القوة النشطة والمتفاعلة تتضاعف 1.6. أحمال استهلاك محطة توليد الكهرباء ، الأحمال الزائدة ، الطاقة - House of Energy en

ضع في اعتبارك مثال دائرة تصحيح نصف الموجة:

يوضح الشكل التبعيات الرسومية للتيارات والفولتية والقدرة اللحظية من أجل شرح العمليات التي تحدث في دائرة التصحيح.

في الفاصل الزمني ، تقوم الإمكانات الإيجابية للمرحلة U 1 بتوصيل الصمام الثنائي VD1 ، بينما تتراكم الطاقة التفاعلية في المحرِّض L n

.

في الفاصل الزمني ، يظل VD1 مفتوحًا بسبب التيار الإيجابي للمحث ويتم إعطاء طاقة المحرِّض إلى المصدر U 1 (يسمى هذا الوضع العاكس). يتم سحب تيار الصمام. يقلل تأخير إيقاف التشغيل VD1 من مستوى الجهد المعدل ، مما يزيد من تموجها.

للقضاء على تأثير محاثة الحمل على شكل الجهد المعدل ، يتم توصيل الصمام الثنائي العكسي VD 2 بالتوازي مع الحمل ، مما يضمن تفريغ الطاقة التفاعلية للمحث في الحمل وبالتالي يزيل التدفق السلبي للتيار الكهربائي. الجهد المعدل.

في دائرة أحادية الطور كاملة الموجة ، يتم لعب دور الصمام الثنائي العكسي بواسطة أحد الثنائيات المعدل ، والتي يتم تشغيلها أولاً.

مع نصف موجة موجبة من الجهد U 1 ، يتدفق التيار عبر الدائرة:

“+” U 1 VD1L n R n VD4 ”-“ U 1.

افترض أنه عندما يمر الجهد U 1 خلال الصفر في لحظة تغير القطبية ، فإن الصمام الثنائي VD2 هو أول من يتم تشغيله. ثم يتم إعادة ضبط الطاقة التفاعلية من خلال VD4 وتضمين VD2. لن يكون هناك ارتفاع في الجهد السالب في الجهد المعدل.

حمولة مقاومة سعوية

دعونا ننظر في تأثير الحمل السعوي النشط على مثال تشغيل مقوم الجسر أحادي الطور.

يوضح الشكل التبعيات الرسومية للتيارات والفولتية ، موضحًا العمليات العابرة في الدائرة في اللحظة التي يتم فيها توصيل المعدل بالمصدر U 1.

على الفاصل  الشحنة U 1> U С وفي نفس الوقت ، يتم شحن السعة C لمرشح التنعيم من خلال المقاومة الداخلية لوصلة المعدل. في هذه الحالة ، يظهر تيار نبضي كبير ، قيمته 20 ... 40 مرة أعلى من قيمة الحالة المستقرة لمتوسط تيار الصمام المعدل. يتجلى هذا بشكل خاص في مزودات الطاقة ذات المدخلات غير المحولة. للحد من هذا التيار ، يتم إدخال مقاومات أو مقاومات حرارية أو مقاومات محولة بمفاتيح متحكم فيها ، مصنوعة من التيرستورات أو الثايرستور أو الدينيستورات. تسمح المفاتيح ، مع الأخذ في الاعتبار وقت إنشاء العملية العابرة ، بتحديد التيار فقط في لحظة بدء مصدر الطاقة ، وبالتالي ، زيادة كفاءة وموثوقية المعدل.

في الفاصل  مرة ، عندما يتساوى الجهد عبر السعة مع جهد المصدر ، يتم تفريغ المكثف إلى الحمل. مع زيادة تيار الحمل ، يزداد مستوى تموج الجهد المعدل بسبب الانخفاض في دائرة دائمةالتفريغ  مرات = RHC. في هذه الحالة ، تسوء إجراءات التنعيم للمرشح.

