Расчет конденсатора для понижения напряжения: Гасящий конденсатор вместо гасящего резистора

Содержание

Гасящий конденсатор вместо гасящего резистора

Иногда возникает задача понизить переменное напряжение сети 220 вольт до некоторого заданного значения, причем применение понижающего трансформатора (в таком случае) не всегда бывает целесообразным.

Скажем, низкочастотный понижающий трансформатор, выполненный традиционно на трансформаторном железе, способный преобразовать мощность 200 Ватт, весит больше килограмма, не говоря о высокой стоимости. Следовательно в некоторых случаях можно применить гасящий резистор, который ограничит ток, однако при этом на самом гасящем резисторе выделится мощность в виде тепла, а это не всегда является приемлемым.

Например, если нужно запитать 200 Ваттную лампу только на половину ее наминала, потребовалось бы рассеять мощность в 100 Ватт на гасящем резисторе, а это крайне сомнительное решение.

Весьма удобной альтернативой, для данного примера, может служить применение гасящего конденсатора, емкостью около14мкф, (такой можно собрать из трех металлопленочных типа К73-17 по 4,7мкф, рассчитанных на 250в, а лучше – на 400в) это позволит получить нужный ток без необходимости рассеивать значительную мощность в виде тепла.

Рассмотрим физическую сторону этого решения. Как известно, конденсатор, включенный в цепь переменного тока, является реактивным элементом, обладающим емкостным сопротивлением, связанным с частотой переменного тока в цепи, а также с собственной емкостью.

Чем больше емкость конденсатора и чем выше частота переменного напряжения в цепи, тем больший ток проходит через конденсатор, значит емкостное сопротивление конденсатора обратно пропорционально его емкости, а также частоте переменного тока, в цепи, куда он включен.

Это видно и из формулы для емкостного сопротивления конденсатора:

Если в цепь переменного тока включены последовательно резистор (активная нагрузка) и конденсатор, то их общее сопротивление можно найти по формуле:

А поскольку и то

Итак, зная напряжение на нагрузке, силу тока нагрузки и напряжение на гасящем конденсаторе, можно определить емкость гасящего конденсатора, который нужно включить последовательно нагрузке для получения требуемых параметров питания:

Рассмотрим пример: требуется запитать лампу накаливания мощностью 100 Ватт, рассчитанную на напряжение 110 вольт от розетки 220 вольт. В первую очередь найдем значение рабочего тока лампы:

Получим значение тока лампы равное 0,91 А. Теперь можно найти требуемое значение емкости гасящего конденсатора, она будет равна 15,2 мкФ.

Следует отметить, что этот расчет верен для чисто активной нагрузки, когда имеет место эффективное значение. При использовании же выпрямителя, необходимо учесть, что эффективное значение тока будет немного меньше в силу действия пульсаций. Также следует помнить, что в качестве гасящих конденсаторов, полярные конденсаторы применять ни в коем случае нельзя.

Лучшее сочетание вакуумных и          полупроводниковых характеристик - однотактный гибридный усилитель звука.

          Мы не создаём иллюзий,
          Мы делаем звук живым!

гасящий конденсатор за место трансформатора

Конденсатор в качестве понижающего трансформатора

Конденсатор при включении в цепь с переменным напряжением обладает реактивным сопротивлением. 2/25=645 Ом

Где, U- необходимое напряжение на нагрузке (в нашем случае на паяльнике). P- мощность нагрузки.
Затем рассчитываем ток проходящий через нагрузку

Iн=Pн/Uвых=25/127=0.2 А

Затем рассчитываем сопротивление цепи Z

Z=Uвх/Iн=220/0,2=1100 Ом

На номограмме данные значения выделены, нам нужен конденсатор на 3,5 мкФ.

Пример 2

Нам необходимо запитать постоянным током устройство рассчитанное на напряжение 18В и ток 20мА. При этом напряжение сети 127В.

Внимание схема работает от 220В, развязки от сети нет. Будьте внимательны, соблюдайте технику безопасности!

Rн=Uвых/Iн=18/0,02=900 Ом
Z=Uвх/Iн=127/0,02=6,35 кОм

Данный пример на номограмме выделен пунктиром. Емкость конденсатора составляет 0,51 мкФ.
Конденсаторы в качестве гасящего элемента следует выбирать бумажные. С запасом по напряжению в 2-3 раза, превышающего напряжение которое нужно погасить.

Принцип работы бестрансформаторного блока питания на гасящем конденсаторе SW19. ru

Не для кого не секрет, что источник вторичного электропитания является неотъемлемой частью любого прибора. В данной статье я постараюсь описать довольно распространенный тип источников питания — бестрансформаторные на гасящем конденсаторе.

Основными достоинствами его являются малые габариты, дешевизна и простота устройства, именно по этому его часто используют например, в терморегуляторах тёплого пола, блоках управления бытовыми холодильниками, блоках дистанционного управления люстрами, базы электрочайников с сенсорным управлением и подобных малогабаритных устройствах с сетевым питанием. Не смотря на все положительные качества есть и недостатки, пожалуй самый большой из которых это отсутствие гальванической развязки с питающей сетью и невысокий ток нагрузки.

Отсутствие гальванической развязки требует от мастера повышенного внимания при ремонте и наладке схемы!

Для начала рассмотрим типовую схему такого источника

Это самый стандартный вариант, встречающийся в 80% случаев, в остальных 20% могут присутствовать изменения которые не меняют принципа диагностики и ремонта.

Назначение элементов схемы:


-> Резистор(R1) является токоограничивающим, он ограничивает ток заряда конденсатора в момент включения в сеть т.к. разряженный конденсатор имеет низкое сопротивление, а следовательно потребляет значительный ток, так же в некоторых схемах он используется разрывной и одновременно служит плавким предохранителем
-> Конденсатор (С1) является основным элементом схемы. За счет своего реактивного сопротивления он гасит излишний ток. Напряжение же получается лишь тогда, когда появляется нагрузка, его величина подчиняется закону ома.
-> Резистор(R2) – разряжающий. Он служит для того чтобы разрядить конденсатор, иначе при отключении от сети вилка устройства будет биться током, во многих схемах не имеющих разъемных соединений, например в термостате теплого пола, датчиках движения его не ставят.
-> Диодный мост(Br1) служит для выпрямления тока, в целях экономии его часто заменяют на однополупериодный выпрямитель состоящий из одного диода.
-> Конденсатор(С2) необходим для сглаживания пульсаций выпрямленного тока.
-> Стабилитрон(D1) стабилизирует напряжение. Т.к. конденсатор ограничивает ток, то напряжение в отсутствии нагрузки было бы равно сетевому, а так же при изменении тока нагрузки скакало в широких пределах, стабилитрон же является постоянной нагрузкой в цепи и не позволяет напряжению превышать определенный порог, равный его напряжению стабилизации

Самая частая неисправность с которой подобные устройства заходят на ремонт «Не включается, не светится» и подобные выражения, которые сообщает клиент мастеру.
При данных признаках в большинстве случаев происходит пробой стабилитрона, т.к. он «сдерживает» напряжение при изменении нагрузки или скачках напряжения в сети, а в отсутствии нагрузки вся выработанная мощность БП рассеивается на нем в виде тепла.

С такой проблемой был принят в ремонт термостат тёплого пола Electrolux

Подключаем к питанию, проводим замеры питающего напряжения. Удобнее и быстрее всего произвести замер в очевидных точках, если есть микросхемы, на питающих выводах, на сглаживающем конденсаторе, и т. д.

Когда выяснено, что проблема с питающими линиями, более детально осматриваем цепи питания и воспроизводим схему питания устройства

Данная схема очень типичная, кроме наличия 2 стабилитронов, включенных последовательно, Это необходимо для питания напряжением 12В цепей управления и 17В для запитки реле.(Реле в этом регуляторе используется на 24В, выбранное производителем пониженное напряжение 17В позволяет реле уверенно срабатывать и при этом иметь минимальный нагрев)

Диагностируется данная проблема просто: Находим стабилитрон и мультиметром в режиме прозвонки производим измерение на его выводах При исправном стабилитроне на экране прибора будет какое либо значение много больше нуля, при не исправном раздастся писк свидетельствующий о коротком замыкании.

Если при диагностике обнаружен перегоревший плавкий предохранитель, то в первую очередь проверяем сам гасящий конденсатор на пробой.

Далее удаляем стабилитрон и прозваниваем без него. Короткое скорее всего пропадёт.

Так же, чтобы убедиться проверяем стабилитрон.

А далее заменяем его на исправный, если есть следы свидетельствующие о перегреве (потемнение платы) то заменяем его на стабилитрон с большей мощностью рассеяния или заменяем на включенные параллельно с выравнивающими резисторами

Далее проверяем результат нашего ремонта
При включении в сеть загорелся светодиод «Нагрев» и отчетливо слышен щелчок реле.

Бестрансформаторные сетевые источники питания с гасящим конденсатором

Автор: Лупенко Александр

Несколько схем и расчет бестрансформаторных блоков питания с гасящим конденсатором

Сетевой источник питания с гасящим конденсатором

(рис. 1), по сути, есть делитель напряжения, у которого верхнее плечо – конденсатор, а нижнее представляет собой сложную нелинейную диодно-резисторно-конденсаторную цепь. Этим и определены недостатки (и достоинства, конечно) таких устройств.

Рисунок 1:

Для того чтобы источник мог работать в широком интервале тока нагрузки с высоким КПД, достаточно входной делитель напряжения выполнить чисто реактивным, например, конденсаторным (рис. 2).

Рисунок 2:

Он позволяет дополнительно стабилизировать выходное напряжение источника последовательно включенным компенсационным или импульсным стабилизатором, чего нельзя делать в обычном источнике с гасящим конденсатором. Как показано в статье С. Бирюкова “Расчет сетевого источника питания с гасящим конденсатором” – “Радио”, 1997, N 5, с. 48-50, – последовательный стабилизатор можно использовать только при ограничении напряжения на его входе, что опять-таки заметно снижает КПД.

Источник с конденсаторным делителем напряжения целесообразно использовать для совместной работы с импульсными стабилизаторами. Идеально подходит он для устройства, длительно потребляющего малый ток, но требующего в определенный момент резкого его увеличения.

Пример – квартирное сторожевое устройство на микросхемах “МОП с исполнительным узлом на реле и звуковом сигнализаторе.

Ток, потребляемый конденсаторным делителем, будет иметь фазовый сдвиг в 90 град. относительно напряжения сети, поэтому делитель напряжения на реактивных элементах не требует охлаждения. Исходя из вышесказанного, ток через делитель вроде бы можно выбрать сколь угодно большим. Однако неоправданное увеличение тока делителя приведет к активным потерям в проводах и к увеличению массы и объема устройства. Поэтому целесообразно принять ток через делитель напряжения в пределах 0,5…3 от максимального тока нагрузки.

