Reaktanca v elektrotehniki

Znan v elektrotehniki Ohmov zakon pojasnjuje, da če se na konce odseka tokokroga uporabi potencialna razlika, bo pod njegovim delovanjem stekel električni tok, katerega moč je odvisna od upora medija.

Viri izmenične napetosti ustvarijo tok v tokokrogu, ki je povezan z njimi, ki lahko sledi obliki sinusnega vala vira ali pa je premaknjen naprej ali nazaj za kot od njega.

Če električni tokokrog ne spremeni smeri toka toka in njegov fazni vektor popolnoma sovpada z uporabljeno napetostjo, potem ima tak odsek čisto aktiven upor. Ko pride do razlike v rotaciji vektorjev, govorijo o reaktivni naravi upora.

Različni električni elementi imajo različno sposobnost odklona toka, ki teče skozi njih, in spreminjanja njegove velikosti.

Reaktanca tuljave

Vzemite stabiliziran vir izmenične napetosti in kos dolge izolirane žice. Najprej priključimo generator na celotno ravno žico, nato pa nanjo, vendar navito v obroče magnetno vezje, ki se uporablja za izboljšanje prehodnosti magnetnih tokov.

Z natančnim merjenjem toka v obeh primerih je razvidno, da bo v drugem poskusu opaziti znatno zmanjšanje njegove vrednosti in fazni zamik pod določenim kotom.

To je posledica pojava nasprotnih indukcijskih sil, ki se kažejo pod delovanjem Lenzovega zakona.

Na sliki je prehod primarnega toka prikazan z rdečimi puščicami, magnetno polje, ki ga ustvarja, pa je prikazano z modro. Smer njegovega gibanja je določena s pravilom desne roke. Prav tako prečka vse sosednje zavoje znotraj tuljave in v njih inducira tok, prikazan z zelenimi puščicami, ki oslabi vrednost uporabljenega primarnega toka, medtem ko premakne njegovo smer glede na uporabljeni EMF.

Več kot je navitih na tuljavi, večja je induktivna reaktanca X.Lzmanjša primarni tok.

Njegova vrednost je odvisna od frekvence f, induktivnosti L, izračunane po formuli:

xL= 2πfL = ωL

S premagovanjem sil induktivnosti tok tuljave zaostaja za napetostjo za 90 stopinj.

Odpornost transformatorja

Ta naprava ima dve ali več tuljav na skupnem magnetnem krogu. Eden od njih prejema električno energijo iz zunanjega vira, drugim pa se oddaja po principu transformacije.

Primarni tok, ki poteka skozi napajalno tuljavo, inducira magnetni tok v in okoli magnetnega vezja, ki prečka zavoje sekundarne tuljave in v njej tvori sekundarni tok.

Ker je kot nalašč za ustvarjanje oblikovanje transformatorja nemogoče, se bo del magnetnega toka razpršil v okolje in ustvaril izgube.Ti se imenujejo tok uhajanja in vplivajo na količino reaktanse uhajanja.

Tem je dodana aktivna komponenta upora vsake tuljave. Skupna dobljena vrednost se imenuje električna impedanca transformatorja ali njegova kompleksna odpornost Z, kar ustvarja padec napetosti na vseh navitjih.

Za matematični izraz povezav znotraj transformatorja je aktivna upornost navitij (običajno iz bakra) označena z indeksoma "R1" in "R2", induktivna pa z "X1" in "X2".

Impedanca v vsaki tuljavi je:

• Z1 = R1 + jX1;

• Z2 = R1 + jX2.

V tem izrazu indeks «j» označuje namišljeno enoto, ki se nahaja na navpični osi kompleksne ravnine.

Najbolj kritičen režim z vidika induktivnega upora in pojava komponente jalove moči nastane pri vzporedni povezavi transformatorjev.

Odpornost kondenzatorja

Strukturno vključuje dve ali več prevodnih plošč, ločenih s plastjo materiala z dielektričnimi lastnostmi. Zaradi te ločitve enosmerni tok ne more preiti skozi kondenzator, izmenični pa lahko, vendar z odstopanjem od prvotne vrednosti.

Njegova sprememba je razložena z načelom delovanja reaktivno-kapacitivnega upora.

Pod delovanjem uporabljene izmenične napetosti, ki se spreminja v sinusni obliki, se na ploščah pojavi skok, kopičenje nabojev električne energije z nasprotnimi znaki. Njihovo skupno število je omejeno z velikostjo naprave in je označeno z zmogljivostjo. Večji kot je, dlje traja polnjenje.

Med naslednjim polciklom nihanja se polarnost napetosti na ploščah kondenzatorja obrne.Pod njegovim vplivom se spremenijo potenciali, ponovno napolnijo nastale naboje na ploščah. Na ta način se ustvari tok primarnega toka in ustvari nasprotje njegovemu prehodu, ko se zmanjšuje po velikosti in premika vzdolž kota.

Električarji imajo o tem šalo. Enosmerni tok na grafu je predstavljen z ravno črto, in ko gre vzdolž žice, električni naboj, ki doseže ploščo kondenzatorja, počiva na dielektriku in pride v slepo ulico. Ta ovira mu preprečuje prehod.

