындағы толық қуатты комплексті түрде былай көрсетуге болады

S=UIcos+jUIsin=Р+jQ,

мұндағы Q - реактивті қуат, квар.

Реактивті қуаттың физикалық мәні

, квар

Q – реактивті қуат, квар;

I – фазалық тоқ, А;

Х – фазалық индуктивті кедергі, Ом;

Ф_м – айнымалы магнит ағынының амплитудасы, Вб;

В_т – магнит индукциясының амплитудасы;

 – магнит тізбегінің магниттік өтімділігі, Гн/м;

V – магнит тізбегінің көлемі, см³;

U – кернеу, В.

Реактивті қуат тұтыну

Реактивті қуаттың жүктемеге байланысты 2 түрлі:  индуктивті немесе сыйымдылықты болатыны белгілі. Егер тоқ фаза бойынша кернеуден қалып отырса, онда жүктеме индуктивті болады, ал оның таңбасы оң (+) болады және мұнда реактивті қуат тұтынылады. Торап элементтерінде реактивті қуаттың шығыны да болып тұрады, олар электрэнергия қабылдағыштары тұтынған реактивті қуатпен өлшемдес. Өндіріс орындарындағы реактивті қуаттың ең негізгі тұтынушылары мыналар: асинхронды қозғалтқыштар (АҚ) (барлық тұтынылған қуаттың 60-65 % құрайды), трансформаторлар (20-25%), бұрандалы түрлендіргіштер, реакторлар, ауалы және кабелді электр тораптары және басқа қабылдағыштар (10%).

Салыстыру үшін активті қуат P, реактивті қуат сияқты қабылдағыштармен тұтынылады және торап элементтері мен электр қондырғыларында шығынға ұшырайды.

Реактивті қуатты өндіру

Егер тоқ кернеуден озатын болса, онда жүктеме сыйымдылықты болады да, реактивті қуат өндіріледі және ол теріс (-) таңбалы болып келеді. Реактивті қуат – электр станциялардағы генераторлармен, синхронды қозғалтқыштармен, күштік конденсаторлар батареяларымен, тиристорлар және желілермен өндіріледі.

Салыстыру үшін: активті қуатты тек электр станциялардың генераторлары өндіреді.

Реактивті қуаттың теңдігі немесе балансы:

Q_i=0_i, Q_потр=Q_ист,

Q_потр=Q_нагр+Q_{(потери)}.

Q_ист=Q_ген+ Q_сд+ Q_бк+ Q_лэп+ Q_{тирист ист р.м.}+….

Салыстыру үшін: активті қуаттың балансы:

Р_i=0_i, Р_ген=Р_нагр+Р_{(потери)}.

Қуат коэффициенттері

Осы уақытқа дейін реактивті қуатты сипаттайтын негізгі нормативті көрсеткіш болып, активті қуаттың коэффициенті -  болып келеді. Өндірістік орындардың қоректенетін кірісінде бұл көрсеткіш 0,92-0,95-ке тең болуы қажет. Бірақ P/S деген қатынас реактивті қуаттың нақты өзгерісінің динамикасын көрсете алмайды. Мысалы, бұл коэффициент 0,95-тен 0,94-ке өзгерген кезде реактивті қуат 10% өзгереді, ал 0,99-дан 0,98-ге өзгергенде  -реактивті қуат 42% өзгереді.

Есептеу кезінде tg=Q/Р қатынасын қолданған ыңғайлы, бұл қатынасты реактивті қуаттың коэффициенті деп атайды.

Реактивті қуатты өтемелеу – бұл тораптың өткізгіштік қабілетін арттыратын, электр энергия және қуаттың шығындарын азайтатын және де тораптағы кернеудің режімін жақсартатын өтемелік қондырғыларды орнату.

Реактивті қуатты өтемелеудің техника-экономикалық жағдайы дегеніміз ол – СЭС жұмысының ең жақсы көрсеткішін қамтамасыз ететін шарттар. Олар негізгі болып табылады:

1. Өтемелеудің көмегімен толық қуат пен тоқ төмендейді; желілер мен трансформаторлардың өткізгіштік қасиеті артады; жоба жасағанда өткізгіштердің қимасы мен транформаторлар қуатын төмендетуге болады

,

.

2. Өтемелеу қондырғыларын орнатудың арқасында активті және реактивті қуаттардың шығындары төмендейді

, ,

, .

3. Электр энергияның шығындары төмендейді:

.

4. Кернеу шығыны төмендейді

, .

Энергожүйелер өндірістік орындарын реактивті қуатпен толық қамтамасыз ете алмайды. Сондықтан реактивті қуаттың теңдігін сақтап қалу үшін энергожүйелерден өндіріс орындары тұтынатын реактивті қуатты төмендететін бірнеше шаралар қолданылады. Бұл шаралар негізінен екіге бөлінеді: I – барлық жағдайларда тиімді болатын және арнайы өтелмейтін құрылғыларды қажет етпейтін шаралар және II - реактивті қуатты өндіретін арнайы өтемелегіш қондырғыларды орнатуды қажет ететін шаралар.

1. Реактивті қуатты тұтынуды төмендететін шаралар.

Электр қабылдағыштар тұтынатын реактивті қуаты төмендету және қуат коэффициентін жоғарылату келесі шаралар арқылы іске асырылуы мүмкін :

а) Жүктелуі 45%-дан аспайтын асинхронды қозғалтқыштардың қоректену кернеуін орама сұлбаларын -тан -ға ауыстыру арқылы төмендету. Бұл кезде асинхронды қозғалтқыштардың айналу моменті мен активті қуаты үш есе кемиді, қозғалтқыштың жүктелуі және оның қуат коэффициенті жоғарылайды, ал реактивті қуатты тұтыну төмендейді. Мұндай ауысулар тек қозғалтқыштардың орамалардағы кернеу 660/380В және тораптағы кернеу 380В болғанда ғана орындалады;

б) технологиялық агрегаттардың жүктелуін арттыру, технологиялық үрдістерді реттеу, жүктелуді арттыру және электр қозғалтқыштарының жүктелу коэффициентін арттыру;

в) асинхронды электрқозғалтқыштар мен дәнекерлеу трансформатордың бос жүрісінің шектегіштерін орнату;

г) жүктелуі 30%-дан аз цехтік трансформаторларды өшіріп, оның жүктемесін басқа трансформаторға ауыстыру арқылы;

д) жүктелуі аз, яғни К_з <45%  болатын АҚ-ң орнына қуаты аз қозғалтқыштар орнату;

е) ескірген АҚ-ң орнына синхронды қозғалтқыштарды орнату (Q_АД орнына - Q_СД пайда болады). Жаңадан орнатылатын механизмдер үшін, яғни жылдамдықты реттеудің қажеті жоқ және үздіксіз режімде жұмыс жасайтын (насос, компрессор, желдеткіш) механизмдер үшін синхронды қозғалтқыштарды пайдалану қажет.