Расчет источника с емкостным делителем несложен. Как следует из ф-лы (2) в упомянутой статье, выходное напряжение Uвых и полный выходной ток (стабилитрона и нагрузки Iвых) источника по схеме 1,а связаны следующим образом:

Iвых = 4fC1(2Uc-Uвых)

Эта формула пригодна и для расчета источника с конденсаторным делителем, в ней просто надо заменить С1 на суммарную емкость параллельно соединенных конденсаторов С1 и С2, показанных на рис.

/2/(C1+C2)-2Un.

Емкость и рабочее напряжение конденсатора С2 выбирают исходя из необходимого выходного напряжения – соотношение значений емкости С1/С2 обратно пропорционально значениям падающего на С1и С2 напряжения. Например, если С1″ =1 мкф, а С2=4 мкФ, то напряжение Uc1 будет равно 4/5 напряжения сети, a Uc2=Uc/5, что при напряжении сети Uc = 220 В соответствует 186 и 44 В. Необходимо учесть, что амплитудное значение напряжения почти в 1,5 раза превышает действующее, и выбрать конденсаторы на соответствующее номинальное напряжение.

Несмотря на то, что теоретически конденсаторы в цепи переменного тока мощности не потребляют, реально в них из-за наличия потерь может выделяться некоторое количество тепла. Проверить заранее пригодность конденсатора для использования в источнике можно, просто подключив его к электросети и оценив температуру корпуса через полчаса. Если конденсатор С1 успевает заметно разогреться, его следует счесть непригодным для использования в источнике.

Практически не нагреваются специальные конденсаторы для промышленных электроустановок – они рассчитаны на большую реактивную мощность. Такие конденсаторы используют в люминесцентных светильниках, в пускорегулирующих устройствах асинхронных электродвигателей и т. п.

Ниже представлены две практические схемы источников питания с конденсаторным делителем: пятивольтный общего назначения (рис. 3) на ток нагрузки до 0,3 А и источник бесперебойного питания для кварцованных электронно-механических часов (рис. 4).

Рисунок 3:

Рисунок 4:

Делитель напряжения пятивольтного источника состоит из бумажного конденсатора С1 и двух оксидных С2 и СЗ, образующих нижнее по схеме неполярное плечо емкостью 100 мкФ. Поляризующими диодами для оксидной пары служат левые по схеме диоды моста. При номиналах элементов, указанных на схеме, ток замыкания (при Rн=0) равен 600 мА, напряжение на конденсаторе С4 в отсутствие нагрузки – 27 В.

Электронно-механические часы обычно питают от одного гальванического элемента напряжением 1,5 В. Предлагаемый источник вырабатывает напряжение 1,4 В при среднем токе нагрузки 1 мА. Напряжение, снятое с делителя С1С2, выпрямляет узел на элементах VD1, VD2. СЗ. Без нагрузки напряжение на конденсаторе СЗ не превышает 12В.



Конденсаторы

и формулы для расчета емкости

Конденсаторы - это пассивные устройства. в электронных схемах для хранения энергии в виде электрического поля. Они комплимент индукторы, хранящие энергию в виде магнитного поля. Идеальный конденсатор является эквивалентом разомкнутой цепи (бесконечное сопротивление) для постоянного тока (DC) и представляет собой импеданс (реактивное сопротивление) для переменные токи (AC), зависящие от частоты тока (или напряжения).Реактивное сопротивление (сопротивление току расход) конденсатора обратно пропорционален частоте сигнала, воздействующего на него. Конденсаторы изначально были называемые «конденсаторами» по причине, которая восходит к временам Лейденской банки, когда считалось, что электрические заряды накапливаться на пластинах в результате конденсации.

Свойство емкости, которая препятствует изменению напряжения, используется для передачи сигналов с компонент с более высокой частотой, предотвращая прохождение сигналов компонентов с более низкой частотой.Обычное применение конденсатор в РЧ (радиочастотной) цепи - это место, где есть напряжение смещения постоянного тока, которое необходимо заблокировать от присутствия в цепи, позволяя РЧ-сигналу проходить. Источники питания постоянного тока используют большие значения емкости параллельно с выходом. клеммы для сглаживания низкочастотных пульсаций из-за выпрямления и / или переключения сигналов.

При использовании последовательно (левый рисунок) или параллельно (правый рисунок) с его комплемент схемы, индуктор, комбинация индуктора-конденсатора образует цепь, которая резонирует на определенной частоте это зависит от значений каждого компонента.В последовательной цепи сопротивление протеканию тока на резонансной частоте равен нулю с идеальными компонентами. В параллельной цепи (справа) сопротивление протеканию тока бесконечно с идеальными компонентами.

Реальные конденсаторы, состоящие из физических компонентов, демонстрируют больше, чем просто емкость, когда присутствует в цепи переменного тока. Слева показана модель симулятора общей схемы. Он включает в себя собственно идеальный конденсатор с параллельным резистивным компонент («Утечка»), реагирующий на переменный ток.Эквивалентный резистивный компонент постоянного тока ('ESR') последовательно с идеальным конденсатором и эквивалентной последовательной индуктивной составляющей («ESL») присутствует из-за металлических выводов (если они есть) и характеристик поверхностей пластин. Эта индуктивность в сочетании с емкостью создает резонансную частоту, на которой конденсатор выглядит как чистое сопротивление.

Когда рабочая частота увеличивается за пределы резонанса (он же саморезонансная частота или SRF), схема ведет себя как индуктивность, а не как емкость.Следовательно, требуется тщательное рассмотрение SRF, когда выбор конденсаторов. В симуляторах типа SPICE используется эта или даже более сложная модель для облегчения более точных расчетов. в широком диапазоне частот.

Уравнения для последовательного и параллельного объединения конденсаторов приведены ниже. Для конденсаторов приведены дополнительные уравнения. различной конфигурации. Как показывают эти цифры и формулы, емкость - это мера способности двух поверхностей для хранения электрического заряда.Разделенный и изолированный диэлектриком (изолятором), чистый положительный заряд накапливается на одна поверхность и чистый отрицательный заряд хранится на другой поверхности. В идеальном конденсаторе заряд будет храниться бесконечно; однако реальные конденсаторы постепенно теряют свой заряд из-за токов утечки через неидеальный диэлектрик.


Полная емкость последовательно соединенных конденсаторов равна обратной величине сумма обратных величин индивидуальных емкостей.Держите единицы постоянными.

Емкость (C, в фарадах) двух параллельных пластин равной площади является произведением площади (A, в метрах) одной пластины. расстояние (d, в метрах), разделяющее пластины, и диэлектрическая проницаемость (ε, в Фарадах на метр) пространства разделение пластин. ε, полная диэлектрическая проницаемость, является произведением диэлектрической проницаемости свободного пространства, ε 0 , и относительная диэлектрическая проницаемость материала ε r .Обратите внимание, что единицы длины и площади могут быть метрическими. или английский, если они согласованы.

Коэффициент рассеяния (DF), также известный как тангенс потерь (tan δ), взаимозаменяемо определяется как величина, обратная коэффициенту качества (QF) или отношению эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) и емкостного реактивного сопротивления (X C ). Это мера потери накопленного заряда. DF обычно используется в низкочастотных приложениях, в то время как tan δ чаще используется в высокочастотных приложениях.


Суммарная емкость параллельно соединенных конденсаторов равна сумме индивидуальных емкости. Держите единицы постоянными.

Следующие физические константы и механические размерные переменные применимы к уравнениям на этой странице.Единицы для уравнений показаны в скобках в конце уравнений; например, означает, что длина дана в дюймах, а индуктивность - в единицах Генри. Если единицы не указаны, можно использовать любые, если они согласованы для всех объектов; т.е. все измерители, все мкФ, пр.

C = Емкость
L = Индуктивность
W = Энергия
ε r = Относительная диэлектрическая проницаемость (безразмерная)
ε 0 = 8,85 x 10 -12 Ф / м (диэлектрическая проницаемость свободного пространства)
µ r = Относительная проницаемость (безразмерная)
µ 0 = 4π x 10 -7 Гн / м (проницаемость свободного пространства)

1 метр = 3. 2808 футов <—> 1 фут
= 0,3048 метра
1 мм = 0,03937 дюйма <—> 1 дюйм
= 25,4 мм

Кроме того, точки (не путать с десятичными знаками) используются для обозначения умножения. во избежание двусмысленности.

Емкостное реактивное сопротивление (X C , в Ω) обратно пропорциональна частоте (ω, в радианах / сек или f, в Гц) и емкости (C, в Фарадах).Чистая емкость имеет фазовый угол -90 ° (напряжение отстает от тока с фазовым углом 90 °).

Заряд (Q, в кулонах) конденсатора Пластины - это произведение емкости (C в фарадах) и напряжения (V в вольтах) на устройстве.

Энергия (Вт, в Джоулях), хранимая в конденсаторе представляет собой половину произведения емкости (C в фарадах) на напряжение (V в вольтах) на устройстве.

Ток действительно течет "через" идеальный конденсатор. Напротив, заряд, накопленный на его пластинах, передается в подключенную цепь, тем самым облегчая ток. течь. И наоборот, сетевое напряжение, приложенное к пластинам, вызывает протекание тока в подключенной цепи по мере накопления заряда. на тарелках.

Добротность безразмерная. отношение реактивного сопротивления к сопротивлению в конденсаторе.

Связанные страницы на RF Cafe
- Конденсаторы и Расчет емкости
- Конденсатор Цветовой код
- Преобразование емкости
- Конденсатор Диэлектрики
- Стандартные значения конденсатора
- Поставщики конденсаторов
- Благородное искусство разъединения

% PDF-1.4 % 24 0 объект > endobj xref 24 22 0000000015 00000 н. 0000001615 00000 н. 0000001760 00000 н. 0000001795 00000 н. 0000001850 00000 н. 0000001971 00000 н. 0000002096 00000 н. 0000002697 00000 н. 0000002926 00000 н. 0000003519 00000 н. 0000003845 00000 н. 0000004082 00000 н. 0000004386 00000 п. 0000004822 00000 н. 0000005281 00000 п. 0000022891 00000 п. 0000027111 00000 п. 0000028813 00000 п. 0000033342 00000 п. 0000034080 00000 п. 0000034148 00000 п. 0000034224 00000 п. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 25 0 объект > endobj 26 0 объект > endobj 27 0 объект > endobj 28 0 объект > endobj 29 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / ExtGState >>> endobj 30 0 объект > endobj 31 0 объект > endobj 32 0 объект > endobj 33 0 объект > endobj 34 0 объект > endobj 35 0 объект > endobj 36 0 объект > endobj 37 0 объект > endobj 38 0 объект > поток x}] wq_G; * {43H0 &

10. 6: RC Circuits - Physics LibreTexts

При использовании камеры со вспышкой зарядка конденсатора, питающего вспышку, занимает несколько секунд. Световая вспышка разряжает конденсатор за крошечные доли секунды. Почему зарядка занимает больше времени, чем разрядка? Этот вопрос и несколько других явлений, связанных с зарядкой и разрядкой конденсаторов, обсуждаются в этом модуле.

