Elektr tarmoqlarda reaktiv quvvat. Asosiy tushuncha va tasavvur. Reja

Elektr tarmoqlarda reaktiv quvvat. Asosiy tushuncha va tasavvur.
Reja:
1. Oniy, o‘rtacha, to‘liq, aktiv, reaktiv quvvatlarga tushuncha berish.
2. Quvvat koeffitsienti, reaktiv quvvat koeffitsienti.
3. Sinusoidal tok zanjirida oniy quvvat qiymatini diogrammasi.
4. Reaktiv quvvatni iste’mol qilish va uzatishda yuklama toki vektor diogrammasi.
5.Tarmoq va transformatorlar orqali quvvat uzatishni noqulayligi.

Elektr energiya asosan o‘zgaruvchan tok ko‘rinshida ishlab chiqariladi, tarqatiladi va istemol qilinadi. Vaqt bo‘yicha o‘zgarishiga, tok o‘zgaruvchan deb hisobladi.

Reaktiv quvvat energiya tizim holatini tavsiflovchi, asosiy ko‘rsatgichlardan biri hisoblanadi. SHu sababli u xaqidagi tushunchani aniqroq ma’lumotiga ega bo‘lish maqsadga muvofiq hisoblanadi.
Avval shuni qayt qilish kerakki, “reaktiv quvvat” tushunchasi nazariy termini faqat sinusoidal kuchlanish va tok zanjirlarida simmetrik o‘rnatilgan rejimlarida kiritib qullanishi mumkin. SHuning uchun aniq muloxoza qilinganida,faqat shu shartlardagina bu to‘shunchadan qonuniy foydalnish adolatili. Qolgan boshqa holatlarda, amaliyotda elektr zanjirlari rejimlarini tadqiqotlarida tuqnash kelganda, reaktiv quvvat energetik rejim tavsifining tavsifini bo‘zishi mumkin. Bo‘nday sharoitlarda tizim rejimi yoki uning birorta elementi juda qatiy faqat oniy quvvat o‘zgarishi bilan aniqlanadi.
Oniy quvvat, shu soniya oniidagi ishni bajarilish tezligiga teng
(1-1)
Quvvat tushunchasi elektir zanjirlaridagi, elektr jarayonlarini baholash uchun kiritilgan. Birfazali chiziqli elektr tarmoqlarda aktiv, reaktiv va to’la quvvatlarga ajratiladi. Aktiv quvvat yuklamaning elektr magnit energiyani istimolni tavsiflaydi, ya’ni uning boshqa turdagi energiyalarga aylanganini (issiklik, mexanik va x.k.lar) ifodalaydi. Tokning har qanday vaqt onida i tokning qiymati oniy qiymati deb ataladi.
Teng vaqitlar oralig‘ida, xuddi shu ketma-ketlikda toklar qiymatlarining takrorlanishi davriylikka qaraydi. Eng qisqa vaqt oralig‘ida, tok takrorlanishining kuzatilishi T, davr deb ataladi, miqdori esa, davrga teskarisi ƒ - chastota diyiladi. U son jixatdan davrlar sonining vaqt birligiga teng ƒ = 1/T.
Sinusoidal chiziqli tok zanjirlarda aktiv quvvat o‘rtacha davri T bilan, oniy ko’paytma tok ko’rsatkichi i = i(t) va kuchlanish u = u(t) da aniqlanadi:
P = 1/T ∫ IU (dt)

IU ko’paytmasi oniy quvvat deb ataladi p = p(t):

P = IU
Tok va kuchlanishni quyidagi umumiy tavsifga ega (1.1) ifodadan ayirim sinusoidal kuchlanish uchun u = U_m sinωt aniqlanganida, va sinusoidal tok faza bo‘yicha kuchlanishga nisbatan siljigan i = I_m sin(ωt-φ), demak:
(1-2)
U holda

bunda I = I_m /√2 ; U = U_m /√2 -amaldagi (ta’sir qiluvchi) tok va kuchlanish.

SHunday qilib, aktiv quvvat sinusoidal rejimlarda tok va kuchlanish ko’paytmasidan haqiqiy qiymatlari ular orasidagi kosinus burchak faza bo’yicha siljish bilan aniqlanadi.
P = IU oniy quvvat o’rtacha qiymati atrofida ikkilangan chastotada sinusoidal tebranishini bajaradi. P = IUcosφ (1.1 rasm).


1.1-rasm. Ikki oniy tashkil qiluvchi oniy quvvat sinusoidal tok zanjiri girafigida ko‘rsatilgan, bundan tashqari grafikni natijasida . Bundan , ya’ni davr oralig‘ida oniy quvvat musbat va manfiy qiymatga ega bo‘lishini ko‘rish qiyin emas. SHunga mos ravishda oniy quvvatga va elekt energiya uzatilish yo’nalishiga belgi qo‘yamiz.

