Метод контурных токов Метод узловых потенциалов

Максимум мощности приемника имеет место при равенстве активных сопротивлений приемника и источника.

Абсолютный максимум мощности приемника наблюдается при выполнении обоих условий и равен:

.

В режиме максимума потребляемой мощности работают приемники в линиях связи.

Коэффициент полезного действия передачи энергии от источника к приемнику равен отношению активных мощностей  и не зависит от величины их реактивных сопротивлений.

В режиме абсолютного максимума мощности приемника КПД составляет только 0,5. Линии электропередачи (ЛЭП) работают с КПД h = 0,90÷0,95, что соответствует соотношению активных сопротивлений приемника и источника (генератора + ЛЭП) R2/R1=10÷20.

На графической диаграмме рис. 2 показаны энергетические характеристики передачи энергии при R2= var, Х2=const в функции тока: P2, h = f(I).

 



11. Компенсация реактивной мощности приемников энергии

Активная мощность приемника P=UIcosj характеризует интенсивность потребления им энергии и зависит от режима его работы.

Реактивная мощность приемника Q=UIsinj   характеризует интенсивность обмена энергией между электромагнитным полем приемника и остальной цепью. Эта мощность положительна при индуктивном характере приемника () и отрицательна при емкостном характере (). В промышленных условиях преобладающее большинство приемников имеют активно-индуктивный характер () и потребляют положительную реактивную мощность. Параллельное подключение к таким приемникам конденсаторов, потребляющих отрицательную реактивную мощность   и, таким образом, являющихся генераторами реактивной мощности для приемников, позволяет уменьшить (компенсировать) суммарную реактивную мощность: .

Компенсация реактивной мощности позволяет при неизменной активной мощности уменьшить потребляемый от сети ток:

.

Схема цепи в режиме компенсации реактивной мощности показана на рис. 56.

 


При увеличении емкости компенсирующего конденсатора С пропорционально будет увеличиваться потребляемый им ток . Ток линии, равный геометрической сумме токов нагрузки и конденсатора (), вначале будет уменьшаться (при QL>QC), достигнет своего минимального значения при полной компенсации реактивной мощности , а затем начнет возрастать при QC > QL (рис. 57).

 


Из геометрии рис. 57 следует соотношение:

.

Тот же ток из закона Ома:

.

Из совместного решения этих двух уравнений вытекает формула для расчeта емкости компенсирующего устройства от первоначального значения tgj2 до заданного tg:

  [мкФ].

Сопротивление воздушных ЛЭП носит активно-индуктивный характер с существенным преобладанием реактивного сопротивления (XЛ >> RЛ), поэтому падение напряжения в линии UЛ = I(RЛ+jXЛ) почти на 90˚ опережает ток. На рис. 5 показано семейство векторных диаграмм токов и напряжений для разных значений компенсирующей емкости С=var при постоянном значении напряжения в начале линии .

Из анализа семейства диаграмм следует, что увеличение степени компенсации реактивной мощности повышает напряжение U2 на выводах нагрузки, таким образом, происходит компенсация потери напряжения в линии DU = U1 – U2. На практике указанная функциональная зависимость U2 = f(C) используется для поддержания заданного уровня напряжения на выводах (шинах) нагрузки при изменении ее параметров.

 


Таким образом, посредством компенсации реактивной мощности нагрузки в энергосистеме решаются две важные технико-экономические задачи. Во-первых, уменьшение тока линии электропередачи позволяет снизить потери мощности в ней () и повысить ее КПД. Во-вторых, с помощью регулируемых компенсирующих устройств можно управлять напряжением на выводах нагрузки, поддерживать его на заданном номинальном уровне при изменении потребляемой активной мощности P2 в широком диапазоне.

Токам, направленным к узлу, присвоим знак "плюс",а токам, направленным от узла - знак "минус". Согласно второму закону Кирхгофа, алгебраическая сумма ЭДС вдоль любого замкнутого контура равна алгебраической сумме падений напряжений в этом контуре
Электрические цепи трехфазного тока