Цепи сопротивления и емкости

Цепь RC - это цепь, содержащая сопротивление и емкость.Как показано в разделе «Емкость», конденсатор - это электрический компонент, который накапливает электрический заряд, накапливая энергию в электрическом поле.

На рисунке \ (\ PageIndex {1a} \) показана простая схема RC , в которой используется источник постоянного напряжения \ (ε \), резистор \ (R \), конденсатор \ (C \), и двухпозиционный переключатель. Схема позволяет конденсатору заряжаться или разряжаться в зависимости от положения переключателя. Когда переключатель перемещается в положение \ ( A \) , конденсатор заряжается, в результате получается схема, показанная на рисунке \ (\ PageIndex {1b} \).Когда переключатель перемещается в положение B , конденсатор разряжается через резистор.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): (a) Схема RC с двухполюсным переключателем, который можно использовать для зарядки и разрядки конденсатора. (b) Когда переключатель перемещается в положение A , схема сводится к простому последовательному соединению источника напряжения, резистора, конденсатора и переключателя. (c) Когда переключатель перемещается в положение B , схема сводится к простому последовательному соединению резистора, конденсатора и переключателя.Источник напряжения снят с цепи.

Зарядка конденсатора

Мы можем использовать правило петли Кирхгофа, чтобы понять заряд конденсатора. Это приводит к уравнению \ (\ epsilon - V_R - V_C = 0 \). {- t / \ tau } \).{-t / \ tau}) \).

Разрядка конденсатора

Когда переключатель на рисунке \ (\ PageIndex {3a} \) перемещается в положение B , схема сокращается до схемы в части (c), и заряженному конденсатору позволяют разрядиться через резистор. График зависимости заряда конденсатора от времени показан на рисунке \ (\ PageIndex {3a} \). Использование правила петли Кирхгофа для анализа цепи по мере разряда конденсатора приводит к уравнению \ (- V_R -V_C = 0 \), которое упрощается до \ (IR + \ frac {q} {C} = 0 \).{-t / \ tau}. \]

Отрицательный знак показывает, что ток течет в направлении, противоположном току, наблюдаемому при зарядке конденсатора. На рисунке \ (\ PageIndex {3b} \) показан пример графика зависимости заряда от времени и тока от времени. График зависимости разницы напряжений на конденсаторе и разницы напряжений на резисторе от времени показан на рисунках \ (\ PageIndex {3c} \) и \ (\ PageIndex {3d} \). Обратите внимание, что величины заряда, тока и напряжения экспоненциально уменьшаются, приближаясь к нулю с увеличением времени.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): (a) Заряд конденсатора в зависимости от времени, когда конденсатор разряжается. (б) Ток через резистор в зависимости от времени. (c) Разность напряжений на конденсаторе. (d) Разность напряжений на резисторе.

Теперь мы можем объяснить, почему вспышка камеры , упомянутой в начале этого раздела, требует гораздо больше времени для зарядки, чем для разрядки: сопротивление при зарядке значительно больше, чем при разрядке. Внутреннее сопротивление батареи составляет большую часть сопротивления во время зарядки.По мере старения аккумулятора возрастающее внутреннее сопротивление делает процесс зарядки еще медленнее.

Пример \ (\ PageIndex {2} \): Осциллятор релаксации

Одним из применений схемы RC является релаксационный генератор, как показано ниже. Релаксационный генератор состоит из источника напряжения, резистора, конденсатора и неоновой лампы. Неоновая лампа действует как разомкнутая цепь (бесконечное сопротивление), пока разность потенциалов на неоновой лампе не достигнет определенного напряжения. При таком напряжении лампа действует как короткое замыкание (нулевое сопротивление), и конденсатор разряжается через неоновую лампу и производит свет. В показанном релаксационном генераторе источник напряжения заряжает конденсатор до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не станет 80 В. Когда это происходит, неон в лампе ломается и позволяет конденсатору разряжаться через лампу, создавая яркую вспышку. После того, как конденсатор полностью разрядится через неоновую лампу, он снова начинает заряжаться, и процесс повторяется.{-t / \ tau}) = ln \ left (1 - \ frac {V_C (t)} {\ epsilon} \ right), \]

\ [t = - \ tau ln \ left (1 - \ frac {V_C (t)} {\ epsilon} \ right) = -5.05 \, s \ cdot ln \ left (1 - \ frac {80 \, V } {100 \, V} \ right) = 8.13 \, s. \]

Значение

Одним из применений генератора релаксации является управление световыми индикаторами, которые мигают с частотой, определяемой значениями для R и C . В этом примере неоновая лампа будет мигать каждые 8,13 секунды с частотой \ (f = \ frac {1} {T} = \ frac {1} {8.13 \, s} = 0,55 \, Гц \). Осциллятор релаксации имеет много других практических применений. Он часто используется в электронных схемах, где неоновая лампа заменяется транзистором или устройством, известным как туннельный диод. Описание транзистора и туннельного диода выходит за рамки этой главы, но вы можете рассматривать их как переключатели, управляемые напряжением. Обычно это разомкнутые переключатели, но при подаче правильного напряжения переключатель замыкается и проводит ток. «Выключатель» можно использовать для включения другой цепи, включения света или запуска небольшого двигателя.Осциллятор релаксации можно использовать, чтобы заставить мигать указатели поворота вашего автомобиля или вибрировать мобильный телефон.

Цепи RC имеют множество применений. Их можно эффективно использовать в качестве таймеров для таких приложений, как стеклоочистители прерывистого действия, кардиостимуляторы и стробоскопы. В некоторых моделях стеклоочистителей прерывистого действия используется переменный резистор для регулировки интервала между движениями стеклоочистителя. Увеличение сопротивления увеличивает постоянную времени RC , что увеличивает время между срабатываниями дворников.

Еще одно приложение - кардиостимулятор . Частота сердечных сокращений обычно контролируется электрическими сигналами, которые заставляют мышцы сердца сокращаться и перекачивать кровь. Когда сердечный ритм ненормален (сердцебиение слишком высокое или слишком низкое), для коррекции этого нарушения можно использовать кардиостимуляторы. У кардиостимуляторов есть датчики, которые обнаруживают движение тела и дыхание, чтобы увеличить частоту сердечных сокращений во время физических нагрузок, таким образом удовлетворяя повышенную потребность в крови и кислороде, а схема синхронизации RC может использоваться для управления временем между сигналами напряжения, подаваемыми на сердце.

Забегая вперед к изучению цепей переменного тока (цепей переменного тока), переменные напряжения изменяются как синусоидальные функции с определенными частотами. Ученые часто регистрируют периодические изменения напряжения или электрических сигналов. Эти сигналы напряжения могут исходить от музыки, записанной с помощью микрофона, или от атмосферных данных, собранных радаром. Иногда эти сигналы могут содержать нежелательные частоты, известные как «шум». RC фильтры можно использовать для фильтрации нежелательных частот.

В области изучения электроники популярное устройство, известное как таймер 555, выдает синхронизированные импульсы напряжения. Время между импульсами контролируется схемой RC . Это лишь некоторые из бесчисленных применений схем RC .

Пример \ (\ PageIndex {2} \): прерывистые работы дворников

Осциллятор релаксации используется для управления парой дворников. Релаксационный генератор состоит из конденсатора емкостью 10,00 мФ и переменного резистора (10,00 кОм), известного как реостат. Ручка, подключенная к переменному резистору, позволяет регулировать сопротивление от \ (0.00 \, \ Omega \) до \ (10.00 \, k \ Omega \). Выход конденсатора используется для управления переключателем, управляемым напряжением. Переключатель обычно открыт, но когда выходное напряжение достигает 10,00 В, переключатель замыкается, запитывая электродвигатель и разряжая конденсатор. Двигатель заставляет дворники один раз подметать лобовое стекло, и конденсатор снова начинает заряжаться. На какое сопротивление следует регулировать реостат при периоде работы щеток стеклоочистителя 10.3 \, \ Omega) ln \ left (1 - \ frac {10 \, V} {12 \, V} \ right) = 179,18 \, s = 2,98 \, мин. \]

Схема RC имеет тысячи применений и является очень важной схемой для изучения. Его можно не только использовать для измерения времени в цепях, но и для фильтрации нежелательных частот в цепи и использовать в источниках питания, например в вашем компьютере, чтобы преобразовать переменное напряжение в постоянное.

Авторы и авторство

  • Сэмюэл Дж. Линг (Государственный университет Трумэна), Джефф Санни (Университет Лойола Мэримаунт) и Билл Мобс со многими авторами.Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

Расчет регулирования напряжения распределительной линии

Введение:

  • Регулировка напряжения или регулировка нагрузки предназначена для поддержания фиксированного напряжения при различной нагрузке. Регулирование напряжения является ограничивающим фактором, определяющим размер проводника или тип изоляции.
  • Ток в цепи должен быть ниже этого значения, чтобы падение напряжения оставалось в пределах допустимых значений.Цепь высокого напряжения должна проходить как можно дальше, чтобы во вторичной цепи было небольшое падение напряжения.

Регулировка напряжения для воздушных линий 11 кВ, 22 кВ, 33 кВ (согласно REC):

  • % Регулировка напряжения = (1. 06xPxLxPF) / (LDFxRCxDF)

  • Где
  • P = Общая мощность в кВА
  • L = Общая длина линии от передачи мощности до приема энергии в км.
  • PF = коэффициент мощности в о.е.
  • RC = постоянная регулирования (кВА-км) на 1% падения.
  • RC = (KVxKVx10) / ( RCosΦ + XSinΦ)
  • LDF = коэффициент распределения нагрузки.
  • LDF = 2 для равномерно распределенной нагрузки на питателе.
  • LDF> 2 Если нагрузка смещена в сторону силового трансформатора.
  • LDF = 1-2, если груз смещен в сторону хвостовой части податчика.
  • DF = коэффициент разнообразия в о.е.

Допустимое регулирование напряжения (согласно REC):

Максимальное регулирование напряжения в любой точке распределительной линии

Часть распределительной системы Городская площадь (%) Пригородная зона (%) Сельская местность (%)
до трансформатора 2. 5 2,5 2,5
до вторичного основного 3 2 0,0
До прекращения обслуживания 0,5 0,5 0,5
Итого 6,0 5,0 3,0

Значения регулирования напряжения:

  • Колебания напряжения в фидерах 33 кВ и 11 кВ не должны превышать следующих пределов на самом дальнем конце в условиях пиковой нагрузки и нормальном режиме работы системы.
  • Выше 33 кВ (-) от 12,5% до (+) 10%.
  • До 33 кВ (-) от 9,0% до (+) 6,0%.
  • Низкое напряжение (-) от 6,0% до (+) 6,0%
  • В случае, если трудно достичь желаемого напряжения, особенно в сельской местности, в этих областях можно использовать распределительные трансформаторы 11 / 0,433 кВ (вместо обычных 11 / 0,4 кВ DT).

Требуемый размер конденсатора:

  • Размер конденсатора для повышения коэффициента мощности от Cos ø1 до Cos ø2 составляет
  • Требуемый размер конденсатора (квар) = кВА1 (Sin ø1 - [Cos ø1 / Cos ø2] x Sin ø2)

  • Где KVA1 - исходная KVA.

