Reaktans i elektroteknikk

Kjent innen elektroteknikk Ohms lov forklarer at hvis en potensialforskjell påføres endene av en seksjon av kretsen, vil en elektrisk strøm flyte under dens handling, hvis styrke avhenger av motstanden til mediet.

AC-spenningskilder skaper en strøm i kretsen som er koblet til dem, som kan følge formen til kildens sinusbølge eller forskyves fremover eller bakover med en vinkel fra den.

Hvis den elektriske kretsen ikke endrer retningen til strømstrømmen og dens fasevektor faller helt sammen med den påførte spenningen, har en slik seksjon en rent aktiv motstand. Når det er forskjell i rotasjonen til vektorene, snakker de om motstandens reaktive natur.

Ulike elektriske elementer har forskjellig evne til å avlede strømmen som strømmer gjennom dem og endre størrelsen.

Reaktansen til spolen

Ta en stabilisert AC-spenningskilde og et stykke lang isolert ledning. Først kobler vi generatoren til hele den rette ledningen, og deretter til den, men viklet i ringer rundt magnetisk krets, som brukes til å forbedre passasjen av magnetiske flukser.

Ved å måle strømmen nøyaktig i begge tilfeller, kan det sees at i det andre eksperimentet vil det observeres en betydelig reduksjon i verdien og en faseforsinkelse i en viss vinkel.

Dette skyldes utseendet til motsatte induksjonskrefter manifestert under handlingen av Lenzs lov.

På figuren er passasjen av primærstrømmen vist med røde piler, og magnetfeltet som genereres av den er vist i blått. Bevegelsesretningen bestemmes av høyrehåndsregelen. Den krysser også alle tilstøtende svinger inne i spolen og induserer en strøm i dem, vist med de grønne pilene, som svekker verdien av den påførte primærstrømmen mens den skifter retning i forhold til den påførte EMF.

Jo flere vindinger viklet på spolen, jo mer induktiv reaktans X. Reduserer primærstrømmen.

Verdien avhenger av frekvensen f, induktansen L, beregnet ved formelen:

xL= 2πfL = ωL

Ved å overvinne induktanskrefter, forsinker spolestrømmen spenningen med 90 grader.

Transformatormotstand

Denne enheten har to eller flere spoler på en felles magnetisk krets. En av dem mottar strøm fra en ekstern kilde, og den overføres til de andre i henhold til transformasjonsprinsippet.

Primærstrømmen som går gjennom strømspolen induserer en magnetisk fluks i og rundt den magnetiske kretsen, som krysser svingene til sekundærspolen og danner en sekundærstrøm i den.

Fordi det er perfekt for å lage transformator design er umulig, vil noe av den magnetiske fluksen forsvinne ut i miljøet og skape tap.Disse kalles lekkasjefluks og påvirker mengden lekkasjereaktans.

Til disse legges den aktive komponenten av motstanden til hver spole. Den totale verdien som oppnås kalles den elektriske impedansen til transformatoren eller dens kompleks motstand Z, skaper et spenningsfall over alle viklinger.

For det matematiske uttrykket av forbindelsene inne i transformatoren, er den aktive motstanden til viklingene (vanligvis laget av kobber) indikert med indeksene "R1" og "R2", og induktiven med "X1" og "X2".

Impedansen i hver spole er:

• Zl = R1 + jX1;

• Z2 = R1 + jX2.

I dette uttrykket betegner underskriften «j» en tenkt enhet plassert på den vertikale aksen til det komplekse planet.

Det mest kritiske regimet når det gjelder induktiv motstand og forekomsten av en reaktiv effektkomponent skapes når transformatorene kobles til i parallell drift.

Kondensatormotstand

Strukturelt inkluderer den to eller flere ledende plater atskilt av et lag av materiale med dielektriske egenskaper. På grunn av denne separasjonen kan ikke likestrøm passere gjennom kondensatoren, men vekselstrøm kan, men med et avvik fra sin opprinnelige verdi.

Dens endring forklares av handlingsprinsippet for reaktiv - kapasitiv motstand.

Under påvirkning av en påført vekselspenning, som endres i sinusformet form, oppstår et hopp på platene, en akkumulering av ladninger av elektrisk energi med motsatte fortegn. Deres totale antall er begrenset av størrelsen på enheten og er preget av kapasitet. Jo større den er, jo lengre tid tar det å lade.

I løpet av den neste halve oscillasjonssyklusen reverseres polariteten til spenningen over kondensatorplatene.Under dens påvirkning er det en endring i potensialene, en oppladning av de dannede ladningene på platene. På denne måten skapes strømmen av primærstrømmen og motstanden til dens passasje skapes når den avtar i størrelse og beveger seg langs vinkelen.

Elektrikere har en vits om dette. Likestrøm på grafen er representert av en rett linje, og når den passerer langs ledningen, hviler den elektriske ladningen, som når kondensatorplaten, på dielektrikumet og kommer inn i en blindvei. Denne hindringen hindrer ham i å passere.

Den sinusformede harmoniske passerer gjennom hindringer og ladningen, som ruller fritt på de malte platene, mister en liten brøkdel av energien som fanges på platene.

Denne vitsen har en skjult betydning: når en konstant eller likerettet pulserende spenning påføres platene mellom platene, på grunn av akkumulering av elektriske ladninger fra dem, skapes det en strengt konstant potensialforskjell, som jevner ut alle hopp i strømforsyningen krets. Denne egenskapen til en kondensator med økt kapasitans brukes i konstantspenningsstabilisatorer.

Generelt avhenger den kapasitive motstanden Xc, eller motstanden mot passasje av vekselstrøm gjennom den, av utformingen av kondensatoren, som bestemmer kapasitansen «C», og uttrykkes med formelen:

Xc = 1/2πfC = 1 / ω° C

På grunn av oppladingen av platene øker strømmen gjennom kondensatoren spenningen med 90 grader.

Reaktivitet av kraftledningen

Hver kraftlinje er designet for å overføre elektrisk energi. Det er vanlig å representere det som ekvivalente kretsseksjoner med distribuerte parametere aktiv r, reaktiv (induktiv) x motstand og konduktans g, per lengdeenhet, vanligvis en kilometer.

Hvis vi neglisjerer påvirkningen av kapasitans og konduktans, kan vi bruke en forenklet ekvivalent krets for en linje med parallelle parametere.

Overhead kraftledning

Overføring av elektrisitet over eksponerte nakne ledninger krever en betydelig avstand mellom dem og fra bakken.

I dette tilfellet kan den induktive motstanden til en kilometer trefaseleder representeres av uttrykket X0. Avhenger av:

• gjennomsnittlig avstand av aksene til ledningene mellom hverandre asr;

• ytre diameter av fasetråder d;

• relativ magnetisk permeabilitet av materialet µ;

• ekstern induktiv motstand av linjen X0 ';

• indre induktiv motstand av linjen X0 «.

For referanse: den induktive motstanden på 1 km av en luftledning laget av ikke-jernholdige metaller er omtrent 0,33 ÷ 0,42 Ohm / km.

Kabeloverføringslinje

En kraftledning som bruker en høyspentkabel er strukturelt forskjellig fra en luftledning. Avstanden mellom fasene til ledningene er betydelig redusert og bestemmes av tykkelsen på det indre isolasjonslaget.

En slik tre-leder kabel kan representeres som en kondensator med tre kappe av ledninger strukket over en lang avstand. Ettersom lengden øker, øker kapasitansen, den kapasitive motstanden avtar, og den kapasitive strømmen som lukkes langs kabelen øker.

Enfase jordfeil forekommer oftest i kabellinjer under påvirkning av kapasitive strømmer. For deres kompensasjon i 6 ÷ 35 kV-nettverk, brukes lysbueundertrykkelsesreaktorer (DGR), som er koblet gjennom den jordede nøytralen til nettverket. Deres parametere er valgt av sofistikerte metoder for teoretiske beregninger.

Gamle DDR-er fungerte ikke alltid effektivt på grunn av dårlig tuningkvalitet og designfeil. De er designet for gjennomsnittlig nominell feilstrøm, som ofte avviker fra de faktiske verdiene.

I dag introduseres nye utviklinger av GDR-er, som er i stand til automatisk å overvåke nødsituasjoner, raskt måle hovedparametrene deres og justere for pålitelig slokking av jordfeilstrømmer med en nøyaktighet på 2 %. Takket være dette øker effektiviteten til DDR-operasjonen umiddelbart med 50%.

Prinsippet for kompensasjon av den reaktive komponenten av kraft fra kondensatorenheter

Strømnett overfører høyspent elektrisitet over lange avstander. De fleste av brukerne er elektriske motorer med induktiv motstand og resistive elementer. Den totale kraften som sendes til forbrukerne består av den aktive komponenten P, som brukes til å gjøre nyttig arbeid, og den reaktive komponenten Q, som forårsaker oppvarming av viklingene til transformatorer og elektriske motorer.

Den reaktive komponenten Q som oppstår fra induktive reaktanser reduserer strømkvaliteten. For å eliminere dens skadelige virkninger på åttitallet av forrige århundre, ble en kompensasjonsordning brukt i kraftsystemet til USSR ved å koble kondensatorbanker med kapasitiv motstand, noe som reduserte cosinus av en vinkel φ.

De ble installert på nettstasjoner som direkte mater problemforbrukerne. Dette sikrer lokal regulering av strømkvaliteten.

På denne måten er det mulig å redusere belastningen på utstyret betydelig ved å redusere den reaktive komponenten samtidig som den overfører samme aktive effekt.Denne metoden regnes som den mest effektive metoden for å spare energi, ikke bare i industribedrifter, men også i bolig- og kommunale tjenester. Dens kompetente bruk kan forbedre påliteligheten til kraftsystemer betydelig.