Расчет емкости компенсирующего конденсатора трехфазного. Расчет емкости компенсирующего конденсатора в трехфазных сетях: методы и формулы

alexxlabРазное
Как рассчитать емкость компенсирующего конденсатора для трехфазной сети. Какие формулы используются для расчета реактивной мощности конденсаторной установки. Чем отличается расчет для схемы «звезда» и «треугольник». Какие факторы нужно учитывать при выборе конденсаторов.

Содержание

Основные принципы компенсации реактивной мощности в трехфазных сетях

Компенсация реактивной мощности в трехфазных электрических сетях является важной задачей для повышения эффективности энергосистемы. Основная цель — снизить потери в сети и улучшить качество напряжения.

Для компенсации используются конденсаторные установки, которые подключаются параллельно нагрузке. Их емкость подбирается таким образом, чтобы скомпенсировать индуктивную составляющую тока нагрузки.

Почему необходима компенсация реактивной мощности?

Компенсация реактивной мощности позволяет:

  • Снизить потери электроэнергии в сетях
  • Уменьшить падение напряжения
  • Разгрузить питающие линии и трансформаторы
  • Повысить пропускную способность сети
  • Улучшить качество напряжения у потребителей

Без компенсации реактивная составляющая тока создает дополнительную нагрузку на сеть, не совершая при этом полезной работы.


Расчет реактивной мощности конденсаторной установки

Для расчета требуемой реактивной мощности конденсаторной установки используются следующие формулы:

Для схемы соединения «звезда»:

Q = 3 * U2ф * ω * C

где:

  • Q — реактивная мощность, вар
  • Uф — фазное напряжение, В
  • ω — угловая частота сети (ω = 2πf), рад/с
  • C — емкость конденсатора в одной фазе, Ф

Для схемы соединения «треугольник»:

Q = 3 * U2л * ω * C

где:

  • Uл — линейное напряжение, В
  • C — емкость конденсатора между двумя фазами, Ф

Как видно из формул, при одинаковой емкости конденсаторов схема «треугольник» позволяет получить в 3 раза большую реактивную мощность по сравнению со схемой «звезда».

Выбор схемы соединения конденсаторов

При выборе схемы соединения конденсаторов в трехфазной сети необходимо учитывать следующие факторы:

  • Номинальное напряжение сети
  • Требуемую реактивную мощность
  • Наличие высших гармоник в сети
  • Условия эксплуатации

Преимущества схемы «звезда»:

  • Меньшее рабочее напряжение на конденсаторах
  • Возможность заземления нейтрали
  • Простота защиты от перенапряжений

Преимущества схемы «треугольник»:

  • Большая реактивная мощность при той же емкости
  • Отсутствие нулевого провода
  • Меньшая чувствительность к несимметрии напряжений

Для сетей 0,4 кВ чаще применяется схема «треугольник», а для сетей 6-10 кВ — «звезда» с изолированной нейтралью.


Методика расчета емкости компенсирующих конденсаторов

Расчет емкости компенсирующих конденсаторов выполняется в следующей последовательности:

  1. Определение требуемой реактивной мощности компенсации
  2. Выбор схемы соединения конденсаторов
  3. Расчет необходимой емкости по соответствующей формуле
  4. Выбор стандартных конденсаторов с ближайшим большим значением емкости
  5. Уточненный расчет реактивной мощности для выбранных конденсаторов

Рассмотрим пример расчета:

Дано: трехфазная сеть 0,4 кВ, 50 Гц, требуемая мощность компенсации 100 квар.

Выбираем схему «треугольник».

Расчет емкости:

C = Q / (3 * U2л * ω) = 100000 / (3 * 4002 * 2π * 50) = 663 мкФ

Выбираем стандартные конденсаторы 3 x 220 мкФ.

Уточненный расчет мощности:

Q = 3 * 4002 * 2π * 50 * 220 * 10-6 = 102,9 квар

Особенности выбора конденсаторов для компенсации реактивной мощности

При выборе конденсаторов для компенсации реактивной мощности необходимо учитывать следующие факторы:

  • Номинальное напряжение (должно быть не менее 1,1 U
    ном     сети)
  • Допустимые перегрузки по току и напряжению
  • Потери активной мощности
  • Наличие разрядных устройств
  • Климатическое исполнение

Важно также обеспечить защиту конденсаторов от токов короткого замыкания и перенапряжений.


Как рассчитать допустимый ток конденсатора?