Оптимальное расположение конденсаторов:

  • L = [1 - (KVARC / 2 KVARL) x (2n-1)]

  • Где,
  • L = расстояние в единице по линии от подстанции.
  • KVARC = Размер конденсаторной батареи
  • KVARL = KVAR загрузка линии
  • n = относительное положение конденсаторной батареи вдоль фидера от подстанции, если общая емкость должна быть разделена на более чем одну батарею вдоль линии.Если вся емкость помещена в одну банку, то значение n = 1.

Повышение напряжения из-за установки конденсатора:

  • % Повышение напряжения = (KVAR (Cap) x Lx X) / 10xVx2

  • Где,
  • КВАР (Цоколь) = Конденсатор КВАР
  • X = Реактивное сопротивление на фазу
  • L = Длина линии (миля)
  • В = межфазное напряжение в киловольтах

Рассчитать% стабилизации напряжения распределительной линии:

  • Рассчитайте падение напряжения и% стабилизации напряжения на конце цепи следующей распределительной системы 11 кВ, система имеет проводник ACSR DOG (AI 6/4. 72, GI7 / 1,57), допустимая токовая нагрузка проводника ACSR = 205 А, сопротивление = 0,2792 Ом и реактивное сопротивление = 0 Ом, допустимый предел% регулирования напряжения на конце цепи составляет 5%.

Метод-1 (дистанционная база):

  • Падение напряжения = ((√3x (RCosΦ + XSinΦ) x I) / (Количество проводников / фаз x1000)) x Длина линии

Падение напряжения на нагрузке А

  • Ток нагрузки в точке A (I) = кВт / 1,732xVoltxP.F
  • Ток нагрузки в точке A (I) = 1500 / 1,732x11000x0,8 = 98 А.
  • Требуемое количество проводников / фаз = 98/205 = 0,47 А = 1 Нет
  • Падение напряжения в точке A = ((√3x (RCosΦ + XSinΦ) xI) / (Количество проводников / фаз x1000)) x Длина линии
  • Падение напряжения в точке A = ((1,732x (0,272 × 0,8 + 0x0,6) x98) / 1 × 1000) x1500) = 57 В
  • Конечное напряжение приема в точке A = Падение конечного напряжения передачи = (1100-57) = 10943 В.
  • % стабилизация напряжения в точке A = ((конечное напряжение передачи - конечное напряжение приема) / конечное напряжение приема) x100
  • % стабилизация напряжения в точке A = ((11000-10943) / 10943) x100 = 0.52%
  • % Стабилизация напряжения в точке A = 0,52%

Падение напряжения на нагрузке B

  • Ток нагрузки в точке B (I) = кВт / 1,732xVoltxP.F
  • Ток нагрузки в точке B (I) = 1800 / 1,732x11000x0,8 = 118 А.
  • Расстояние от источника = 1500 + 1800 = 3300 Метров.
  • Падение напряжения в точке B = ((√3x (RCosΦ + XSinΦ) xI) / (Количество проводов / фаз x1000)) x Длина линии
  • Падение напряжения в точке B = ((1,732x (0,272 × 0.8 + 0x0.6) x98) / 1 × 1000) x3300) = 266 Вольт
  • Конечное напряжение приема в точке B = Конечное падение напряжения передачи = (1100-266) = 10734 Вольт.
  • % стабилизация напряжения в точке B = ((конечное напряжение передачи - конечное напряжение приема) / конечное напряжение приема) x100
  • % стабилизация напряжения в точке B = ((11000-10734) / 10734) x100 = 2,48%
  • % Стабилизация напряжения в точке B = 2,48%

Падение напряжения на нагрузке C

  • Ток нагрузки в точке C (I) = кВт / 1. 732xВольтxP.F
  • Ток нагрузки в точке C (I) = 2000 / 1,732x11000x0,8 = 131 А
  • Расстояние от источника = 1500 + 1800 + 2000 = 5300 Метров.
  • Падение напряжения в точке C = ((√3x (RCosΦ + XSinΦ) xI) / (Количество проводников / фаз x1000)) x Длина линии
  • Падение напряжения в точке C = ((1,732x (0,272 × 0,8 + 0x0,6) x98) / 1 × 1000) x5300) = 269 Вольт
  • Конечное напряжение приема в точке C = Падение конечного напряжения передачи = (1100-269) = 10731 В.
  • % стабилизация напряжения в точке C = ((конечное напряжение передачи - конечное напряжение приема) / конечное напряжение приема) x100
  • % стабилизация напряжения в точке C = ((11000-10731) / 10731) x100 = 2.51%
  • % Стабилизация напряжения в точке C = 2,51%

Здесь конечная точка трейла% стабилизация напряжения составляет 2,51%, что находится в допустимом пределе.

Метод 2 (база нагрузки):

  • % Регулирование напряжения = (I x (RcosǾ + XsinǾ) x Длина) / Кол-во конд. На фазу xV (P-N)) x100

Падение напряжения на нагрузке А

  • Ток нагрузки в точке A (I) = кВт / 1,732xVoltxP.F
  • Ток нагрузки в точке A (I) = 1500/1.732x11000x0,8 = 98 ампер.
  • Расстояние от источника = 1.500 км.
  • Требуемое количество проводников / фаз = 98/205 = 0,47 А = 1 Нет
  • Падение напряжения в точке A = (I x (RcosǾ + XsinǾ) x длина) / В (фаза-нейтраль)) x100
  • Падение напряжения в точке A = ((98x (0,272 × 0,8 + 0x0,6) x1,5) / 1 × 6351) = 0,52%
  • % Стабилизация напряжения в точке A = 0,52%

Падение напряжения на нагрузке B

  • Ток нагрузки в точке B (I) = кВт / 1.732xВольтxP.F
  • Ток нагрузки в точке B (I) = 1800 / 1,732x11000x0,8 = 118 А.
  • Расстояние от источника = 1500 + 1800 = 3,3 км.
  • Требуемое количество проводников / фаза = 118/205 = 0,57 А = 1 Нет
  • Падение напряжения в точке B = (I x (RcosǾ + XsinǾ) x Длина) / В (фаза-нейтраль)) x100
  • Падение напряжения в точке B = ((118x (0,272 × 0,8 + 0x0,6) x3,3) / 1 × 6351) = 1,36%
  • % Стабилизация напряжения в точке A = 1,36%

Падение напряжения на нагрузке C

  • Ток нагрузки в точке C (I) = кВт / 1. 732xВольтxP.F
  • Ток нагрузки в точке C (I) = 2000 / 1,732x11000x0,8 = 131А.
  • Расстояние от источника = 1500 + 1800 + 2000 = 5,3 км.
  • Требуемое количество проводников / фаза = 131/205 = 0,64 А = 1 Нет
  • Падение напряжения в точке C = (I x (RcosǾ + XsinǾ) x Длина) / В (фаза-нейтраль)) x100
  • Падение напряжения в точке C = ((131x (0,272 × 0,8 + 0x0,6) x5,3) / 1 × 6351) = 2,44%
  • % Стабилизация напряжения в точке A = 2,44%

Здесь конечная точка трейла% стабилизация напряжения равна 2.44%, что находится в допустимом пределе.

Нравится:

Нравится Загрузка ...

Связанные

О компании Jignesh.Parmar (B.E, Mtech, MIE, FIE, CEng)
Джигнеш Пармар завершил M.Tech (Power System Control), B.E (Electric). Он является членом Института инженеров (MIE) и CEng, Индия. Членский номер: M-1473586. Он имеет более чем 16-летний опыт работы в сфере передачи, распределения, обнаружения кражи электроэнергии, технического обслуживания и электротехнических проектов (планирование-проектирование-технический обзор-координация-выполнение). В настоящее время он является сотрудником одной из ведущих бизнес-групп в качестве заместителя менеджера в Ахмедабаде, Индия. Он опубликовал ряд технических статей в журналах «Электрическое зеркало», «Электрическая Индия», «Освещение Индии», «Умная энергия», «Industrial Electrix» (Австралийские публикации в области энергетики). Он является внештатным программистом Advance Excel и разрабатывает полезные базовые электрические программы Excel в соответствии с кодами IS, NEC, IEC, IEEE. Он технический блоггер и знает английский, хинди, гуджарати, французский языки.Он хочет поделиться своим опытом и знаниями и помочь техническим энтузиастам найти подходящие решения и обновиться по различным инженерным темам.

Автоматическая коррекция коэффициента мощности | Электротехнические примечания и статьи

Что такое коэффициент мощности?

  • Определение коэффициента мощности: Коэффициент мощности - это отношение между кВт и кВА, потребляемыми электрической нагрузкой, где кВт - это фактическая мощность нагрузки, а кВА - полная мощность нагрузки. Это показатель того, насколько эффективно ток преобразуется в полезную работу, и, в частности, это хороший индикатор влияния тока нагрузки на эффективность системы питания.
  • Весь текущий поток вызывает потери как в системе подачи, так и в системе распределения. Нагрузка с коэффициентом мощности 1,0 обеспечивает наиболее эффективную загрузку источника питания. Нагрузка с коэффициентом мощности, скажем, 0,8, приводит к гораздо более высоким потерям в системе питания и более высокому счету для потребителя.Сравнительно небольшое улучшение коэффициента мощности может привести к значительному снижению потерь, поскольку потери пропорциональны квадрату тока.
  • Когда коэффициент мощности меньше единицы, «недостающая» мощность известна как реактивная мощность, которая, к сожалению, необходима для обеспечения намагничивающего поля, необходимого двигателям и другим индуктивным нагрузкам для выполнения их желаемых функций. Реактивную мощность также можно интерпретировать как заряд, намагничивание или потерянную мощность, и она представляет собой дополнительную нагрузку на систему электроснабжения и на счет потребителя.
  • Низкий коэффициент мощности обычно является результатом значительной разницы фаз между напряжением и током на клеммах нагрузки, или это может быть связано с высоким содержанием гармоник или искаженной формой волны тока.
  • Низкий коэффициент мощности обычно является результатом индуктивной нагрузки, такой как асинхронный двигатель, силовой трансформатор и балласт в светильнике, сварочном агрегате или индукционной печи. Искаженная форма волны тока может быть результатом работы выпрямителя, инвертора, привода с регулируемой скоростью, импульсного источника питания, разрядного освещения или других электронных нагрузок.
  • Низкий коэффициент мощности из-за индуктивных нагрузок можно улучшить, добавив оборудование для коррекции коэффициента мощности, но низкий коэффициент мощности из-за искаженной формы волны тока требует изменения конструкции оборудования или добавления фильтров гармоник.
  • Некоторые инверторы имеют коэффициент мощности лучше 0,95, тогда как в действительности фактический коэффициент мощности составляет от 0,5 до 0,75. Цифра 0,95 основана на косинусе угла между напряжением и током, но не учитывает, что форма волны тока является прерывистой и, следовательно, способствует увеличению потерь.
  • Для индуктивной нагрузки требуется магнитное поле, и при создании такого магнитного поля ток оказывается не в фазе с напряжением (ток отстает от напряжения). Коррекция коэффициента мощности - это процесс компенсации запаздывающего тока путем создания опережающего тока путем подключения конденсаторов к источнику питания.
  • P.F (Cos Ǿ) = кВт / кВА или
  • P.F (Cos Ǿ) = Истинная мощность / Полная мощность.
  • кВт - рабочая мощность (также называемая фактической мощностью, активной мощностью или реальной мощностью).
  • Это мощность, которая питает оборудование и выполняет полезную работу.
  • KVAR - реактивная мощность.
  • Это мощность, необходимая магнитному оборудованию (трансформатору, двигателю и реле) для создания намагничивающего потока.
  • кВА - полная мощность.
  • Это «векторное суммирование» KVAR и KW.