عند حساب معدل الحمل السعوي ، يتم استخدام طريقة Terentiev - طريقة الرسم البياني. يعتمد على حساب المعاملات المساعدة اعتمادًا على زاوية تدفق التيار عبر الصمام. يتم إدخال المعامل A = f () ، حيث  هي زاوية تدفق التيار عبر الصمام. إلى عن على مخططات مختلفةيتم الحصول على المقومات ، الرسوم البيانية ، والتي يتم الحصول عليها تجريبياً لمختلف القوى ودوائر المعدل. يتم حساب المعلمات U arr و I asr و I ad و U 2 و I 2 من خلال المعاملات المساعدة: B ، C ، D = f (A). للحصول على اتصال متوسط التيار عبر الصمام بالمعامل A ، سنقوم بالتكامل خلال الفترة . عند اشتقاق العلاقة ، سنأخذ سعة المكثف بالقرب من اللانهاية (С) ، وعتبة الجهد للديود تساوي الصفر. للحصول على متوسط التيار عبر الصمام ، نقوم بتحريك محاور الإحداثيات إلى منتصف النبضة الحالية ونستخدم معادلة متوسط التيار: (1)

,

(2).

توضح الرسوم البيانية أدناه اشتقاق العلاقات من أجل U d.

في الفاصل الزمني 2 ، يتزامن تيار الصمام مع تيار الحمل. تعادل (1) و (2) وقسم القوس الداخلي في التعبير (1) عن طريق cos ، نحصل على:

.

دائرة مضاعفة الجهد

تتكون دائرة المضاعفة الكلاسيكية (المتماثلة) من مقومين أحادي الدورة ، يستخدم كل منهما جهد نصف الموجة الخاص به.

جهد الحمل هو مجموع الفولتية عبر المكثفات C1 و C2. إذا كانت التموجات صغيرة ، فإن المكون الثابت لكل مكثف هو U 01 ≈ U 2 m ، والجهد عند الحمل هو U 0 ≈ 2U 2 m. بالإضافة إلى ذلك ، تعوض الإضافة التوافقيات الأولى وجميع التوافقيات الفردية للتموجات. لذلك ، تتصرف الدائرة مثل دائرة الدفع والسحب ، على الرغم من أنها تتكون من دائرتين ذات دورة واحدة. عيب مخطط المضاعفة المتماثل ، من وجهة نظر السلامة ، هو عدم وجود نقطة تحميل ومحول مشتركين.

يتم أيضًا استخدام مخطط المضاعفة غير المتماثل ، والفرق بينه وبين السابق هو أن الحمل له نقطة مشتركة مع المحول. لذلك ، يمكن توصيلها بالعلبة ، في حين أن تردد التموج الرئيسي يساوي تردد التيار الكهربائي.

في هذه الدائرة غير المتماثلة ، يؤدي المكثف C1 وظيفة جهاز تخزين وسيط ، ولا يشارك في تموجات التجانس ، وبالتالي فإن مؤشرات وزنه وحجمه أسوأ من مؤشرات المضاعف المتماثل. ومع ذلك ، هناك مزايا أيضًا. يمكن عرض الرسم التخطيطي على النحو التالي:

والنتيجة هي بنية منتظمة يمكن زيادتها والحصول على مضاعف الجهد.

يمكن توصيل الحمل بأي مجموعة من المكثفات والحصول على مضاعفة زوجية أو فردية. يوضح الرسم التخطيطي عملية ضرب متساوية - الجهد عند الحمل U 0 6U m 2. عادة ، يتم تجميع هذه المضاعفات في شكل كتلة واحدة وتملأ بمركب. عدد المكثفات في الدائرة يساوي عامل الضرب.

يمكن العثور على النسب المحسوبة للمخططات المدروسة في الكتاب المرجعي. عيب دوائر الضرب هو مقاومتها الداخلية العالية وكفاءتها المنخفضة بسبب العدد الكبير من عمليات إعادة الشحن.

تتمتع مقومات الجهد العالي غير المحولات بشحنة متزامنة لعدد n من مكثفات التخزين C 1 بكفاءة أعلى.

تعمل مفاتيح الشحن والتفريغ التي يتم التحكم فيها K s و K r بشكل متزامن وفي الطور المضاد. يتم شحن المكثفات C 1 بالتوازي من الشبكة ويتم تفريغها بالتتابع للحمل من خلال مفاتيح البت K p. في هذه الحالة ، يكون الجهد عند الحمل أكبر بمقدار n مرة من سعة جهد التيار الكهربائي.

الأحمال النشطة. أبسط الأحمال ، حيث يتم تحويل كل الطاقة المستهلكة إلى حرارة. ومن الأمثلة على ذلك المصابيح المتوهجة ، والسخانات ، والمواقد الكهربائية ، والمكاوي ، وما إلى ذلك ، كل شيء بسيط هنا ، إذا كان إجمالي استهلاك الطاقة 2 كيلو وات ، فإن 2 كيلو وات بالضبط تكفي لتشغيلها.

