Если у вас не прогружаются какие-то фотографии / картинки / чертежи, тогда рекомендуем использовать VPN сервисы!

09.07.2024

Регулирование активной и реактивной нагрузки параллельно работающих генераторов

Регулирование активной и реактивной нагрузки параллельно работающих генераторов — важный аспект для обеспечения стабильности и надежности работы судовой энергосистемы. 

Регулирование активной и реактивной нагрузки параллельно работающих генераторов

Это краткий ответ на вопрос "Регулирование активной и реактивной нагрузки параллельно работающих генераторов" в рамках вопросов для электромехаников и электрокадетов при прохождении собеседований в крюингах. В статье есть ссылки на более подробную информацию.

В этом процессе участвуют несколько ключевых механизмов и систем управления.

Основные понятия:

  1. Активная мощность (P): Мощность, которая выполняет работу, измеряется в ваттах (Вт).
  2. Реактивная мощность (Q): Мощность, которая создает электромагнитное поле, измеряется в вольт-амперах реактивных (вар).

Регулирование активной мощности:

Активная мощность регулируется изменением мощности, подаваемой на нагрузку, через управление подачей топлива в двигателях или управлением потоком энергии в электронных системах.

  1. Система автоматического регулирования частоты и активной мощности (АРЧМ): Используется для поддержания стабильной частоты в сети. Если нагрузка увеличивается, частота уменьшается, и АРЧМ увеличивает подачу топлива в дизель-генератор, чтобы увеличить активную мощность и восстановить частоту.

  2. Регуляторы скорости: Они управляют оборотами турбины, обеспечивая стабильную работу дизель-генератора. При увеличении нагрузки регулятор скорости увеличивает подачу топлива, чтобы поддержать заданную частоту вращения.

Регулирование реактивной мощности:

Реактивная мощность регулируется изменением напряжения на выводах генераторов, что достигается через управление возбуждением генераторов.

  1. Система автоматического регулирования напряжения (АРН): Используется для поддержания стабильного напряжения в сети. При изменении реактивной нагрузки АРН изменяет возбуждение генератора для поддержания заданного уровня напряжения.

  2. Регуляторы возбуждения: Они управляют током возбуждения в обмотке возбуждения генератора, изменяя напряжение на выходе генератора. При увеличении реактивной нагрузки регулятор увеличивает ток возбуждения, чтобы поддерживать требуемое напряжение.

Координация работы параллельно работающих генераторов:

  1. Распределение активной нагрузки: Активная мощность между параллельно работающими генераторами распределяется пропорционально их номинальной мощности. Для этого используется согласование настроек регуляторов скорости.

  2. Распределение реактивной нагрузки: Реактивная мощность распределяется между генераторами в зависимости от их характеристик и текущего состояния. Регуляторы возбуждения каждого генератора настраиваются таким образом, чтобы напряжение в точке соединения генераторов оставалось стабильным.

Общие методы и устройства:

  1. Синхронизаторы: Устройства, обеспечивающие синхронизацию фаз, напряжения и частоты генераторов перед их подключением параллельно.
  2. Трансформаторы и реакторы: Используются для регулирования потока активной и реактивной мощности, а также для снижения потерь и управления распределением мощности в сети.

Эффективное управление активной и реактивной нагрузкой параллельно работающих генераторов требует комплексного подхода, включающего автоматические системы управления, механические и электрические регулировочные устройства. Правильная координация этих систем позволяет поддерживать стабильность сети, оптимальное распределение мощности и минимизировать потери.

Что такое коэффициент мощности и как по нему можно понять о равномерном распределении активной и реактивной нагрузки параллельно работающих генераторов?

Коэффициент мощности (Power Factor, PF)

Коэффициент мощности (Power Factor, PF) - это безразмерная величина, которая описывает соотношение между активной мощностью (P) и полной мощностью (S) в электрической системе. Он выражается как косинус угла сдвига фаз (𝜑) между напряжением и током.

Формула для коэффициента мощности:

Формула для коэффициента мощности

где:

  • P - активная мощность (в ваттах, Вт),
  • S - полная мощность (в вольт-амперах, ВА),
  • φ - угол между вектором напряжения и вектором тока.

Виды мощности:

  • Активная мощность (P): Мощность, которая фактически выполняет работу и измеряется в ваттах (Вт).
  • Реактивная мощность (Q): Мощность, которая создает электромагнитное поле, но не выполняет полезную работу. Она измеряется в вольт-амперах реактивных (вар).
  • Полная мощность (S): Суммарная мощность, являющаяся векторной суммой активной и реактивной мощности, измеряется в вольт-амперах (ВА).
Формула для полной мощности:
Формула для полной мощности

Значение коэффициента мощности:

  1. Идеальный коэффициент мощности: Равен 1 (или 100%), что означает, что вся подаваемая мощность используется для выполнения полезной работы. В этом случае угол  φ = 0 градусов, и напряжение и ток находятся в фазе.

  2. Низкий коэффициент мощности: Указывает на наличие значительной реактивной мощности. Например, коэффициент мощности 0,7 означает, что только 70% полной мощности используется для выполнения полезной работы, а остальная часть является реактивной.

Влияние коэффициента мощности:

  • На эффективность системы: Низкий коэффициент мощности означает, что система неэффективна, так как требуется больше тока для передачи той же активной мощности, что приводит к большим потерям в проводах и увеличению размеров оборудования.

Коррекция коэффициента мощности:

  • Конденсаторы: Установка конденсаторных батарей, которые создают реактивную мощность противоположного знака, помогает уменьшить общий угол φ и, следовательно, улучшить коэффициент мощности.
  • Синхронные компенсаторы: Синхронные машины, которые могут работать в режиме генерации или потребления реактивной мощности, помогая регулировать коэффициент мощности.
  • Активные фильтры: Используются для динамической компенсации реактивной мощности и гармоник.
Пример расчета коэффициента мощности:
Предположим, у нас есть система с активной мощностью P = 800 Вт и реактивной мощностью Q = 600 вар.

Рассчитаем полную мощность:

Полная мощность

Рассчитаем коэффициент мощности: 
Таким образом, коэффициент мощности данной системы равен 0.8, что означает, что 80% полной мощности используется для выполнения полезной работы.

2 комментария:

  1. Так до конца не понятно за что хвататься когда на генераторах плавающая реактивная нагрузка?

    ОтветитьУдалить
  2. Здесь есть неточность. Приведена формула для косинуса Фи, а не для коэффициента мощности. Точнее, косинус фи - это частный случай коэффициента мощности, если нет искажений в сети, без влияния третьей, пятой и пр. гармоник.

    ОтветитьУдалить

Если вы хотите смотивировать авторов на дальнейшее создание контента для судовых механиков и электромехаников, то вы можете сделать донат по ссылкам:
Спасибо за донат и увидимся на просторах наших проектов!