Корректировка коэффициента мощности смещения.

Асинхронный двигатель потребляет ток от источника питания, состоящего из резистивных и индуктивных компонентов.Активные компоненты:
1) Ток нагрузки.
2) Ток потери.
И индуктивные компоненты:
3) Реактивное сопротивление утечки.
4) Ток намагничивания.

  • Ток из-за реактивного сопротивления утечки зависит от общего тока, потребляемого двигателем, но ток намагничивания не зависит от нагрузки на двигатель. Ток намагничивания обычно составляет от 20% до 60% от номинального тока полной нагрузки двигателя. Ток намагничивания - это ток, который устанавливает магнитный поток в железе и очень необходим, если двигатель собирается работать.
  • Ток намагничивания фактически не влияет на фактическую рабочую мощность двигателя. Это катализатор, который позволяет мотору работать должным образом. Ток намагничивания и реактивное сопротивление утечки можно рассматривать как пассажирские составляющие тока, которые не влияют на мощность, потребляемую двигателем, но вносят вклад в мощность, рассеиваемую в системе питания и распределения.
  • Возьмем, к примеру, двигатель с потребляемым током 100 А и коэффициентом мощности 0,75. Резистивная составляющая тока составляет 75 А, и это то, что измеряет счетчик кВтч.Более высокий ток приведет к увеличению потерь при распределении (100 x 100) / (75 x 75) = 1,777 или 78% к увеличению потерь питания.
  • В интересах снижения потерь в системе распределения добавлена ​​коррекция коэффициента мощности для нейтрализации части тока намагничивания двигателя. Обычно скорректированный коэффициент мощности составляет 0,92 - 0,95
  • Коррекция коэффициента мощности достигается за счет добавления конденсаторов параллельно подключенным цепям двигателя и может применяться на пускателе или на распределительном щите или распределительном щите. Результирующий емкостный ток является опережающим током и используется для компенсации запаздывающего индуктивного тока, протекающего от источника питания.

Статическая коррекция смещения (статическая компенсация).

  • Поскольку большая часть индуктивного или запаздывающего тока в источнике питания обусловлена ​​током намагничивания асинхронных двигателей, каждый двигатель легко исправить, подключив корректирующие конденсаторы к пускателям двигателя.
  • При статической коррекции важно, чтобы емкостной ток был меньше индуктивного тока намагничивания асинхронного двигателя. Во многих установках, использующих статическую коррекцию коэффициента мощности, корректирующие конденсаторы подключаются непосредственно параллельно обмоткам двигателя.
  • Когда двигатель отключен, конденсаторы также отключены. Когда двигатель подключен к источнику питания, конденсаторы также подключаются, обеспечивая коррекцию в любое время, когда двигатель подключен к источнику питания. Это устраняет необходимость в дорогостоящем оборудовании для контроля и управления коэффициентом мощности.
  • В этой ситуации конденсаторы остаются подключенными к клеммам двигателя, поскольку двигатель замедляется.Асинхронный двигатель, подключенный к источнику питания, приводится в действие вращающимся магнитным полем в статоре, которое индуцирует ток в роторе. Когда двигатель отключен от источника питания, на некоторое время возникает магнитное поле, связанное с ротором. Когда двигатель замедляется, он генерирует напряжение на своих клеммах с частотой, которая зависит от его скорости.
  • Конденсаторы, подключенные к клеммам двигателя, образуют резонансный контур с индуктивностью двигателя. Если двигатель критически исправлен, (исправлен до коэффициента мощности 1.0) индуктивное реактивное сопротивление равно емкостному реактивному сопротивлению на частоте сети, и, следовательно, резонансная частота равна частоте сети. Если двигатель чрезмерно скорректирован, резонансная частота будет ниже частоты сети. Если частота напряжения, генерируемого замедляющим двигателем, проходит через резонансную частоту скорректированного двигателя, в цепи двигатель / конденсатор будут большие токи и напряжения. Это может привести к серьезному повреждению конденсаторов и двигателя.Крайне важно, чтобы двигатели никогда не подвергались чрезмерной или критической коррекции при использовании статической коррекции.
  • Статическая коррекция коэффициента мощности должна обеспечивать емкостной ток, равный 80% тока намагничивания, , который, по сути, является током открытого вала двигателя.
  • Ток намагничивания асинхронных двигателей может значительно варьироваться. Обычно ток намагничивания для больших двухполюсных машин может составлять всего 20% от номинального тока двигателя, в то время как меньшие низкоскоростные двигатели могут иметь ток намагничивания до 60% от номинального тока полной нагрузки двигателя
  • Если ток открытого вала не может быть измерен и ток намагничивания не указан, приблизительный уровень максимальной поправки, которую можно применить, может быть рассчитан на основе характеристик половинной нагрузки двигателя. Опасно основывать коррекцию на характеристиках двигателя при полной нагрузке, поскольку в некоторых случаях двигатели могут демонстрировать высокое реактивное сопротивление утечки, и корректировка до 0,95 при полной нагрузке приведет к чрезмерной коррекции без нагрузки или в отключенном состоянии.
  • Статическая коррекция обычно применяется с использованием контактора E для управления двигателем и конденсаторами. Лучше использовать два контактора, один для двигателя и один для конденсаторов. Если используется один контактор, он должен быть рассчитан на емкостную нагрузку.Использование второго контактора устраняет проблемы резонанса между двигателем и конденсаторами.

Как работают конденсаторы

  • Асинхронным двигателям, трансформаторам и многим другим электрическим нагрузкам требуется ток намагничивания (квар), а также фактическая мощность (кВт). Представляя эти составляющие полной мощности (кВА) в виде сторон прямоугольного треугольника, мы можем определить полную мощность по правилу прямоугольного треугольника: кВА2 = кВт2 + кВАр2.
  • Чтобы уменьшить количество кВА, необходимое для данной нагрузки, необходимо сократить линию, представляющую квар.Именно это и делают конденсаторы. Подавая квар прямо на нагрузку, конденсаторы освобождают коммунальное предприятие от бремени переноса лишнего квар. Это делает систему передачи / распределения коммунальных услуг более эффективной, снижая затраты для коммунальных предприятий и их клиентов. Отношение фактической мощности к полной мощности обычно выражается в процентах и ​​называется коэффициентом мощности.

Что вызывает низкий коэффициент мощности?

  • Поскольку коэффициент мощности определяется как отношение кВт к кВА, мы видим, что низкий коэффициент мощности возникает, когда кВт мал по сравнению с кВА.Индуктивные нагрузки. К индуктивным нагрузкам (которые являются источниками реактивной мощности) относятся:
  1. Трансформаторы
  2. Асинхронный двигатель
  3. Индукционные генераторы (ветряные генераторы)
  4. Освещение с разрядом высокой интенсивности (HID)
  • Эти индуктивные нагрузки составляют основную часть энергии, потребляемой в промышленных комплексах.
  • Реактивная мощность (KVAR), необходимая для индуктивных нагрузок, увеличивает количество полной мощности (KVA) в вашей распределительной системе.Это увеличение реактивной и полной мощности приводит к большему углу (измеренному между кВт и кВА). Напомним, что при увеличении косинус (или коэффициент мощности) уменьшается.

Зачем мне улучшать коэффициент мощности?

  • Вы хотите улучшить коэффициент мощности по нескольким причинам. Вот некоторые из преимуществ повышения коэффициента мощности:

1) Уменьшение платы за коммунальные услуги:

(а). Снижение пикового спроса на выставление счетов за кВт:

  • Индуктивные нагрузки, требующие реактивной мощности, вызвали у вас низкий коэффициент мощности.Это увеличение требуемой реактивной мощности (KVAR) вызывает увеличение требуемой полной мощности (KVA), которую поставляет коммунальное предприятие. Таким образом, низкий коэффициент мощности объекта заставляет коммунальное предприятие увеличивать свою генерирующую и передающую мощность, чтобы удовлетворить этот дополнительный спрос.
  • Понижая коэффициент мощности, вы потребляете меньше киловольт-вар. Это приводит к меньшему количеству киловатт, что эквивалентно долларовой экономии от коммунального предприятия.

(б). Устранение штрафа по коэффициенту мощности:

  • Коммунальные предприятия обычно взимают с клиентов дополнительную плату, если их коэффициент мощности меньше 0.95. (Фактически, некоторые коммунальные предприятия не обязаны поставлять электроэнергию своим потребителям в любое время, когда коэффициент мощности потребителя падает ниже 0,85.) Таким образом, вы можете избежать этой дополнительной платы, увеличив свой коэффициент мощности.

2) Повышенная производительность системы и снижение системных потерь в вашей электрической системе

  • За счет добавления конденсаторов (генераторов KVAR) в систему повышается коэффициент мощности и увеличивается мощность системы в кВт.
  • Например, трансформатор на 1000 кВА с коэффициентом мощности 80% обеспечивает мощность 800 кВт (600 кВАр) на главной шине.
  • При увеличении коэффициента мощности до 90% можно получить больше кВт на такое же количество кВА.
  • 1000 кВА = (900 кВт) 2 + (? КВАр) 2
  • КВАР = 436
  • Мощность системы увеличивается до 900 кВт, а энергоснабжение поставляет только 436 кВт.
  • Нескорректированный коэффициент мощности вызывает потери в энергосистеме вашей распределительной системы. Эти потери можно уменьшить, улучшив коэффициент мощности. При нынешнем росте стоимости энергии очень желательно повышение эффективности установки.А с меньшими потерями в системе вы также можете добавить дополнительную нагрузку на вашу систему.

3) Повышенный уровень напряжения в вашей электрической системе и более эффективные двигатели охладителя

  • Как упоминалось выше, нескорректированный коэффициент мощности вызывает потери в энергосистеме вашей распределительной системы. По мере увеличения потерь мощности может наблюдаться падение напряжения. Чрезмерные падения напряжения могут вызвать перегрев и преждевременный выход из строя двигателей и другого индуктивного оборудования. Таким образом, повышая коэффициент мощности, вы минимизируете эти падения напряжения на фидерных кабелях и избежите связанных с этим проблем. Ваши двигатели будут работать холоднее и эффективнее, с небольшим увеличением мощности и пускового момента.