Допустимый ток конденсатора Iдоп рассчитывается по формуле:

Iдоп = 2πfCUном

где:

  • f — частота сети, Гц
  • C — емкость конденсатора, Ф
  • Uном — номинальное напряжение конденсатора, В

Фактический ток не должен превышать Iдоп с учетом допустимой перегрузки (обычно 30%).

Регулирование мощности конденсаторных установок

Для оптимальной компенсации при изменяющейся нагрузке применяется регулирование мощности конденсаторных установок. Основные способы регулирования:

  • Ступенчатое включение/отключение секций
  • Тиристорное управление
  • Использование конденсаторов с различной емкостью

Автоматическое регулирование позволяет поддерживать заданный коэффициент мощности и избежать перекомпенсации.

Как рассчитать количество ступеней регулирования?

Количество ступеней регулирования N можно ориентировочно определить по формуле:

N = Qmax / Qmin

где:

  • Qmax — максимальная требуемая реактивная мощность
  • Qmin — минимальная ступень регулирования (обычно 20-50 квар)

Точное количество ступеней определяется на основе анализа графика нагрузки.


Влияние высших гармоник на работу конденсаторных установок

Наличие высших гармоник в сети может негативно влиять на работу конденсаторных установок, вызывая перегрузку по току и резонансные явления. Для защиты от высших гармоник применяются следующие меры:

  • Установка последовательных реакторов (расстройка)
  • Применение конденсаторов с повышенным допустимым током
  • Использование фильтрокомпенсирующих устройств

Как рассчитать частоту настройки фильтра?

Частота настройки фильтра fн определяется по формуле:

fн = f1 * √(XL / XC)

где:

  • f1 — основная частота сети (50 Гц)
  • XL — индуктивное сопротивление реактора
  • XC — емкостное сопротивление конденсатора

Обычно фильтры настраиваются на частоты 5-й и 7-й гармоник (250 и 350 Гц).

Экономическая эффективность компенсации реактивной мощности

Внедрение компенсации реактивной мощности позволяет получить следующие экономические эффекты:

  • Снижение платы за потребляемую электроэнергию
  • Уменьшение потерь в сетях и трансформаторах
  • Увеличение пропускной способности существующего оборудования
  • Улучшение качества электроэнергии

Как оценить срок окупаемости конденсаторной установки?

Ориентировочный срок окупаемости T можно рассчитать по формуле:


T = K / (ΔP * Tраб * Cэ)

где:

  • K — капитальные затраты на установку, руб
  • ΔP — снижение потерь активной мощности, кВт
  • Tраб — годовое число часов работы, ч
  • Cэ — стоимость электроэнергии, руб/кВт*ч

Обычно срок окупаемости составляет 1-3 года в зависимости от конкретных условий.


Реактивная мощность конденсаторной установки | Конденсаторные установки для повышения коэффициента мощности

Страница 11 из 53

Реактивная мощность конденсатора и конденсаторной батареи при синусоидальном напряжении на зажимах

Реактивная мощность однофазной цепи переменного тока при синусоидальных кривых напряжения и тока выражается как Q = UI sin φ. В силовых конденсаторах угол потерь δ весьма мал и угол сдвига φ, равный 90°—δ, весьма близок к 90°; поэтому sin φ практически равен единице, и реактивную мощность конденсатора можно определять из выражения Q = UI.
Подставляя в это выражение 1=ωСU, получаем, что реактивная мощность однофазного конденсатора емкостью С мкФ при синусоидальном напряжении U кВ на зажимах равна:


где I — ток в конденсаторе, а.
Это выражение применимо при симметрии синусоидальных линейных напряжений на зажимах конденсатора, также для мощности трехфазного конденсатора, соединенного треугольником. В этом случае следует понимать под U линейное напряжение на зажимах конденсатора и под С — сумму емкостей всех трех фаз конденсатора. Для трехфазного конденсатора, соединенного треугольником, это выражение верно независимо от того, одинаковы ли емкости фаз конденсатора.
Если фазы трехфазного конденсатора соединены звездой, то в общем случае при неравенстве их емкостей реактивная мощность конденсатора определяется как сумма мощностей трех фаз:

Подставляя сюда значения U2 и U3 из § 2-3, получим:

Если емкости всех трех фаз конденсатора одинаковы, то мощность конденсатора, соединенного звездой, равна:

где С — сумма емкостей всех трех фаз, мкФ.