1.1-rasm. Sinusoidal zanjirda quvvatni oniy qiymat diogrammasi.

Bo‘nda musbat quvvatlarga manbadan yuklamalarga uzatilayotgan quvvat to‘g‘ri kelishi kerak. U holda qisqa davrlar vaqtiga nisbatan, quvvat qiymati sinusoidal tok zanjirida oniy quvvat manfiy qiymat oladi, ya’ni energiyani ma’lum qismini davrlar oralig‘ida yuklamadan generatorga uzatiladi deb qaralishi kerak.

(1.2) ifoda shunchaki ikki oniy quvvatga ajratish imkonini beradi. Ularning bita si Ra o‘zgarmas qiymatni ko‘rsatadi, u holda ikkinchisi esa R_r ikkilangan chastotada o‘zgaruvchan garmonkali xisoblanadi. Ikkinchi tashkil qiluvchi mavjuligi sababli 1.1-rasm asosida quvvat o‘zgarish yo’nalishi bilan bog‘liq.
Umumiy energiya sonini aniqlanishi bilan, u manbada o‘zgaruvchan tokni davri davomida generatsiyalanadi.

(1.2) ni inobotga olgan holda ko‘rib chiqilayotgan holatda

Olingan ifoda ochiq ko‘rsatib turibdi, ya’ni energeya generatsiyasi va uning keyingi iste’molchilarga uzatilishi faqat bitta ajratilgan oniy quvvatni tashkil qiluchisidir- aktiv quvvat P bilan. Uning generatsiyasi elektr stansiyalarda birlamchi energotashuvchini(yoqilg‘i) talab qiladi, bu quvvatni iste’mol qilish elektr iste’molchilarida foydali ish bajarilish imkonini yaratadi.

Oniy quvvatning ikkinchi tashkil qiluvchsi esa o‘zgaruvchan tokni sinusoidal zanjiridagi oniy quvvat davriy ravishda generator bilan iste’molchi oralig‘ida o‘zgaruvchan tok chastotasiga nisbatan ikkilangan chastotada energiya almashuvini aniqlaydi. Energiya yig‘indisi, shu tashkil etuvchining mavjudligi bilan bog‘liq,nolga teng. SHu sababli uning generatssi uchun birlamchi energiya tashuvchi sarflanmaydi.
Quvvatni qonuniy tashkil topuvchisi, ya’ni,generatsiya tizimida bog‘liqlik mavjudligi bilan bog‘liq va bunday elementlarning energiya uzatishi, ularda davriy ravishda energiya jamlanishi mumkinligi va keyinchalik ma’lum bir qismining qaytarilishi mumkin. Teskari holatda manba bilan iste’molchi oralig‘ida energiya almashuv imkoni bo‘lmas edi.
(1.2) ifoda ko‘rsatadiki, P_a aktiv quvvatni tashkil qiluvchi va P_r quvvat u generator va elektr tarmoq bilan almashib turadi, bir xil tokda va kuchlanish φ buchak bilan aniqlanadi, u sinusoidal kuchlanish va tokni faza bo‘yicha ajralishini tansiflaydi. Bu sinsoidalar faza bo‘yicha to‘g‘ri kelganida (φ = 0)

Bu shnday holatda oniy quvvat . davr davomida almashib, yani har bir momentida musbat bo’lib qoladi, ya’ni tarmoq bilan manba oralig‘ida energiya almashuvi sodir bo’lmaydi. Boshqa oxirgi holatlarda sinusoidal kuchlanish va tok (φ = 90⁰) burchakka ajralganida

 = - 90°ligida

Oxirgi holatda oniy quvvatnt doimiy tashkil qiluvchisi yo‘q va tokni oqishi faqat quvvat almashuvi bilan bog‘liq.

Tok va kuchlanishning o’zgarmas haqiqiy kiymatlarida aktiv quvvat ular orasidagi faza siljish kosinus burchagiga bog‘liq, va u quvvat koeffitsienti deb ataladi. Agar yuklama energiya manbalariga ega bo‘lmasa, u xlda quvvat koeffitsienti quyidagicha bo‘ladi