Панель автоматической коррекции коэффициента мощности (APFC)

Повышение коэффициента мощности:

  1. Пожалуйста, проверьте, установлены ли необходимые конденсаторы в кВАр.
  2. Убедитесь, что тип установленного конденсатора подходит для применения, или конденсаторы имеют пониженный номинал.
  3. Убедитесь, что конденсаторы постоянно включены. Конденсатор не выключается
  4. , когда нагрузка не работает, в таких условиях средний коэффициент мощности оказывается ниже.
  5. Проверьте, все ли конденсаторы работают в APFC в зависимости от нагрузки.
  6. Проверьте, работает ли APFC, установленный в инсталляции. Убедитесь, что подключение ТТ осуществляется со стороны главного ввода трансформатора, после исправления компенсации трансформатора.
  7. Проверьте, не увеличилась ли потребность в нагрузке в системе.
  8. Проверьте, предусмотрена ли компенсация силового трансформатора.

Thumb Rule, если известно HP.

  • Компенсацию двигателя следует рассчитывать, используя данные с паспортной таблички двигателя или
  • конденсатор должен быть рассчитан на 1/3 HP

КВАр, необходимая для компенсации трансформатора:

Требуется трансформатор КВА

  • <= 315 кВА T.C = 5% кВА
  • 315 кВА до 1000 кВА = 6% от кВА
  • > = 1000 кВА = 8% от кВА

Куда подключить конденсатор:

  • Должна быть предусмотрена исправная компенсация для ухода за силовым трансформатором. Силовые и распределительные трансформаторы, работающие по принципу электромагнитной индукции, потребляют реактивную мощность для собственных нужд, даже если вторичная обмотка не подключена к какой-либо нагрузке. В такой ситуации коэффициент мощности будет очень низким. Для повышения коэффициента мощности необходимо подключить конденсатор постоянной емкости или конденсаторную батарею на стороне LT трансформатора. Для примерного кВАр конденсаторов требуется
  • Если установка имеет различные малые нагрузки со смесью больших нагрузок, то следует рекомендовать APFC. Обратите внимание, что APFC должен иметь минимальный рейтинг шага 10% как меньший шаг.
  • Если нагрузка небольшая, конденсатор следует подключить параллельно нагрузке.Подключение должно быть таким, чтобы при включении нагрузки конденсатор также включался вместе с нагрузкой.
  • Обратите внимание, что панель APFC может поддерживать коэффициент мощности на стороне НТ трансформатора, и необходимо обеспечить фиксированную компенсацию для силового трансформатора.
  • Если в установке нет трансформатора, то на входе главного выключателя установки должен быть установлен трансформатор тока для измерения коэффициента мощности.

Расчет необходимого конденсатора:

  • Предположим, что фактическое число P.F составляет 0,8, требуемый коэффициент мощности равен 0,98, а общая нагрузка составляет 516 кВА.
  • Коэффициент мощности = кВт / кВА
  • кВт = кВА x коэффициент мощности
  • = 516 х 0,8 = 412,8
  • Требуемый конденсатор = кВт x множитель
  • = (0,8 x 516) x коэффициент умножения
  • = 412,8 x 0,547 (См. Таблицу, чтобы найти значение в соответствии с P.F 0.8 - P.F 0.98)
  • = 225,80 кВар

Коэффициент умножения для расчета кВАр

Целевой ПФ

0.6 0,9 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1
0,6 0,849 0,878 0,907 0,938 0. 970 1,005 1.042 1.083 1,130 1,191 1,333
0,61 0,815 0,843 0,873 0,904 0,936 0,970 1,007 1.048 1.096 1,157 1,299
0,62 0,781 0,810 0,839 0.870 0,903 0,937 0,974 1.015 1.062 1,123 1,265
0,63 0,748 0,777 0,807 0,837 0,870 0,904 0,941 0,982 1.030 1.090 1,233
0,64 0,716 0,745 0.775 0,805 0,838 0,872 0,909 0,950 0,998 1. 058 1,201
0,65 0,685 0,714 0,743 0,774 0,806 0,840 0,877 0,919 0,966 1.027 1,169
0,66 0,654 0.683 0,712 0,743 0,775 0,810 0,847 0,888 0,935 0,996 1,138
0,67 0,624 0,652 0,682 0,713 0,745 0,779 0,816 0,857 0,905 0,966 1,108
0,68 0.594 0,623 0,652 0,683 0,715 0,750 0,787 0,828 0,875 0,936 1.078
0,69 0,565 0,593 0,623 0,654 0,686 0,720 0,757 0,798 0,846 0,907 1. 049
0.7 0,536 0,565 0,594 0,625 0,657 0,692 0,729 0,770 0,817 0,878 1.020
0,71 0,508 0,536 0,566 0,597 0,629 0,663 0,700 0,741 0,789 0,849 0,992
0.72 0,480 0,508 0,538 0,569 0.601 0,635 0,672 0,713 0,761 0,821 0,964
0,73 0,452 0,481 0,510 0,541 0,573 0.608 0,645 0,686 0,733 0,794 0,936
0.74 0,425 0,453 0,483 0,514 0,546 0,580 0,617 0,658 0,706 0,766 0,909
0,75 0,398 0,426 0,456 0,487 0,519 0,553 0,590 0,631 0,679 0,739 0,882
0.76 0,371 0,400 0,429 0,460 0,492 0,526 0,563 0.605 0,652 0,713 0,855
0,77 0,344 0,373 0,403 0,433 0,466 0,500 0,537 0,578 0,626 0,686 0,829
0.78 0,318 0,347 0,376 0,407 0,439 0,474 0,511 0,552 0,599 0,660 0.802
0,79 0,292 0,320 0,350 0,381 0,413 0,447 0,484 0,525 0,573 0,634 0,776
0.8 0,266 0,294 0,324 0,355 0,387 0,421 0,458 0,499 0,547 0.608 0,750
0,81 0,240 0,268 0,298 0,329 0,361 0,395 0,432 0,473 0,521 0,581 0,724
0.82 0,214 0,242 0,272 0,303 0,335 0,369 0,406 0,447 0,495 0,556 0,698
0,83 0,188 0,216 0,246 0,277 0,309 0,343 0,380 0,421 0,469 0,530 0,672
0.84 0,162 0,190 0,220 0,251 0,283 0,317 0,354 0,395 0,443 0,503 0,646
0,85 0,135 0,164 0,194 0,225 0,257 0,291 0,328 0,369 0,417 0,477 0,620
0.86 0,109 0,138 0,167 0,198 0,230 0,265 0,302 0,343 0,390 0,451 0,593
0,87 0,082 0,111 0,141 0,172 0,204 0,238 0,275 0,316 0,364 0,424 0,567
0.88 0,055 0,084 0,114 0,145 0,177 0,211 0,248 0,289 0,337 0,397 0,540
0,89 0,028 0,057 0,086 0,117 0,149 0,184 0,221 0,262 0,309 0,370 0,512
0.9 0,029 0,058 0,089 0,121 0,156 0,193 0,234 0,281 0,342 0,484
0,91 0,030 0,060 0,093 0,127 0,164 0,205 0,253 0,313 0,456
0.92 0,031 0,063 0,097 0,134 0,175 0,223 0,284 0,426
0,93 0,032 0,067 0,104 0,145 0,192 0,253 0,395
0,94 0.034 0,071 0,112 0,160 0,220 0,363
0,95 0,037 0,078 0,126 0,186 0,329

Испытания конденсатора на объекте:

Измерение напряжения:

  • Проверьте напряжение мультиметром на клеммах конденсатора.
  • Обратите внимание, что выходной ток конденсатора 440 В, подключенного к системе на 415 В, будет меньше номинального значения.
  • В таблицах № 1 и 2 приведены результирующие выходные значения в кВАр конденсатора из-за колебаний напряжения питания.
  • КВАр конденсатора не будет таким же, если напряжение, приложенное к конденсатору, и частота изменится. В приведенном ниже примере показано, как рассчитать ток конденсатора на основе измеренного значения на месте.
  • Пример:
  • 1.Детали паспортной таблички - 15 кВАр, 3 фазы, 440 В и конденсатор 50 Гц.
  • Измеренное напряжение - 425 В, Измеренная частота - 48,5 Гц
  • квар = (fM / fR) x (VM / VR) 2 x квар
  • квар = (48,5 / 50) x (425/440) 2 x 15
  • = 13,57 кВАр.
  • 2. Данные на паспортной табличке - 15 кВАр, 3 фазы, 415 В и конденсатор 50 Гц.
  • Измеренное напряжение - 425 В, Измеренная частота - 48,5 Гц
  • кВАр = (fM / fR) x (VM / VR) 2 x кВАр
  • Квар = (48.5/50) х (425/415) 2 х 15
  • = 15,26 кВАр

Трехфазный конденсатор 440 В

кВАр 440В Линейный ток 440В кВАр при 415 В Линейный ток при 415 В Измеренная емкость на двух клеммах при разомкнутой третьей клемме (мкФ) 440 В
5 6,56 4.45 6,188 41,10
7,5 9,84 6,67 9,28 61,66
10 13,12 8,90 12,38 82,21
12,5 16,4 11,12 15,47 102,76
15 19,68 13,34 18,56 123,31
20 26.24 17,79 24,75 164,42
25 32,80 22,24 30,94 205,52

Трехфазный конденсатор 415 В

кВАр 415В Линейный ток 415В кВАр при 440 В Линейный ток при 415 В Измеренная емкость между двумя клеммами при открытой третьей клемме.(Микрофарад) 415В
5 6,55 5,62 7,38 46,21
7,5 10,43 8,43 11,06 69,31
10 13,91 11,24 14,75 92,41
12,5 17,39 14,05 18,44 116,51
15 20.87 16,86 22,13 138,62
20 27,82 22,48 29,50 184,82
25 34,78 38,10 36,88 231,03

Измерение тока:

  • Ток конденсатора можно измерить с помощью мультиметра.
  • Сделайте запись данных измерений отдельной фазы и других параметров.
  • Проверить, находится ли измеренный ток в пределах предельного значения по отношению к напряжению питания и данным, указанным на заводской табличке конденсатора См. Формулу для расчета
  • Формула для расчета номинального тока конденсатора при номинальном напряжении и частоте питания.
  • l = квар x 103 / (3 X V) L L
  • Пример:
  • 15 кВАр, 3 фазы, 440 В, конденсатор 50 Гц.
  • l = кВАр x 10 3 / (3 X V) L L
  • l = (15 x 1000) / (1.732 x 440) L
  • л = 19,68 ампер л
  • 15 кВАр, 3 фазы, 415 В, конденсатор 50 Гц
  • l = кВАр x 10 3 / (3 X V) L L
  • длина = (15 x 1000) / (1,732 x 415) длина
  • л = 20,87 А

Разряд конденсатора:

  • Силовые конденсаторы L.T снабжены разрядным резистором для разрядки конденсатора, продолжительность которого ограничена одной мин. Резисторы предоставляются по п. №7.1 ИС 13340-1993.
  • Отключите питание конденсатора и подождите 1 минуту, а затем закоротите выводы конденсатора, чтобы убедиться, что конденсатор полностью разряжен.
  • Такое замыкание клемм обеспечивает безопасность при работе с конденсатором
  • Разряд конденсатора также необходим для безопасности измерителя, используемого для измерения емкости.