Приведенные выше формулы для расчета реактивной мощности конденсатора, за исключением предпоследней, можно привести к виду

где а и b — коэффициенты, зависящие от напряжения на зажимах, его частоты и от схемы внутренних соединений конденсатора. Ниже приведены значения этих коэффициентов при частоте 50 Гц для однофазного конденсатора и трехфазного, соединенного треугольником.

Для трехфазного конденсатора, соединенного звездой, значения коэффициента а, приведенные в таблице, должны быть при тех же линейных напряжениях разделены на 3 и значения коэффициента b — умножены на 3.
Из выражений, приведенных выше, следует, что реактивная мощность конденсатора пропорциональна его емкости, квадрату напряжения на зажимах и частоте этого напряжения. Мощность конденсатора, проставленная на его маркировочной табличке (паспорте), соответствует его фактической (измеренной) емкости и номинальным значениям его напряжения и частоты. Что касается фактической мощности конденсатора в каждый момент его работы, то она определяется фактическим напряжением на зажимах конденсатора.

Например, конденсатор с номинальными данными 6,3 кВ, 10 кВАр будет иметь мощность 9,1 кВАр, если его присоединить к сети, в которой напряжение равно 6 кВ.
Поэтому при проектировании конденсаторных установок следует учитывать фактический уровень напряжения в сети, к которой будут присоединены конденсаторы.

Зависимость реактивной мощности конденсатора от частоты должна учитываться только в случае включения конденсатора в сеть, номинальная частота которой отличается от номинальной частоты конденсатора.
Поскольку реактивная мощность конденсатора пропорциональна его емкости, следует различать аналогично емкости каталожную и фактическую мощности конденсатора. И та и другая могут быть получены путем расчета по выражениям, приведенным выше, но первая определяется по каталожной емкости конденсатора, а вторая — по его фактической емкости, найденной путем измерения на заводе-изготовителе (§ 2-4).

В Советском Союзе раньше выпускались только конденсаторы расчетной мощностью 10 кВАр для номинальных напряжений 1—10 кз и меньшей мощности — для более низких напряжений. Затем были разработаны новые типы конденсаторов большей мощности, и в настоящее время наибольшая мощность выпускаемых конденсаторов для поперечной компенсации составляет для напряжений 0,4—10 кз 25 кВАр.
В США мощность основного типа конденсаторов напряжением 2,4 кз и выше постепенно увеличивалась и достигла в 1959 г. 100 кзар.
В Западной Европе ранее часто встречались конденсаторы мощностью 50—100  кВАр, реже — 200—300 кВАр, а наибольшая мощность одного конденсатора 50 Гц составила 1500  кВАр (Франция). В настоящее время там выпускаются конденсаторы примерно тех же мощностей, что в Советском Союзе и США, а конденсаторы мощностью более 100  кВАр изготовляются лишь немногими фирмами.
Все формулы для расчета реактивной мощности конденсатора, приведенные в настоящем параграфе, выражают также реактивную мощность конденсаторной батареи, если понимать в них под С емкость батареи, а под C1, С2 и С3— емкости ее фаз. Однако чаще находят реактивную мощность батареи, исходя из реактивных мощностей конденсаторов.

При проектировании конденсаторной установки находят номинальную мощность батареи, предполагая, что мощности всех конденсаторов одинаковы и равны их расчетной (каталожной) мощности. Таким образом, если батарея состоит из п конденсаторов, то ее проектная мощность Qбат=Qконд.
При монтаже и эксплуатации находят мощность батареи более точно, суммируя номинальные мощности конденсаторов, входящих в состав батареи.
Выработка реактивной энергии WР конденсаторной батареей за определенный промежуток времени при отсутствии регулирования мощности батареи может быть найдена из выражения

где Q—мощность батареи, кВАр,
t — продолжительность включения батареи, ч.
Если имеет место регулирование мощности батареи, то выработка реактивной энергии может быть найдена как Wp=QT, где Т определяется по графику мощности батареи. Так же следует поступать, если нужно учесть влияние эксплуатационных изменений напряжения на выработку реактивной энергии.