0 ≤ cosφ ≤ 1.
Cosφ = 0 bo‘lganida, ya’ni φ = ± π / 2, P = 0-aktiv quvvatni yuklama iste’mol qilmaydi.
Agar, sosφ = 1 (φ = 0) aktiv kuvvat eng yukori kiymatini kabul kiladi P = IU. Tok va kuchlanishning xakikiy kiymat ko’paytmasi to’la kuvvat deb ataladi: S = IU.
Tok va kuchlanishning belgilangan iste’mol kilinayotgan yuklamaning aktiv kuvvatning mumkin bulgan maksimal kiymatini aniklaydi. Aktiv,reaktiv, to’la va oniy kuvvatlardan tashkari, reaktiv tushunchasi xam mavjud. Sinusoidal chizikli zanjirdagi tokida u kuyidagicha buladi. Q = UI sin φ
Umumiy holatda sinusoidal tok zanjirida bo’yicha oqadi i=I_m sin(ωt-φ).
Aktiv qarshilikdagi kuchlanish U_R = R_i = R I_msin(ωt-φ).
Zanjirda oqayotgan tok bo‘lgan faza bo’yicha mos keladi.
Induktivlikda kuchlanish
Kuchlanish π/2 burchakka i tokdan uzib ketadi.
Sig‘imda kuchlanish
Kuchlanish π/2 burchakka i tokdan orqada qoladi.
1.3-rasmda ko‘rib chiqilayotgan zanjir vektorli diagrammasi ifodalangan
Vektorli diagrammadan ko‘rinib turibdiki, ko‘chlanishning haqiqiy qiymati,
bu erda X = ωL - 1/ωC = X_L -X_C – zanjir reaktiv karshiliklari,
X = U/ I sin φ
Elektromagnit maydonda energiyasi W bu zanjir magnit energiyadan yig‘iladi W_M va elektr energiyasi W_E:
W = W_M + W_E = Li² /2 + Cu _c² /2
bunda Q = 2ω W_ur
Ayirim mualiflar, misol uchun R. Drexsler, elektrenergiya yuklamada o‘zgarish jarayoni bilan reaktiv quvvat bog‘liq emas,va qandaydir fizikaviy ma’noga ham ega emas deb hisoblashadilar. Bunday no‘qtaiy nazarga qushilish qiyin.
Unga uxshash.aktiv quvvatgauchun bajarilgan kabi, reaktiv quvvat uchun xam mos ravishda ma’lum bir shartli ravishda bu quvvatga yo’nalishini aniqlab unga belgi qo‘yish ung‘ay.

1.2-rasm. HL dan oxirgi qabo‘l qilish iste’molidagi prinsipial sxemasi.
1.2- rasmda elektr uzatish sxemasida, bitta elektr energiya iste’molchisi bilan elektr stansiya generatorlari aloqasi ko‘rsatilgan. Odatda iste’molchilar zanjirlarida kuchlanishdan faza bo‘yicha kechka qoluchi iste’molchilar qisqichlarida tok oqadi. Kuchlanish va tokni shu holat uchun vektorli diogrammasi 1.3a-rasmda keltirilgan.

Ris. 1-3. YUklama toklarining vektorli diogrammasi.
a — reaktiv quvvatni iste’mol qiluvchi; b — reaktivli quvvatni generatsiyalovchi.
Generator statori chulg‘amlari orqali shu holatda induktiv tansifga ega bo‘lgan tok oqadi, generatorning bo‘nday rejimi nominal sharoitlarda belgilangan holat kabi qaraladi. SHu sababli bo‘nday rejimni reaktiv quvvatni ijobiy sharoit yo’nalishiga o‘tkazishi qulay, ya’ni aktiv quvvat nimaga ega bo‘lsa, elektr energiya manbasidan generatsyalanayotgan xam xuddi shunga ega.
Stator bshylab tok oqishida, to’la quvvatni eng kichchik tashkil qiluvchisi kompleksli ifodada, induktiv tavsisifga ega bo‘lgani, xuddi shunday ijobiy belgigi ega..
Reaktiv quvvatni yig‘ilishi kup xollarda qo‘yidagi sabablargako‘ra iqtisodiq maqsadga muvofiq emas:
1.Sezilarli reaktiv quvvatni uzatishda ularni reaktiv quvvat bilan yuklantirilgani sababli, elektr ta’minoti tizimini barcha elementlarida qo’shimcha aktiv quvvat va elektr energiya isrofi ro‘y beradi. Xuddi shunday elektr ta’minoti tizimi elementlari orqali R qarshilikli R aktiv va Q reaktiv quvvatlar uzatilishida xam aktiv quvvat isrofi qo‘yidagini tashkil qiladi
(1.3)
Aktiv quvvatni qo’shimcha isrofi ΔR_r, uning kvadratiga proporsonal oqayotgan reaktiv quvvat Q, sababli vjudga keladi. SHu sababli kup holatlarda elektr stansiya generatorlaridan reaktiv quvvatni uzatish sezilarli darajada iste’molchilarga uzatish maqsadga muvofiq emas, solishtirma harajati kamligiga qaramaSMan, uning generatsiyasi bilan bog‘liq.
2. Kuchlanishni qo’shimcha isrofi ro‘y beradi, u tuman tarmoqlarida sezlarli darajali. Misol, R va Q quvvatlar elektr ta’minoti tarmoq elementlari orqali R aktiv va X reaktiv qarshiliklar uzatilishida kuchlanish isrofi qo‘yidagini tashkil qiladi
(1.4)
bunda - aktiv quvvat bilan bog‘liq, kuchlanish isrofi; - reaktiv quvvat bilan bog‘liq, kuchlanish isrofi.
Uch fazali tarmoqlarda solishtirma kuchlanish isrofining qiymati ko‘rib chiqilayotgan Sk tarmoq no‘qtasida asosan reaktiv quvvat va QT quvvati bilan aniqlanadi:
(1.5)
1.4-rasmda 10 kV shinalarda U_sh o‘zgarishi ossilogrammsamsi va Q reaktiv quvvatni yirik quvvatli ventilli o‘zgartgich ishlashi keltirilgan.
Reaktiv quvvat ta’siri bilan, tarmoq elementidan uzatilayotgan, reaktiv quvvat muvozanati kuchlanishga chambar chas bog‘liq. Reaktiv quvvat muvozanat tushunchasi deganda elektr energiya iste’molchilarida kuchlanishni chegaralangan og‘ishlarida generatsiyalanayotgan va iste’mol qilinayotgan quvvatlar tengligi tushiniladi.