Sinusni harmonik prehaja skozi ovire in naboj, ki se prosto kotali po pobarvanih ploščah, izgubi majhen del energije, ki je ujeta na ploščah.

Ta šala ima skriti pomen: ko se na plošče med ploščami nanese konstantna ali popravljena pulzirajoča napetost, se zaradi kopičenja električnih nabojev iz njih ustvari strogo konstantna potencialna razlika, ki izravna vse skoke v napajanju. vezje. Ta lastnost kondenzatorja s povečano kapacitivnostjo se uporablja v stabilizatorjih konstantne napetosti.

Na splošno je kapacitivni upor Xc ali nasprotje prehodu izmeničnega toka skozi njega odvisen od zasnove kondenzatorja, ki določa kapacitivnost «C» in je izražen s formulo:

Xc = 1/2πfC = 1 / ω° C

Zaradi ponovnega polnjenja plošč tok skozi kondenzator dvigne napetost za 90 stopinj.

Reaktivnost daljnovoda

Vsak daljnovod je zasnovan za prenos električne energije. Običajno ga predstavljamo kot ekvivalentne odseke vezja s porazdeljenimi parametri aktivnega r, reaktivnega (induktivnega) x upora in prevodnosti g, na dolžinsko enoto, običajno en kilometer.

Če zanemarimo vpliv kapacitivnosti in prevodnosti, potem lahko uporabimo poenostavljeno ekvivalentno vezje za vod z vzporednimi parametri.

Nadzemni daljnovod

Prenos električne energije preko izpostavljenih golih žic zahteva znatno razdaljo med njimi in od tal.

V tem primeru lahko induktivno upornost enega kilometra trifaznega vodnika predstavimo z izrazom X0. odvisno od:

• povprečna razdalja osi žic med seboj asr;

• zunanji premer faznih žic d;

• relativna magnetna prepustnost materiala µ;

• zunanji induktivni upor linije X0 ';

• notranji induktivni upor linije X0 «.

Za referenco: induktivni upor 1 km nadzemnega voda iz neželeznih kovin je približno 0,33 ÷ 0,42 Ohm / km.

Kabelski daljnovod

Električni vod, ki uporablja visokonapetostni kabel, se strukturno razlikuje od nadzemnega voda. Njegova razdalja med fazami žic se znatno zmanjša in je določena z debelino notranje izolacijske plasti.

Takšen trižilni kabel lahko predstavljamo kot kondenzator s tremi plašči žic, raztegnjenih na dolgi razdalji. Ko se njegova dolžina poveča, se kapacitivnost poveča, kapacitivni upor se zmanjša in kapacitivni tok, ki se zapira vzdolž kabla, se poveča.

Enofazni ozemljitveni stiki se najpogosteje pojavljajo v kabelskih vodih pod vplivom kapacitivnih tokov. Za njihovo kompenzacijo v omrežjih 6 ÷ 35 kV se uporabljajo reaktorji za dušenje obloka (DGR), ki so povezani preko ozemljene nevtralnosti omrežja. Njihovi parametri so izbrani s sofisticiranimi metodami teoretičnih izračunov.

Stari GDR-ji niso vedno delovali učinkovito zaradi slabe kakovosti uglaševanja in oblikovnih nepopolnosti. Zasnovani so za povprečne nazivne napakne tokove, ki se pogosto razlikujejo od dejanskih vrednosti.

Danes so uvedeni novi razvoji GDR, ki so sposobni samodejno spremljati izredne razmere, hitro meriti njihove glavne parametre in se prilagajati za zanesljivo gašenje tokov zemeljske napake z natančnostjo 2%. Zahvaljujoč temu se učinkovitost delovanja GDR takoj poveča za 50%.

Načelo kompenzacije reaktivne komponente moči iz kondenzatorskih enot

Električna omrežja prenašajo visokonapetostno električno energijo na velike razdalje. Največ uporabnikov so elektromotorji z induktivnim uporom in uporovnimi elementi. Skupna moč, poslana porabnikom, je sestavljena iz aktivne komponente P, ki se uporablja za opravljanje koristnega dela, in reaktivne komponente Q, ki povzroča segrevanje navitij transformatorjev in elektromotorjev.

Reaktivna komponenta Q, ki izhaja iz induktivnih reaktanc, zmanjša kakovost električne energije. Za odpravo njegovih škodljivih učinkov v osemdesetih letih prejšnjega stoletja je bila v elektroenergetskem sistemu ZSSR uporabljena kompenzacijska shema s povezovanjem kondenzatorskih baterij s kapacitivnim uporom, kar je zmanjšalo kosinus kota φ.

Namestili so jih na razdelilne postaje, ki neposredno napajajo problematične odjemalce. To zagotavlja lokalno regulacijo kakovosti električne energije.

Na ta način je mogoče bistveno zmanjšati obremenitev opreme z zmanjšanjem jalove komponente ob oddaji enake delovne moči.Ta metoda velja za najučinkovitejšo metodo varčevanja z energijo ne le v industrijskih podjetjih, temveč tudi v stanovanjskih in komunalnih storitvah. Njegova kompetentna uporaba lahko bistveno izboljša zanesljivost elektroenergetskih sistemov.