Реактивная мощность конденсаторной установки при несинусоидальной кривой напряжения на зажимах

Под реактивной мощностью несинусоидального переменного тока принято понимать сумму реактивных мощностей всех гармоник, которая в общем случае выражается как
где k — порядок гармоники.
При определении реактивной мощности в цепи силового конденсатора можно считать, что угол сдвига φ для всех гармоник равен 90° и что в кривых напряжения и тока содержатся только гармоники нечетных порядков. Тогда это выражение принимает для однофазного конденсатора следующий вид:

Вольтметр и амперметр, измеряющие напряжение и ток в цепи конденсаторной установки, указывают действующие, т. е. среднеквадратичные, значения этих величин, равные (§ 2-3):

Произведение этих значений дает полную (кажущуюся) мощность цепи S=UI, которая больше реактивной мощности, определенной по приведенному выше выражению. Между тем, потери энергии в конденсаторе и, следовательно, нагрев его определяются активной мощностью цепи, которая при несинусоидальном напряжении на зажимах пропорциональна только реактивной, но не полной мощности (tg δ может считаться одинаковым для всех практически возможных гармоник).
Произведение показаний амперметра и вольтметра, установленных в цепи конденсаторной батареи, дает полную мощность цепи, по которой нельзя точно судить о степени загрузки конденсаторов «по мощности» и о возможности опасного перегрева их. Более точным методом является определение экспериментальным путем значений тока Ik и напряжения Uk каждой гармоники и по ним, путем расчета, реактивной мощности как суммы реактивных мощностей отдельных гармоник.
Реактивная мощность конденсатора при несинусоидальном напряжении на зажимах может быть найдена и по одному из следующих выражений, в которые входят только значения Uk или Ik и номинальная мощность конденсатора:
где Uн, Iн и QH — номинальные напряжение, кВ, ток, а, и мощность конденсатора, кВАр ,
U1, U3 и т. д. — амплитуды каждой из гармоник действительной кривой напряжения по отношению к амплитуде номинального напряжения конденсатора;
I1,I3 и т. д. — аналогичные значения токов.
В этих выражениях учтены только гармоники нечетного порядка, поскольку гармоники четного порядка отсутствуют в кривых напряжения и тока электрических сетей. Второе выражение более удобно для расчетов, так как высшие гармоники в кривой тока конденсаторной установки бывают выражены более резко, чем в кривой напряжения, и поэтому значения их определяются легче и точнее.
При любом способе расчета реактивной мощности, ‘а также действующих значений тока и напряжения в цепи конденсаторной установки при несинусоидальном напряжении на зажимах можно учитывать без существенной ошибки не все гармоники, а только две-три гармоники, наиболее влияющие на результаты расчетов.

Ниже приведен пример расчета для того случая, когда напряжение на зажимах конденсаторной батареи 10 кВ, 1 500 кВАр содержит, кроме основной, только пятую гармонику, причем амплитуда ее равна 8% амплитуды основной гармоники.


Величина

Значение величины, полученное

1-й гармоники

с учетом

5-й гармоники

обеих гармоник

Линейное напряжение на зажимах батареи, в ………………………………………..

10 000

800

10 030

Ток в присоединении батареи, а . · Реактивная мощность батареи, кВАр

86,6

34,6

93-

1 500

48

1 548

Полная (кажущаяся) мощность цепи батареи, ква. …………………………..

—

—

1614

В данном случае Q = Q1 + Q5 = 1 548 кВАр и S= 1,73 UI =1 614 ква, т. е. Q<S. Вследствие появления пятой гармоники напряжение увеличилось на 0,3%, ток—на 7,4%, реактивная мощность—на 3,2% и полная мощность—на 7,6%.

  • Назад
  • Вперёд

Параллельное соединение конденсаторов: необходимость и схема

Содержание

  • 1 Основные тезисы
  • 2 Зачем включать конденсаторы параллельно
  • 3 Реактивная мощность сети
  • 4 Схема соединения компенсирующих установок
  • 5 Особенности конденсаторной защиты
  • 6 Разряд конденсаторов

Параллельное соединение конденсаторов – это батарея, где конденсаторы находятся под одинаковым напряжением, а суммарный ток равен полной алгебраической сумме токов указанных элементов.

Основные тезисы

При параллельном включении конденсаторов их ёмкости складываются, позволяя быстро вычислить результат. Рабочее напряжение конденсаторов одинаковое, а заряды складываются воедино. Это следует из формулы, выведенной Вольтой в XVIII веке:

C = q/U, тогда C1 + C2 + … = q1 + q2 + …/U.

Параллельное включение конденсаторов превращается в единственный конденсатор большой ёмкости.

Зачем включать конденсаторы параллельно

  • В радиоприёмниках подстройка под частоту волны выполняется коммутацией блоков конденсаторов, обеспечивая ввод резонансного контура в резонанс.
  • В фильтрах мощных блоков питания за рабочий цикл предстоит запасать массу энергии. Строить его на индуктивностях экономически нецелесообразно. Применяют параллельный набор из больших электролитических конденсаторов.
  • Параллельное включение конденсаторов встречается в измерительных схемах. Эталоны ответвляют на себя часть тока, по величине оценивается номинал – размер ёмкости исследуемого конденсатора.
  • Параллельно периодически устанавливаются компенсаторы реактивной мощности. Это устройства, блокирующие выход лишней энергии в питающую сеть. Что предотвращает образование помех, перегрузку генераторов, трансформаторов и избыточный нагрев проводки.

Реактивная мощность сети

Когда работает асинхронный двигатель, происходит расхождение тока и напряжения по фазе. Это отмечается по причине наличия обмотки, показывающей индуктивное сопротивление. Как результат, часть мощности отражается обратно в цепь. Эффект возможно устранить, если индуктивное сопротивление компенсировать ёмкостным. Иной способ – использование синхронных двигателей, эффективен при напряжениях 6 – 10 кВ.

По возможности предприятия должно потреблять всю произведённую собственную реактивную мощность. Но синхронные двигатели не всегда подходят условиям технологических процессов. Тогда ставят конденсаторные установки. Их реактивное сопротивление предвидится равным индуктивностям двигателей. Конечно, в идеале, ведь на производстве условия постоянно меняются и сложно отыскать золотую середину.

Если использовать параллельное соединение конденсаторов и коммутировать при помощи реле должным образом, задача просто решается. Отдельные предприятия за отражённую реактивную мощность тоже платят. При неиспользовании предвидятся экономические потери. Поставщиков энергии можно понять: реактивная мощность забивает линию ЛЭП, нагружает трансформаторы и тогда оборудование не способно выдавать полную нагрузку. Если каждое предприятие станет загружать канал лишним током, экономическое положение энергетиков немедленно пошатнётся.

Реле реактивной мощности массово распространены и помогут определить, какую часть конденсаторов включить в работу. Пример графика расчёта затрат приведён на рисунке. Имеется оптимальная точка, перешагивать которую экономически нецелесообразно. Но допускается сделать из-за иных мотивов.

Схема соединения компенсирующих установок

В трёхфазных сетях компенсирующие конденсаторы ставят тройками по двум общеизвестным схемам:

  1. Звезда.
  2. Треугольник.

Реактивная мощность в этих случаях вычисляется по формулам, представленным на рисунке. Через греческую омегу обозначена круговая частота сети (2 х Пи х 50 Гц). Из соотношений получается, что схема включения конденсаторов треугольником выгоднее: мощность выросла в 3 раза. Объяснение – звезда использует фазное напряжение, в 1,73 раза меньше линейного. Компенсируемая реактивная мощность зависит от квадрата этого параметра.

Из этих соображений трёхфазные конденсаторы всегда изготавливаются треугольником, а под звезду нужно выпросить индивидуальный заказ (три однофазных конденсатора). Есть оборотная сторона медали: на вольтаж 1,05; 3,15; 6,3; 10,5 кВ все конденсаторы однофазные. Допустимо соединять, как заблагорассудится. У звезды, к примеру, меньше рабочее напряжение, значит, каждый конденсатор в отдельности выйдет дешевле. Обе схемы нельзя отнести к параллельным включениям, подобные тройки, впрочем, объединяются в:

  • группы;
  • секции;
  • установки.

И внутри объединений однофазные конденсаторы могут включаться последовательно и параллельно, а трёхфазные – исключительно параллельно. Рекомендуется номиналы всех отдельных элементов выбирать одинаковы. Это упрощает расчёт, уравнивает нагрузку по частям электрической схемы. Известны установки, где присутствует смешанное соединение по каждой фазе. Образуются параллельные ветви последовательного включения конденсаторов.

Установки выполняют однофазными или трёхфазными. В сетях с напряжением 380 В всегда применяется параллельное соединение конденсаторов. Исключением признаётся случай использования оборудования с одной фазой на 220 В (фазное) и 380 В (линейное). Тогда под прибор ставится индивидуальная установка (или группа), компенсирующая реактивную мощность. В осветительных сетях конденсаторы по большей части ставят уже после выключателя по очевидным причинам. В прочих случаях – в зависимости от особенностей функционирования объекта.

Для напряжений 3, 6 и 10 кВ однофазные конденсаторы включаются обычной или двойной звездой (см. рис.). Один вывод бывает заземлен (глухозаземленная нейтраль). По этой причине допускается использование однофазных конденсаторов, включая с единственным изолированным выводом. В последнем случае нужно убедиться, что нулевой проводник выходит на корпус изделия.