1. 
   Sanoat elektr ta’minoti tizimini reaktiv quvvat bilan yuklanishi va ularni transformatorlarini uzatish qobiliyotini kamayishiga olib keladi va havo va kabel liniyalar simlari kesimlarini ortirilishini, transformator PSlari quvvatini yoki sonini ortirilishini va boshqalarni. talab qiladi
   

1. 4 - rasm. Yirik quvvatli ventilli uzgartgi ishlaganida reaktiv quvvatni 10 kV shinalaridagi kuchlanish ossillogammasi.

Sanoat korxonalarida asosiy reaktiv quvvat iste’molchilari (umumiy iste’molini 60-65%) asinxron matorlar xisoblanadi, (19)-255, transformatorlar, ventilli uzgartgichlar, reaktorlar, havo elektr tarmoqlari i boshqa iste’molchilar (10%) ni tashkil qiladi.
(11.2)dan shu ko‘rinadiki
(1.6)
YAqin yaqinlarga qadar reaktiv quvvatni tavsiflovchi asosiy normativ ko‘rsatgichi quvvat koeffitsienti cosφ edi. Sanoat korxonalarni ta’minlovchi kirishlarida, bu koeffitsientni o’rtacha qiymati 0,92-0,95 chegaralarda bulishi kerak. Lekin normativ sifatida R/Q nisbatlarin tanlashda reaktiv quvvatini aniq dinamikasi o‘zgarish tushunchani bermaydi. Misol, quvvat koeffitsienti 0,95 dan 0,94 ga o‘zgarishida reaktiv quvvat 10%ga o‘zgaradi, lekin bu koeffitsient o‘zgarishi 0,99 dan 0,98 ga o‘zgarishida reaktiv quvvat o‘zgarilishi 42%ni tashkil qiladi.
Xisob kitoblarda , nisbatini aniqlash qulay va uni reaktiv quvvat koeffitsienti deb ataladi.
1974 y kiritilgan yangi reaktiv quvvat kompensatsiyasi xaqida kiritilgan yangi direktiv xujjat elektr ta’minti tizimini barchasini ishlatish omilini ko‘trishga yunaltirilgan energiya tizim generatorlaridan elektr energiya iste’molchilargacha,o‘rtacha quvvat koeffitsientini ko‘rsatgichsiz qiymatlari reaktiv quvvat ko‘rsatgichi bilan almashtirildi. Ular energiya tizimi bo‘ylab sanoat korxonasiga uzatilishi mumkin.
Kompensator qurilmalar, quvvati, joylashishi va ish rejimlari texnik-iqtisodiy xisoblar natijaksiga ko‘ra keltirilgan harjatlarda, elektr energiya ishlab chiqarilish taqsimlash mezoni minimumiga ko‘ra asoslanishi kerak.
Nazorat savollari
1. Oniy, o‘rta, to’la, aktiv, reaktiv quvvatlar quvvatlarga tushuncha bering?
2. Reaktiv quvvat koeffitsienti.quvvat koeffitsienti?
3. Sinusridalli zanjir tokida oniy quvvat qiymatini diogrammasi?
4. Reaktiv quvvatni iste’mol qilish va generatsiyalash holatlari uchun yuklama toklarini vektorli diogrammasi?
5. Tarmoq bo‘ylab reaktiv quvvatni eng qulay uzatish?