Прерывание и установка:

  • Используйте наконечники подходящего размера для подключения кабеля к клеммам конденсатора.
  • Убедитесь в отсутствии неплотного соединения: так как неплотное соединение может привести к выходу из строя конденсатора / повреждению изоляции кабеля.
  • Используйте подходящие инструменты для соединения / затяжки.
  • Убедитесь, что конденсатор установлен вертикально.
  • Заземление конденсатора должно быть выполнено перед зарядкой.
  • Приложенное напряжение не должно превышать 10%. См. Техническую спецификацию конденсатора.
  • Конденсатор должен быть снабжен устройством защиты от короткого замыкания, как указано в следующей таблице
кВАр Предохранитель HRC Кабельные усилители
5 12 ампер 12 ампер
7.5 25 ампер 25 ампер
10 32 А 32 А
12,5 32 А 32 А
15 50 ампер 50 ампер
20 50 ампер 50 ампер
25 63 А 63 А
50 125 А 125 А
75 200 ампер 200 ампер
100 200 ампер 250 ампер

Использование конденсатора в панели APFC

  • Конденсатор должен быть снабжен катушками индуктивности, ограничивающими пусковой ток, соответствующей конструкции или специальными контакторами для конденсаторных режимов.Приложение d пункт № d-7.1 IS 13340-1993
  • После выключения конденсатора его нельзя снова включать в течение 60 секунд, чтобы конденсатор полностью разрядился. Время переключения в реле, предусмотренном на панели APFC, должно быть установлено на 60 секунд для разряда отдельных шагов. Пункт №-7.1 ИС 13340-1993
  • Если конденсатор переключается вручную или если вы переключаете конденсаторы, подключенные параллельно друг другу, то должен быть предусмотрен таймер задержки «ВКЛ» (60 секунд), а в случае параллельной работы следует еще раз позаботиться о пункте № 1.Пункт №-7.1 ИС 13340-1993
  • Конденсатор, установленный в панели, должен иметь минимальный зазор 25-30 мм между конденсатором и 50 мм вокруг конденсатора до корпуса панели.
  • В случае наклона следует поддерживать минимальный зазор 25 мм между фазой и 19 мм между фазой и землей. Убедитесь, что банковская шина рассчитана на 1,8-кратный номинальный ток банка.
  • Панель должна иметь положение для поперечной вентиляции, жалюзи / вентилятор могут быть предоставлены в Приложении по уходу d, пункт № d-3.1 ИС 13340-1993
  • Для использования реактора и фильтра в панели должен быть предусмотрен вентилятор для охлаждения.
  • Устройство защиты от короткого замыкания (предохранитель HRC / MCCB) не должно превышать 1,8 номинального тока конденсатора.
  • В случае расстроенных блоков фильтров для защиты от короткого замыкания рекомендуется MCCB.

Очки должны быть проверены перед заменой

  • Необходимо проверить напряжение питания конденсатора на предмет перенапряжения.В этом можно убедиться, если в установке подключены стабилизаторы напряжения, регулярно заменяются осветительные приборы, это указывает на перенапряжение.
  • Обычно обнаруживается, что i.c. базовые реле APFC имеют большие размеры по сравнению с микропроцессорными реле. Эти реле на базе микросхем неисправны. Конденсаторы переключаются в положение «ВЫКЛ» и «ВКЛ» очень быстро без разряда конденсатора, что приводит к высокому току, потребляемому конденсаторами. Такая операция приводит к выходу из строя конденсатора.
  • Проверьте время, установленное в реле APFC, подключенных для срабатывания, так как реле различных марок предварительно установлены на 15-20 сек.Эту настройку времени необходимо проверить в присутствии покупателя у пульта срабатывания реле. Переключение конденсатора с одной ступени на другую должно иметь минимальный временной интервал 60 секунд. За этим следует наблюдать физически. Замена не должна рассматриваться в таких случаях, когда время установлено менее 60 секунд.
  • Дребезжание контактора также может привести к выходу из строя конденсатора. Это дребезжание может происходить из-за низкого напряжения или слабого соединения с катушками контактора и т. Д. Если конденсаторы работают в ручном режиме с помощью кнопки, проверьте, предусмотрен ли таймер задержки включения на отдельных этапах.Проверьте, установлено ли время 60 секунд или нет. Замена не должна рассматриваться в тех случаях, когда таймер установлен ниже 60 секунд. или не предусмотрено.
  • Проверьте, предусмотрен ли конденсаторный контактор или используются катушки индуктивности, ограничивающие пусковой ток. Это становится важным в случае, если конденсаторы включены в положение «ВКЛ», а другой конденсатор подключен к той же шине. Параллельное переключение конденсаторов обычно встречается в конденсаторных панелях, имеющих APFC и кнопки для включения и выключения.
  • Проверьте, присутствует ли гармоника. Для этого возьмите новый конденсатор, зарядите его и затем вычислите, находится ли ток, потребляемый конденсатором, в установленных пределах. Если ток больше, то это может быть из-за перенапряжения. Если нет, то ясно, что конденсатор потребляет большой ток из-за наличия гармоник.
  • Гармоники в установке можно легко найти, если в установке есть нагрузки, использующие силовые электронные компоненты, такие как ИБП, приводы и печь. Такие нагрузки, как сварка, трубы CFL и машины с электронным управлением, также генерируют гармоники.Обратите внимание, что соседний объект, подключенный к сети, также может влиять на конденсаторы, импортируя гармонику. (Гармоническое напряжение легко проходит по сети от одной установки к другой, действие такого напряжения приводит к выходу из строя конденсатора).
  • Проверьте другие точки, указанные в инструкции по установке конденсатора.
  • Если в установке используются конденсаторы MD-XL с подключенными нагрузками, генерирующими гармоники, то конденсатор может потреблять дополнительные 30% тока. В таких условиях могут перегореть предохранители, кабель нагревается и температура конденсатора также возрастает.Следите за тем, чтобы номинал предохранителя не увеличивался. Размер коммутационного устройства и кабеля следует соответствующим образом увеличить. Конденсатор будет продолжать работать, но срок его службы не может быть больше. Это ясно указывает на то, что конденсатор перегружен, и, если требуется, должен быть предусмотрен реактор для управления перегрузкой по току.
  • Проверить устройство защиты от короткого замыкания. Обратите внимание, что вы можете встретить покупателя, использующего предохранители, которые почти вдвое превышают номинальный ток конденсаторов. Обычно это встречается на предприятиях, имеющих проблемы с гармониками, и на установках, для обслуживания которых нанимают местных электриков.
  • Проверить дату установки конденсатора и тип подключаемой дополнительной нагрузки после установки конденсаторов. Поскольку в некоторых случаях наблюдается, что тип конденсатора был выбран без учета будущего расширения оборудования на заводе . Некоторое время обнаруживается, что эти машины генерируют гармоники, влияющие на срок службы конденсатора.
  • Замена не должна рассматриваться, если конденсатор вышел из строя из-за гармоник и заказчик использовал обычные конденсаторы без консультации с инженерами.

Перед зарядкой конденсаторных батарей необходимо проверить точки:

  • Номинальное напряжение конденсатора равно максимальному напряжению, зарегистрированному в установке.
  • Конденсатор устанавливается вертикально.
  • Выполнено заземление в двух разных точках.
  • Для заделки используются подходящие наконечники.
  • Используется кабель подходящего размера.
  • Зазор между фазами фаз составляет 25 мм, а между фазами фаз и землей - 19 мм.
  • Шина, используемая для банка, - 1.8-кратный номинальный ток банка.
  • Предусмотрено поперечное проветривание в зоне установки / в панели.
  • Завод имеет возможность отключать конденсатор в условиях повышенного напряжения. (10%)
  • Конденсатор снабжен предохранителем HRC / MCCB подходящего размера для защиты.
  • Соответствующее устройство пускового тока подключается последовательно с контактором для ограничения пускового тока или используется конденсаторный контактор.
  • Конденсатор снабжен подходящим таймером задержки включения, чтобы гарантировать, что конденсатор не будет включен в течение 60 секунд.После выключения.
  • Конденсатор снабжен изолирующей крышкой для обеспечения безопасности.
  • Конденсатор устанавливается в месте, защищенном от попадания пыли, химического дыма и дождевой воды.
  • Реле
  • APFC на панели установлено на 60 секунд. «Задержка включения» также установлена ​​на 60 секунд.
  • Блоки фильтров снабжены автоматическим выключателем для защиты, кроме указанных выше точек.
  • MCCB должен быть настроен на 1,3-кратный номинальный ток блока фильтров

Перед вводом в эксплуатацию блоков фильтров подавления гармоник проверьте следующее при установке.

  • Конденсаторные батареи без реактора не должны допускаться во вторичной обмотке трансформаторной цепи, к которой подключены батареи фильтров. Удалите конденсаторы без реакторов из той же сети (как IEC-61642).
  • Номинальное напряжение фильтра равно максимальному напряжению, зарегистрированному в установке.
  • Конденсатор, используемый с реакторами, всегда имеет специальное напряжение, зарегистрированное в установке.
  • Заземление должно выполняться отдельно на конденсаторах и реакторах.
  • Для заделки используются подходящие наконечники.
  • Используется кабель подходящего размера.
  • Зазор между фазами фаз составляет 25 мм, а между фазами фаз и землей - 19 мм.
  • Шина, используемая для банка, составляет 1,8 номинального тока банка.
  • В месте установки должна быть предусмотрена принудительная перекрестная вентиляция.
  • Завод имеет возможность отключать блоки фильтров в условиях перенапряжения. Установите на 10% перенапряжения.
  • Блоки фильтров имеют подходящий размер MCCB для защиты.
  • MCCB настроен на 1,3-кратный номинальный ток блока фильтров. Рекомендуются MCCB.
  • Фильтр
  • снабжен подходящим таймером задержки включения, чтобы конденсатор не включился в течение 60 секунд. После выключения.
  • Фильтр устанавливается в месте, защищенном от попадания пыли, химических паров и дождевой воды.
  • Реле
  • APFC, предусмотренное в панели переключения фильтров, установлено на 60 секунд.

Нравится:

Нравится Загрузка...

Связанные

Фотоэлектрические (PV) - электрические расчеты

Фотоэлектрические (PV) элементы (иногда называемые солнечными элементами) преобразуют солнечную энергию в электрическую. С каждым годом устанавливается все больше и больше фотоэлектрических систем. С этим растущим приложением для каждого практикующего специалиста будет хорошей идеей иметь представление о расчетах, связанных с фотоэлементами.

Существует огромное количество фотоэлементов, в которых используются различные материалы.На очень простом уровне фотоэлектрические элементы функционируют, используя солнечную энергию для генерации электронно-дырочных пар, которые затем разделяются и протекают во внешней цепи в виде тока. Изучение физики того, как работает нынешнее поколение, не является целью этой заметки, скорее мы рассмотрим электрические расчеты, связанные с фактическим применением реальных систем.