Главный выключатель ставится в определённой секции защищаемого оборудования (территориально) и управляет цепью компенсации в общем, задействует или убирает дополнительное реактивное сопротивление. Если в конкретном секторе технологическое оборудование простаивает, главный выключатель разорвёт цепь компенсации. Конденсаторные установки обычно стоят в выделенном помещении вместе, электрически соединены параллельно. Перед каждой стоит выключатель цепи релейной регуляции для повышения или уменьшения общей ёмкости компенсаторов.

В зависимости от оборудования, используемого предприятием, объем реактивной мощности обусловливает помощь конденсаторных установок, гибко подстраиваемых под имеющиеся нужды. В итоге:

  1. Секции оборудования включены параллельно. Это легко понять, если представить бытовые приборы, питаемые одним удлинителем. Все включены параллельно. Но установлены, к примеру, в разных цехах, секторах и пр. Встречаются случаи, когда одна крупная энергетическая установка (допустим, генератор ГЭС) делится на сравнительно независимые секции.
  2. Конденсаторные установки включены параллельно, но, как правило, в одном месте, чтобы удавалось автоматически или вручную легко регулировать общую ёмкость посредством коммутации выключателей облегчённого типа. Один конденсатор может работать для компенсации реактивной мощности любой из секций либо сразу обеих.

Особенности конденсаторной защиты

Главные выключатели, как правило, используются при авариях и вырубают сразу целую секцию оборудования. Конденсаторные установки набираются в секции параллельным включением. Тогда главный выключатель сразу вырубит подобную «батарею». А прочие секции конденсаторных установок останутся в действии. Важно понять, что защитное оборудование, как и защищаемое, удаётся группировать разными методами. В зависимости от удобства и экономической обоснованности.

Облегчённые выключатели применяются, как правило, в цепях регуляции. Управляются через реле и повышают или понижают общую ёмкость конденсаторных установок. В качестве главного выключателя выбирается вакуумный или элегазовый.

Особенностью цепей выше 10 кВ считается использование однофазных конденсаторов, собираемых по схеме звезды или треугольника, в каждой ветви которых стоит параллельно-последовательная группа ёмкостей (см. рис.). При наличии изделий с высоким рабочим напряжением допустимо делать наоборот, применять последовательно-параллельно включение. Тогда рабочие напряжения конденсаторов выбираются так, чтобы количество групп, включенных друг за другом оказалось минимальным. Напряжение на каждом из элементов, естественно, увеличивается. Для справки: последовательное соединение конденсаторов.

Если сделать все по описанному распорядку, при выходе из строя любого элемента цепи компенсации реактивной мощности прочие продолжат работать в относительно щадящем режиме. Разумеется, параметры цепи нужно контролировать, а эксплуатирующий персонал, согласно методикам, ведёт проверку конденсаторных установок на исправность. При проектировании нужно учесть небольшую особенность:

Чем больше в цепи компенсации последовательных групп конденсаторов, тем сложнее для каждой обеспечить равномерное распределение напряжения. В частности, возможны частые перегрузки определённого сегмента.

Вдобавок сложные электрические соединения непросто проверять обслуживающему персоналу. Витиеватая схема плохо поддаётся монтажу, часты ошибки. Идеальным считается параллельное соединение конденсаторных блоков по каждой фазе. Тогда и монтировать легко, и методика проверки упрощается максимально.

Разряд конденсаторов

Включенные параллельно конденсаторы обладают большой ёмкостью, при прекращении работы на них остаётся заряд. Это возможно прочувствовать, если коснуться штекера только что выключенной старенькой дрели. В новых моделях фильтр устроен так, что цепь разряжается через резистор, и подобного не наблюдается.

Для снижения напряжения допустимо использовать и индуктивности, включенные параллельно конденсаторам. В этом случае сопротивление заземления переменному току весьма велико, а для постоянного – несложно преодолеть этот участок. В период работы оборудования ток здесь мал, потери невелики. После останова технологической линии заряд понемногу сливается через высокоомный резистор или индуктивность. Разумеется, не запрещено поставить в цепи заземления реле, замыкающее контакты только после выключения всех устройств. Конструкция дороже и требует автоматизации.

Процесс разряда цепи важен с точки зрения обеспечения безопасности. Представим: конденсатор, заряжённый от розетки, долго хранит разность потенциалов и представляет опасность для окружающих. В однофазных сетях с напряжением 220 В разряд выполняется через входные фильтры при условии, что корпус правильно заземлён. Сопротивление в цепи, включенной параллельно конденсаторам, определяется по формуле, представленной ниже.

Под Q подразумевается реактивная мощность установки в варах (ВАР), а Uф – фазное напряжение. Легко показать, что формула дана из расчёта времени разряда: Q зависит линейно от ёмкости, будучи перенесена в левую часть формулы, даст постоянную времени RC. За три таких периода батарея разряжается на 97%. Исходя из указанных условий можно найти и параметры индуктивности. А лучше – последовательно с нею включить резистор, как часто и делается в реальных схемах.

Калькулятор коэффициента мощности

 

Причины низкого коэффициента мощности:

Основной причиной низкого коэффициента мощности является индуктивная нагрузка. Ток отстает на 90° от напряжения в чисто индуктивной цепи. Эта огромная разница в фазовом угле между током и напряжением приводит к нулевому коэффициенту мощности.

Ниже приведены причины низкого коэффициента мощности:

  • Однофазные и трехфазные асинхронные двигатели. Обычно асинхронный двигатель работает при низком коэффициенте мощности, т.е. при:
    • Полная нагрузка, Pf = 0,8 -0,9
    • Малая нагрузка, Pf = 0,2 -0,3
    • Нет нагрузки, Pf может упасть до нуля (0)
  • Переменная нагрузка в энергосистеме (когда энергосистема слабо загружена, отношение активной мощности к реактивной мощности уменьшается, что приводит к уменьшению коэффициента мощности).
  • Промышленные отопительные печи.
  • Электроразрядные лампы (разрядное освещение высокой интенсивности) Дуговые лампы (работающие с очень низким коэффициентом мощности).
  • Трансформеры.
  • Гармонические токи.

Почему требуется точный расчет конденсаторной батареи?

Для повышения эффективности конденсаторную батарею следует выбирать с умом.

  • Конденсаторная батарея чрезмерного размера приведет к нагреву кабеля
  • Конденсаторная батарея меньшего размера не принесет пользы, так как счет за электроэнергию все равно будет высоким из-за высокого коэффициента мощности.

Параметр калькулятора коррекции коэффициента мощности:

Мощность: кВт.

Тип подключения: Однофазный или трехфазный.

Если выбрано 3 фазы: напряжение фаза-фаза или напряжение линия-нейтраль (Вольты), тип нагрузки (звезда или треугольник) старый коэффициент мощности (в единицах или %), требуемый коэффициент мощности (в единицах или %), частота ( в Гц).

Если выбрано однофазное: напряжение (Вольты), старый коэффициент мощности (в единицах или %), требуемый коэффициент мощности (в единицах или %), частота (в Гц).

Шаги калькулятора коррекции коэффициента мощности:

Когда мощность указана в кВА:

Для 1-фазной цепи переменного тока:

Сначала мы должны преобразовать данные коэффициенты мощности в угол, используя формулу:

Cos -1 (коэффициент мощности)

Из приведенной выше формулы мы можем рассчитать угол между старым и новым требуемым коэффициентом мощности.

Ø1 = Cos -1 (старый коэффициент мощности)

Ø2 = Cos -1 (новый коэффициент мощности)

После расчета угла необходимая реактивная мощность рассчитывается по формуле:

Qc = P(tanØ

3) емкость:

C =

Qc / V 2 *2*pi*f

:

CosØ = коэффициент мощности

Ø = Cos -1 (коэффициент мощности)

Из приведенной выше формулы мы можем рассчитать угол между старым и новым требуемым коэффициентом мощности.

Ø1 = Cos -1 (старый коэффициент мощности)

Ø2 = Cos -1 (новый коэффициент мощности)

После расчета угла требуемая емкость реактивной мощности рассчитывается по формуле 3: 90 реактивная мощность рассчитывается по формуле 3: 90

Qc =P(tanØ1-tanØ2)

Для емкости:

Если задано линейное напряжение, то сначала оно преобразуется в фазное напряжение по формуле (действительно только для нагрузок, соединенных звездой, если дана нагрузка, соединенная треугольником, преобразование не требуется, как в случае треугольника). напряжение фазы подключенной нагрузки равно напряжению сети):

В/ч =

Vll / 1,73

С =

Qc / Vph 2 *2*pi*f

Примечание:

В приведенных выше формулах:

  • Коэффициент мощности (п.ф) указывается в единицах измерения от 0 до 1 (например: 0,8, 0,9). Если p.f выражается в процентах, то сначала его переводят в единицы путем деления коэффициента мощности в процентах на 100, а затем его значение приводится в формулу.
  • Если нагрузка подключена по схеме «звезда» и выбрано линейное напряжение, то сначала преобразуйте ее в линейное напряжение нейтрали (фазное напряжение) на 1,73

Решено Пример:

Для однофазной системы:

Рассмотрим однофазную систему переменного тока со следующими данными:

Дано:

Напряжение (В) = 230 В

Мощность (P) = 1,5 кВт

Старый коэффициент мощности (p.f1) = 0,7 ед.

Новый коэффициент мощности (p.f2) = 0,9 ед.

Частота (f) = 50 Гц

Требуется:

Требуемая реактивная мощность= Qc = ? (кВАр)

Требуемая емкость= C = ? (мкФ)

Решение:

Из однофазной цепи переменного тока формула

Ø1 = COS -1 (0,7)

Ø1 = 45,6 °

Ø2 = COS -1 (0,9)

Ø 2 ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° . 1,5 * 1000 * (Tan⁡ (45,6 °) — Tan⁡ (25,85 °))

QC = 804,193 VARS или 0,804 KVARS

C =

804,193 / 230 2 * 3,1308080 * 3,1308080 * 3,1308080 * 3,140808080 * 3 8080 * 3,1408080 * 3 80808080 * 3,130 8080 8080 8080 28080 * 3,114 2 * 3,130 8080 8080 8080 2 280 * 3,114 2 * 3,114 2 . * 50

C = 48,41 мкФ

Для трехфазной системы:

Рассмотрим трехфазную систему со следующими данными:

Дано:

Напряжение (В) = 3815 В (фазное напряжение)

Мощность (P) = 20 кВт

Старый коэффициент мощности (стр. f1) = 0,7 ед.

Новый коэффициент мощности (p.f2) = 0,9 ед. (кВАр)

Требуемая емкость= C = ? (мкФ)

Решение:

Из трехфазной цепи переменного тока формула

Ø1 = Cos -1 (0.7)

Ø1 = 45. 6°

Ø2 = Cos -1 (0.9)

Ø2 = Cos -1 25.85°

Qc =20 * 1000 * (tan⁡(45.6°) — tan⁡(25.85°))

Qc = 10722.58 VARs or 10.722 KVARs

C =

10722.58 / 3815 2 * 2 * 3,14 * 50

C = 2,346 мкФ

Если задано линейное напряжение, то мы просто делим данное линейное напряжение на 1,73 (корень 3) (для нагрузки с соединением по схеме Y, только если дана нагрузка, соединенная треугольником, тогда никаких изменений не требуется).

Например: для нагрузки, соединенной звездой, линейное напряжение указано как V=6600 В (линейное), в то время как все остальные данные остаются прежними:

C =

10722,58 / (6600/1,73) 2 * 2 * 3,14 * 50

C = 2,346 мкФ

Стабилизируйте трансимпедансный усилитель | Аналоговые устройства

Таблица 1. Операционные усилители Maxim, подходящие для схем трансимпедансных усилителей
Деталь Входной ток смещения (пА) Шум входного напряжения (нВ/кв.кв.(Гц)) Ток питания (мкА) Полоса пропускания с единичным усилением (МГц) Самая маленькая упаковка Характеристики
МАКС9636 < 0,838 на 1 кГц 36 1,5 СК70 Низкое энергопотребление, малый ток смещения, высокое отношение GBW к потребляемому току, низкая стоимость
МАКС9620 < 80 42 при 1 кГц 59 1,5 СК70 Точность, малое энергопотребление, высокое отношение GBW к потребляемому току
МАКС9613 < 1,55 28 при 10 кГц 220 2,8 СК70 Низкий ток смещения при VCM = VEE, самокалибровка VOS
МАКС4475 < 1 4,5 при 1 кГц 2200 10 СОТ23, ТДФН Ультранизкий уровень шума
МАКС4230 < 1 15 при 1 кГц 1100 10 СК70 Широкая полоса пропускания, низкий уровень шума
МАКС9945 < 0,15 16,5 при 1 кГц 400 3 ТДФН Высокое напряжение, малая мощность
МАКС4250 < 1 8,9 при 1 кГц 400 3 СОТ23 Низкий уровень шума и искажений
МАКС4238 < 1 30 при 1 кГц 600 1 СОТ23, ТДФН Точность и малый дрейф
МАКС4400 < 1 36 при 10 кГц 320 0,8 СК70 Низкая стоимость