الأحمال التفاعلية. آخر. وهي بدورها مقسمة إلى حثي وسعي. أبسط مثال على ذلك هو الملف الأول ، والمكثف الثاني. في المستهلكين التفاعليين ، لا يتم تحويل الطاقة إلى حرارة فقط ، بل يتم إنفاق جزء منها لأغراض أخرى ، على سبيل المثال ، لتشكيل المجالات الكهرومغناطيسية.

مقياس التفاعل هو ما يسمى cosph. على سبيل المثال ، إذا كانت تساوي 0.8 ، فلا يتم تحويل 20٪ من الطاقة إلى حرارة. عادة ما تشير الأدوات إلى استهلاكها للطاقة "الحرارية" و cosf. لحساب الاستهلاك "الحقيقي" ، تحتاج إلى قسمة القوة على cosf. مثال: إذا كان المثقاب يقول "500 W" و "cos = 0.6" ، فهذا يعني أن الأداة في الواقع "ستسحب" من المولد 500 0.6 = 833 W.

ضع في اعتبارك: كل محطة طاقة تعمل بالبنزين أو الديزل لها شكلها الخاص ، والذي يجب أخذه في الاعتبار. على سبيل المثال ، إذا كانت تساوي 0.8 ، فعند تشغيل المثقاب المذكور أعلاه ، ستكون هناك حاجة إلى 833 واط من هذه الوحدة: 0.8 \ u003d 1041 V * A W (واط).

تيارات انطلاق عالية. أي محرك كهربائي في وقت التشغيل يستهلك طاقة عدة مرات أكثر من الوضع العادي. لتجنب الخوض في التفاصيل الفنية ، دعنا نستخدم تشبيهًا: تخيل عربة ثقيلة تقف على سطح أفقي. يتطلب نقله من مكانه الكثير من الجهد بدلاً من الحفاظ على سرعته في المستقبل.

لا يتجاوز الحمل الزائد في البداية أجزاء من الثانية ، لذا فإن الشيء الرئيسي هو أن محطة الطاقة الصغيرة يمكن أن تصمد أمامها (يقول الخبراء "ابتلاع") دون إغلاق ، وحتى أكثر من ذلك دون فشل. هناك نصيحة واحدة فقط هنا: عند الشراء ، تأكد من أن تسأل ما هي الأحمال الزائدة "صعبة للغاية" بالنسبة للوحدة التي اخترتها.

بالمناسبة ، من وجهة نظر تيارات البدء ، فإن أحد أكثر الأجهزة "فظاعة" هو المضخة الغاطسة ، حيث يمكن أن يقفز الاستهلاك في وقت البدء 7-9 مرات (الحالة 2). هذا أمر مفهوم ، على عكس ، على سبيل المثال ، المضخة لا تحتوي على مثقاب تسكع، عليها أن تبدأ على الفور في ضخ المياه.

اللحامون. في الواقع ، يوصى باستخدام مجموعات المولدات الخاصة لتزويدهم بالطاقة. الهدف هو هذا العمل آلة لحاممن وجهة نظر محطة طاقة صغيرة ، تبدو وكأنها دائرة كهربائية قصيرة عادية ... ومع ذلك ، فإن واقع الحياة لدرجة أن معظمنا لا يستطيع شراء مولدين يعملان بالبنزين أو الديزل ، وعلينا استخدام المولدات الموجودة في كف. في هذه الحالة ، يوصى (على الأقل) "بالطهي" ليس بشكل مباشر ، ولكن من خلال محول اللحام.

الحمل النشط في الدائرة التيار المتناوبهي المنطقة التي الكل الطاقة الكهربائية لا رجعة فيه تحول إلى حرارة. في دور الحمل النشط يمكن أن يكون المقاوم التقليدي(مصباح وهاج ، عنصر تسخين كهربائي ، إلخ.)

دع الجهد في نهايات قسم الدائرة ، وهو حمل نشط ، يتغير وفقًا للقانون التوافقي

.

إلى الكل الطاقة الكهربائية لا رجعة فيه تحولت إلى طاقة حرارية، من الضروري أن تكون القوة اللحظية موجبة في أي وقت ، وهذا ممكن فقط عندما . لذلك ، بالنسبة للحمل المقاوم ، يتقلب الجهد والتيار في نفس المرحلة.

من السهل أن نرى أن القيم الآنية للتيار والتوتر تتناسب مع بعضها البعض. هذا البيان ليس أكثر من قانون أوم لقسم السلسلة:

وهكذا ، في الحمل النشط ، يتم استيفاء قانون أوم لكل من القيم اللحظية والسعة.

عند حساب دوائر التيار المتردد ، وكذلك متى القياسات الكهربائيةمن غير الملائم استخدام السعة أو القيم الآنية للتيارات والجهد ، وقيمها المتوسطة للفترة تساوي الصفر.

كان الأكثر ملاءمة هو إدخال ما يسمى بالقيم الفعالة للتيار والجهد. تستند هذه المفاهيم على التأثير الحراري للتيار.

RMS AC- هذه هي قيمة التيار المباشر ، حيث يتم إطلاق نفس كمية الحرارة خلال فترة تدفق التيار المتردد عبر الدائرة في الموصل.

يمكن العثور على الحرارة المتولدة في المقاوم عند تدفق تيار مباشر خلاله من قانون جول لينز:

يمكن التعبير عن الحرارة الناتجة عن التيار المتردد في نفس المقاومة R في وقت قصير من حيث القيمة اللحظية للتيار:

تم العثور على الحرارة المنبعثة خلال الفترة من خلال جمع صغير:

معادلة (*) و (**) ، نجد القيمة الفعالة للتيار المتردد:

تبدو تعبيرات القيم الفعالة لـ EMF والجهد متشابهة:

وفقًا لـ GOST ، تتم الإشارة إلى القيم الفعالة للتيار والجهد الكهرومغناطيسي بالأحرف الكبيرة المقابلة بدون مؤشرات.

يتم معايرة أدوات القياس الكهربائية ذات التيار المتردد بالقيم الفعالة للكميات المقاسة.

يمثل المكثف في دائرة التيار المتردد ما يسمى بالحمل السعوي. يؤدي وجود عازل بين ألواح المكثف إلى حقيقة ذلك العاصمةلا يمكن أن تتدفق من خلال قسم الدائرة التي تحتوي على مكثف. في دائرة التيار المتناوب ، يتغير الوضع: تحت تأثير EMF المتغير ، يمكن شحن المكثف وتفريغه ، وفي هذه الحالة ، يتدفق تيار الشحن أو التفريغ عبر قسم الدائرة الذي يحتوي على مكثف.

مهمتنا هي معرفة كيف يتغير تيار الشحن والتفريغ للمكثف إذا كان متصلاً بمصدر EMF الجيبي .

من الواضح أن الجهد عبر المكثف هو نفس الجهد عبر أطراف المولد. . ثم شحنة المكثف

نظرًا لأن تيار الشحن للمكثف ليس أكثر من مشتق من الشحنة على المكثف فيما يتعلق بالوقت ، نحصل على:

دعنا نستخدم صيغ التخفيض:

نرى أن التيار في الدائرة التي تحتوي على مكثف يختلف وفقًا للقانون التوافقي مع تردد المتغير EMF. ومع ذلك ، فإن مراحل الجهد المكثف والتيار مختلفة. يقود التيار الجهد عبر المكثف بمقدار.

بمقارنة الرسوم البيانية للاعتماد على التيار والجهد في الوقت المناسب ، من السهل ملاحظة أنه لا يوجد تناسب بين القيم اللحظية للتيار والجهد. بعبارات أخرى، لم يتحقق قانون أوم للقيم اللحظية للتيار والجهد!

دعنا نعود إلى اعتماد التيار على الوقت

القيمة الموجودة أمام علامة جيب التمام هي قيمة سعة التيار

تتناسب القيمة القصوى الحالية في دائرة ذات مكثف طرديًا مع أقصى قيمة للجهد. هذا يعني انه بالنسبة لقيم اتساع التيار والجهد ، يتحقق قانون أوم.

معامل التناسب هو موصلية قسم الدائرة الذي يحتوي على المكثف. ثم القيمة تلعب دور المقاومة ، وتسمى المقاومة السعوية.

لا تعتمد السعة على سعة المكثف فحسب ، بل تعتمد أيضًا على تردد التيار ، مع زيادة تردد التيار ، تنخفض مقاومة المكثف ، ويزداد اتساع التيار ، على العكس من ذلك. وبالتالي ، فإن المكثف "يمرر" تيار التردد العالي بشكل جيد والتيار منخفض التردد بشكل سيئ. تصبح مقاومة المكثف كبيرة بشكل لا نهائي إذا كان تردد التيار ، أي أن التيار المباشر لا يمكن أن يتدفق عبر القسم الذي يحتوي على المكثف (كما ذكرنا سابقًا).