Электрические параметры

Фотоэлементы производятся как модули для использования в установках. Электрически важными параметрами для определения правильной установки и производительности являются:

  • Максимальная мощность - это максимальная выходная мощность фотоэлектрического модуля (см. Кривую IV ниже)
  • Напряжение холостого хода - выходное напряжение фотоэлемента с ток без нагрузки
  • Ток короткого замыкания - ток, который будет протекать, если выход PV для продажи был закорочен
  • Максимальное напряжение точки питания - уровень напряжения на кривой ВАХ, обеспечивающий максимальную мощность
  • ток на кривой IV, обеспечивающий максимальную мощность
  • КПД - мера количества солнечной энергии, преобразованной в пиковую электрическую энергию

Параметры фотоэлементов измеряются при определенных стандартных условиях испытаний (STC).

STC обычно принимается равным 1000 Вт / м 2 , 25 ° C и 1,5 AM (воздушная масса).

Максимальная выходная мощность - это пиковая мощность, которую солнечный элемент может выдать в STC. Хотя обычно фотоэлектрические установки оценивают на основе этого значения, маловероятно, что эти уровни мощности будут достигнуты на практике.

Список используемых символов см. В конце примечания.

Расчет мощности системы

Пример расчета

120 солнечных модулей, каждый мощностью 250 Вт p и площадью 1.67 м 2 подключены для формирования фотоэлектрической системы. Эффективность системы составляет 0,75, а среднегодовая солнечная радиация составляет 1487 кВтч / м2. Рассчитайте ожидаемое годовое производство энергии. Используя приведенные выше уравнения:

Если коэффициент коррекции ориентации и наклона Солнца равен 1,1, какова будет выходная мощность:

Номинальная максимальная ( кВт p ) мощность солнечной батареи. массив из n модулей, каждый с максимальной мощностью Wp в STC, определяется как:


- пиковая номинальная мощность, исходя из 1 кВт / м 2 излучения в STC

Доступное солнечное излучение ( E ma ) меняется в зависимости от времени года и погодных условий.Однако, исходя из среднего годового излучения для местоположения и принимая во внимание эффективность ( η ) элемента, мы можем оценить средний выход энергии фотоэлектрической системы:


- средняя энергия, произведенная в год, кВтч

Примечание: E ma приведено в таблицах для конкретного местоположения и горизонтальной плоскости.

Чтобы получить ожидаемую солнечную радиацию, требуется некоторое исследование (Интернет или местные метеорологические отделы).Если вы используете программное обеспечение для выполнения расчетов, эта информация обычно предоставляется как часть программы.

Общий КПД (η) солнечной установки (потери затенения, потери инвертора, потери на отражение, потери температуры и т. Д.) В хорошо спроектированной системе будут колебаться от 0,75 до 0,85.

Приведенный выше расчет выполняется на годовой основе, но его можно легко выполнить для любого периода времени (часы, день, месяц и т. Д.), Подставив среднее значение солнечной радиации за период вместо годового значения.

Для максимальной мощности любое солнечное излучение должно падать на фотоэлектрическую панель под углом 90 °. В зависимости от того, где на поверхности земли, ориентация и наклон для достижения этого различаются. Программное обеспечение обычно используется для расчета этого или использования поправочных коэффициентов из соответствующего местоположения.

Температура

По мере увеличения температуры фотоэлементов мощность падает. Это учитывается в общей эффективности системы (η) за счет использования температурного коэффициента снижения η t и определяется по формуле:

Примечание: Температурный коэффициент мощности () обычно равен 0 .005 для кристаллического кремния

Эффективность и производительность

Эффективность: измеряет количество солнечной энергии, падающей на фотоэлектрический элемент, которое преобразуется в электрическую энергию

На измерение эффективности фотоэлектрического элемента влияют несколько факторов, в том числе:

  • длина волны - PV элементы по-разному реагируют на световые волны разной длины, производя электричество разного качества
  • материалы - разные фотоэлектрические материалы ведут себя по-разному
  • температура - элементы работают лучше при более низких температурах, эффективность падает при более высоких температурах
  • отражение - любой отраженный свет уменьшается КПД ячейки
  • Сопротивление
  • - электрическое сопротивление ячейки создает потери, влияющие на эффективность


Лучшие исследования эффективности ячейки
Источник изображения: Национальная лаборатория возобновляемой энергии
(NREL)

Изготовленные фотоэлементы или модули обычно сортируются с помощью процесса биннинга по различным уровням эффективности.Более эффективные элементы будут иметь большую электрическую мощность и, следовательно, более высокую стоимость.

Благодаря последним достижениям в солнечных технологиях, фотоэлементы начинают приближаться к теоретическому максимальному пределу для полупроводниковых устройств. Изображение сбоку (щелкните, чтобы увеличить версию) показывает достижимый диапазон эффективности для различных технологий ячеек.

В лаборатории эффективность измеряется при стандартных условиях с помощью ВАХ. Кривые ВАХ получают путем изменения внешнего сопротивления от нуля (короткое замыкание) до бесконечности (разомкнутая цепь).На рисунке показана типичная ВАХ.


Фотоэлемент, I-V и кривые мощности

Мощность фотоэлемента является произведением напряжения ( В, ) и тока ( I ). Как в условиях разомкнутой, так и в замкнутой цепи подаваемая мощность равна нулю. В какой-то промежуточный момент (около точки колена) передаваемая мощность максимальна.

Примечание: максимальная величина тока, которую может выдать фотоэлемент, - это ток короткого замыкания.Учитывая линейность тока в диапазоне напряжений от нуля до максимального напряжения питания, использование тока короткого замыкания для определения размеров кабеля и системы является разумным.

Коэффициент заполнения

Одним из способов измерения производительности солнечного элемента является коэффициент заполнения. Это отношение максимальной мощности к произведению напряжения холостого хода и тока короткого замыкания:

Чем выше коэффициент заполнения, тем лучше.Как правило, коммерческие фотоэлементы имеют коэффициент заполнения более 0,7. Ячейки с коэффициентом ниже этого не рекомендуется для практического применения в крупных проектах по производству электроэнергии.

Отслеживание максимальной точки мощности (MPPT)

Кривая ВАХ фотоэлектрического модуля может быть построена по эквивалентной схеме (см. Следующий раздел). Неотъемлемой частью создания соединительной кривой I-V является текущий Ipv, генерируемый каждой фотоэлектрической ячейкой.

Ток элемента зависит от количества световой энергии (освещенности), падающей на фотоэлектрический элемент, и температуры элемента.

По мере уменьшения освещенности не только уменьшается мощность, но и точка пиковой мощности перемещается влево. Аналогичным образом, когда температура ячейки увеличивается, выходная мощность снижается, и точка максимальной мощности снова смещается влево.

Поскольку точка максимальной мощности является переменной величиной, зависящей от солнечного излучения и температуры элемента, современные инверторы имеют механизмы для отслеживания этого и всегда обеспечивают максимально возможную мощность от фотоэлектрического элемента. Это называется отслеживанием точки максимальной мощности (MPPT).

Примечание: системы управления , используемые для выполнения MPPT, изменяют операцию вокруг текущей рабочей точки, чтобы увидеть, сместилась ли точка максимальной мощности. Затем они соответствующим образом корректируют рабочие точки.

Схема эквивалента фотоэлементов

Чтобы понять производительность фотоэлектрических модулей и массивов, полезно рассмотреть эквивалентную схему. Обычно используется показанный ниже.


Эквивалентная схема фотоэлектрического модуля

Из эквивалентной схемы мы получаем следующие основные уравнения:

- ток нагрузки в амперах

- напряжение на шунтирующих ветвях

- ток через шунтирующий резистор

ток через диод определяется уравнением Шокли:

и

Объединение приведенных выше уравнений дает характеристическое уравнение фотоэлемента (модуля):

Примечание: характеристические уравнения могут использоваться для определения выходного напряжения и текущий.К сожалению, дать эти напряжение и ток такими, как они есть, нет аналитического решения. Обычно для решения уравнения используются численные методы.

При установленных пределах легко использовать уравнение для определения напряжения холостого хода и тока короткого замыкания. В условиях разомкнутой цепи I = 0, и уравнение сводится к:

Обычно R sh является высоким по сравнению с напряжением разомкнутой цепи, и последним членом можно пренебречь.Пренебрегая членом и переставляя уравнение, получаем:

Аналогично для тока короткого замыкания мы можем установить выходное напряжение равным нулю, давая:

Предположение, что R sh много выше, чем рупий и что I o мало по сравнению с I . При этих предположениях последними двумя членами можно пренебречь, давая:

Последовательное сопротивление ( Rs ), шунтирующее сопротивление ( R sh ) и обратное напряжение насыщения ( I o ) зависят от площади фотоэлемента.Как правило, чем больше ячейка, тем больше будет I o (большая площадь диодного перехода) и меньшее значение R s и R sh .

Характеристическое уравнение может использоваться для оценки влияния различных параметров на производительность фотоэлемента или модуля:

  • температура ( T ) - влияет на ячейку, будучи частью экспоненциального члена и значения обратного напряжения насыщения.По мере увеличения температуры, в то время как экспонента будет уменьшаться, обратное напряжение насыщения будет расти экспоненциально. Следующим эффектом является снижение напряжения холостого хода ячейки. Обычно напряжение снижается на 0,35–0,5% на каждый градус повышения температуры.
  • последовательное сопротивление ( R s ) - увеличение имеет тот же эффект, что и температура, так как напряжение холостого хода начинает падать. Очень высокие значения Rs дополнительно уменьшат доступный ток короткого замыкания.
  • сопротивление шунта ( R sh ) - уменьшение обеспечивает больший путь для тока шунта, снова понижая напряжение элемента.

Список символов

Общие символы
I mpp - ток при максимальной мощности, A
I sc - ток короткого замыкания, A
U oc - напряжение холостого хода, В
U mpp - напряжение при максимальной мощности, В

PV Systems
E ma - среднегодовая солнечная радиация, кВтч / м 2
E p - расчетная пиковая энергия, кВт · ч
кВт p - номинальная пиковая энергия, кВт
n - количество модулей
η t - температурный коэффициент снижения
P max - максимальная мощность , W
T c - температура фотоэлемента, К
T stc - температура STC, 25 ° C, K
W p - пиковая энергия одного модуля, Вт
η - КПД системы
ϒ - температурный коэффициент мощности, ° C -1
Эквивалентная цепь
I - ток через нагрузку, A
I d - ток через диод, A
I pv - ток, генерируемый PV, A
I sh - ток через шунтирующий резистор, A
R s - последовательное сопротивление эквивалентной цепи, Ом
R sh - сопротивление шунтирующей цепи замещения, Ом
U - приложенное напряжение к нагрузке, В
U sh - шунтирующее напряжение, В

Shockley's Диодное уравнение
I o - обратный ток насыщения, В
k - постоянная Больцмана
== (1.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *