Puterea activă și reactivă înmulțită cu 1,6. Încărcături de consumatori centrale, supraîncărcări, putere - House of Energy ru

Să ne uităm la exemplul unui circuit de redresare cu jumătate de undă:

Figura prezintă dependențe grafice pentru curenți, tensiuni și putere instantanee pentru a explica procesele care au loc în circuitul de redresare.

În timpul intervalului, potențialul pozitiv al fazei U 1 este condus de dioda VD1, în timp ce energia reactivă se acumulează în inductorul L n

.

În timpul intervalului, VD1 rămâne deschis datorită curentului pozitiv al inductorului și energia inductorului este transferată la sursa U 1 (acest mod se numește invertor). Curentul supapei este strâns. Întârzierea opririi VD1 reduce nivelul tensiunii redresate, crescând ondulația acesteia.

Pentru a elimina influența inductanței de sarcină asupra formei tensiunii redresate, o diodă inversă VD 2 este conectată în paralel cu sarcina, ceea ce asigură că energia reactivă a inductorului este descărcată în sarcină și, prin urmare, elimină supratensiunea negativă a tensiunea redresată.

Într-un circuit monofazat cu undă completă, rolul unei diode flyback este jucat de una dintre diodele redresoare, care este pornită prima.

Cu o semiundă pozitivă de tensiune U 1, curentul circulă prin circuit:

„+” U 1 VD1L n R n VD4”-“ U 1 .

Să presupunem că atunci când tensiunea U1 trece prin zero în momentul schimbării polarității, dioda VD2 se aprinde prima. Apoi energia reactivă va fi descărcată prin VD4 și VD2 pornit. Nu va exista o supratensiune negativă în tensiunea redresată.

Sarcina activ-capacitiva

Să luăm în considerare influența sarcinii activ-capacitive folosind exemplul funcționării unui redresor cu punte monofazată.

Figura prezintă dependențele grafice ale curenților și tensiunilor, explicând procesele tranzitorii din circuit în momentul în care redresorul este conectat la sursa U 1.

În intervalul  se încarcă U 1 >U C și în același timp se încarcă capacitatea C a filtrului de netezire prin rezistența internă a secțiunii redresorului. În acest caz, apare un curent de impuls mare, ale cărui valori sunt de 20...40 de ori mai mari decât valoarea constantă a curentului mediu al supapei redresate. Acest lucru este deosebit de pronunțat la sursele de alimentare cu o intrare fără transformator. Pentru limitarea acestui curent se introduc rezistente, termistoare sau rezistente manevrate prin intrerupatoare controlate, realizate pe triace, tiristoare sau dinistoare. Comutatoarele permit, ținând cont de timpul de stabilire a procesului tranzitoriu, limitarea curentului doar în momentul pornirii sursei de alimentare, prin urmare, eficiența și fiabilitatea redresorului sunt crescute.

În intervalul de  ori, când tensiunea de pe condensator este egalată cu tensiunea sursei, condensatorul este descărcat la sarcină. Odată cu creșterea curentului de sarcină, nivelul de ondulare al tensiunii redresate crește din cauza scăderii circuit permanent descărcare  ori =R N C. În acest caz, efectele de netezire ale filtrului se deteriorează.

Când se calculează un redresor cu sarcină capacitivă, se utilizează metoda Terentyev - metoda nomogramei. Se bazează pe calculul coeficienților auxiliari în funcție de unghiul curgerii curentului prin supapă. Introduceți coeficientul A=f(), unde  este unghiul curgerii curentului prin supapă. Pentru diverse scheme sunt prevăzute redresoare, nomograme care au fost obținute experimental pentru diferite puteri și circuite redresoare. Calculul parametrilor U arr, I acr, I ad, U 2, I 2 se realizează prin coeficienți auxiliari: B, C, D=f(A). Pentru a obține legătura dintre curentul mediu prin supapă și parametrul A, vom efectua integrarea pe intervalul . Când derivăm relația, considerăm că capacitatea condensatorului este aproape de infinit (С), iar tensiunea de prag a diodei este egală cu zero. Pentru a obține valoarea medie a curentului prin supapă, mutăm axele de coordonate la mijlocul impulsului de curent și folosim ecuația pentru valoarea medie a curentului: (1)

,

(2).

Diagramele de mai jos explică derivarea relațiilor pentru U d.

La intervalul 2 curentul supapei coincide cu curentul de sarcină. Echivalăm (1) și (2) și împărțim paranteza interioară din expresia (1) la cos, obținem:

.

Circuit de dublare a tensiunii

Circuitul de dublare clasic (simetric) este format din două redresoare cu un singur capăt, fiecare dintre ele utilizând propria sa tensiune de jumătate de undă.

Tensiunea pe sarcină este suma tensiunilor de pe condensatoarele C1 și C2. Dacă ondulațiile sunt mici, atunci componenta constantă a fiecărui condensator este U 01 ≈ U 2 m, iar tensiunea pe sarcină este U 0 ≈ 2U 2 m. În plus, atunci când se adaugă, prima și toate armonicile de ondulare impare sunt compensate. Prin urmare, circuitul se comportă ca un circuit push-pull, deși este format din două circuite cu un singur ciclu. Dezavantajul circuitului de dublare simetrică, din punct de vedere al siguranței, este absența unui punct comun de sarcină și transformator.

Se folosește și un circuit de dublare asimetric, diferența sa față de cel precedent este că sarcina are un punct comun cu transformatorul. Prin urmare, ele pot fi conectate la carcasă, în timp ce frecvența de ondulare principală este egală cu frecvența rețelei.

În acest circuit asimetric, condensatorul C1 îndeplinește funcția unui dispozitiv de stocare intermediar și nu participă la netezirea pulsațiilor, prin urmare indicatorii săi de greutate și dimensiune sunt mai rău decât cei ai unui dublator simetric. Cu toate acestea, există și avantaje. Diagrama poate fi reprezentată astfel:

Rezultatul este o structură regulată care poate fi extinsă pentru a forma un multiplicator de tensiune.

Sarcina poate fi conectată la orice grup de condensatoare și obține o multiplicare pară sau impară. Diagrama arată înmulțirea pară - tensiunea de sarcină U 0 ≈ 6U m 2. De obicei, astfel de multiplicatori sunt asamblați ca un singur bloc și umpluți cu compus. Numărul de condensatori din circuit este egal cu factorul de multiplicare.

Relațiile calculate pentru schemele luate în considerare pot fi găsite în cartea de referință. Dezavantajul circuitelor de multiplicare este rezistența lor internă ridicată și eficiența scăzută din cauza număr mare reincarcari.

Redresoarele de înaltă tensiune fără transformator cu încărcare simultană a n bucăți de condensatoare de stocare C 1 au o eficiență mai mare.

Comutatoarele controlate de încărcare și descărcare K z și K r funcționează sincron și în antifază. condensatoarele C 1 sunt încărcate în paralel din reţea şi descărcate secvenţial la sarcină prin întrerupătoarele de descărcare K r. În acest caz, tensiunea la sarcină este de n ori mai mare decât amplitudinea tensiunii rețelei.

Sarcini active. Cele mai simple sarcini, în care toată energia consumată este transformată în căldură. Exemple sunt lămpile cu incandescență, încălzitoarele, sobele electrice, fiarele de călcat etc. Aici totul este simplu: dacă consumul lor total de putere este de 2 kW, exact 2 kW sunt suficienți pentru a le alimenta.

Sarcini reactive. pe toți ceilalți. Ele, la rândul lor, sunt împărțite în inductive și capacitive. Cel mai simplu exemplu primul este o bobină, al doilea este un condensator. La consumatorii reactivi, energia este convertită nu numai în căldură; o parte din ea este cheltuită în alte scopuri, de exemplu, pentru formarea câmpurilor electromagnetice.

Măsura reactivității este așa-numita cosph. De exemplu, dacă este 0,8, atunci 20% din energie nu este convertită în căldură. Dispozitivele indică, de obicei, consumul de energie „termic” și cosph. Pentru a calcula consumul „real”, trebuie să împărțiți puterea la cosph. Exemplu: dacă burghiul spune „500 W” și „cosф = 0,6”, aceasta înseamnă că de fapt unealta va „trage” 500 0,6 = 833 W de la generator.

Rețineți: fiecare centrală pe benzină sau diesel are propriul său cosph, de care trebuie luat în considerare. De exemplu, dacă este egal cu 0,8, atunci pentru a opera burghiul menționat mai sus, această unitate va necesita 833 W: 0,8 = 1041 V*A Apropo, din acest motiv desemnarea corectă a puterii de ieșire de către centrala este V*A (volți amperi) și nu W (wați).

Curenți mari de aprindere. Orice motor electric în momentul pornirii consumă de câteva ori mai multă energie decât în modul normal. Fără a intra în detalii tehnice, să facem o analogie: imaginați-vă un cărucior greu stând pe o suprafață orizontală. Este nevoie de mult mai mult efort pentru a-l muta decât pentru a-și menține viteza în viitor.

Suprasarcina de pornire nu depășește o fracțiune de secundă în timp, așa că principalul lucru este că minicentrala o poate rezista (expertii spun „înghiți-o”) fără a se opri, cu atât mai puțin a eșua. Există un singur sfat aici: atunci când cumpărați, asigurați-vă că întrebați ce supraîncărcări de pornire sunt „prea dure” pentru unitatea pe care ați ales-o.

Apropo, din punct de vedere al curenților de pornire, unul dintre cele mai „îngrozitoare” dispozitive este o pompă submersibilă, al cărei consum în momentul pornirii poate sări de 7-9 ori (situația 2). Acest lucru este de înțeles, spre deosebire de, să zicem, un burghiu, o pompă nu are la ralanti, ea trebuie imediat să înceapă să pompeze apă.

Aparate de sudura. De fapt, se recomandă utilizarea unor grupuri electrogene speciale pentru a le alimenta cu energie. Ideea este că munca aparat de sudura din punctul de vedere al unei mini centrale electrice pare un banal scurt-circuit... Cu toate acestea, realitățile vieții sunt de așa natură încât cei mai mulți dintre noi nu ne putem permite două generatoare pe benzină sau diesel, trebuie să-l folosim pe cel pe care îl avem la îndemână; În acest caz, se recomandă (cel puțin) să „gătiți” nu direct, ci printr-un transformator de sudare.

Sarcina activă în circuit AC numită zona în care toate energie electrica ireversibil transformat în căldură. În rolul de sarcină activă poate fi rezistor obișnuit(lampa cu incandescenta, element electric de incalzire etc.)

Lăsați tensiunea de la capetele secțiunii circuitului, care este o sarcină activă, să se schimbe conform legii armonice

.

La toate energie electrica ireversibil transformat în energie termică, este necesar ca puterea instantanee în orice moment de timp să fie pozitivă, iar acest lucru este posibil doar dacă . Prin urmare, pentru o sarcină rezistivă, tensiunea și curentul oscilează în aceeași fază.

Este ușor de observat că valorile curentului instantaneu si tensiune sunt proporționale între ele. Această afirmație nu este altceva decât legea lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit:

Astfel, pe o sarcină activă, legea lui Ohm este îndeplinită atât pentru valorile instantanee, cât și pentru cele ale amplitudinii.

La calcularea circuitelor AC, precum și când măsurători electrice Este incomod să folosiți valori de amplitudine sau instantanee ale curenților și tensiunilor, iar valorile lor medii pe o perioadă sunt egale cu zero.

Cea mai convenabilă a fost introducerea așa-numitelor valori efective ale curentului și tensiunii. Aceste concepte se bazează pe efectul termic al curentului.

Valoarea RMS a curentului alternativ- aceasta este valoarea curentului continuu, atunci când curge printr-un circuit într-un conductor, aceeași cantitate de căldură este eliberată într-o perioadă ca și atunci când curge curent alternativ.

Căldura generată într-un rezistor atunci când trece curentul continuu prin el poate fi găsită din legea Joule-Lenz:

Căldura generată de curent alternativ în aceeași rezistență R într-un timp scurt poate fi exprimată în termeni de valoarea curentului instantaneu:

Căldura degajată într-o perioadă se găsește prin însumarea celor mici:

Echivalând (*) și (**), găsim valoarea efectivă a curentului alternativ:

Expresiile pentru valorile efective ale EMF și tensiunea arată similar:

În conformitate cu GOST, valorile efective ale curentului, tensiunii și EMF sunt indicate prin majuscule corespunzătoare fără indici.

Instrumentele electrice de măsurare a curentului alternativ sunt calibrate în valorile efective ale mărimilor măsurate.

Un condensator dintr-un circuit de curent alternativ reprezintă o așa-numită sarcină capacitivă. Prezența unui dielectric între plăcile condensatorului duce la faptul că D.C. nu poate curge prin secțiunea circuitului care conține condensatorul. Într-un circuit de curent alternativ, situația se schimbă: sub influența unui EMF alternativ, condensatorul poate fi încărcat și descărcat, în acest caz, un curent de încărcare sau de descărcare circulă prin secțiunea circuitului care conține condensatorul.

Sarcina noastră este să aflăm cum se modifică curentul de încărcare și descărcare al unui condensator dacă este conectat la o sursă de EMF sinusoidal. .

Evident, tensiunea de pe condensator coincide cu tensiunea de la bornele generatorului . Apoi încărcarea condensatorului

Deoarece curentul de încărcare al condensatorului nu este altceva decât derivata sarcinii condensatorului în raport cu timpul, obținem:

Să folosim formulele de reducere:

Observăm că curentul dintr-un circuit care conține un condensator se modifică conform unei legi armonice cu frecvența variabilei EMF. Cu toate acestea, fazele tensiunii și curentului condensatorului sunt diferite. Curentul conduce tensiunea pe condensator cu .

Comparând graficele curentului și tensiunii în funcție de timp, este ușor de observat că nu există proporționalitate între valorile instantanee ale curentului și tensiunii. Cu alte cuvinte, Legea lui Ohm nu este valabilă pentru valorile instantanee ale curentului și tensiunii!

Să revenim la dependența curentului de timp

Valoarea din fața semnului cosinus este valoarea amplitudinii curentului

Valoarea maximă a curentului într-un circuit cu un condensator este direct proporțională cu valoarea maximă a tensiunii. Aceasta înseamnă că pentru valorile de amplitudine ale curentului și tensiunii, legea lui Ohm este îndeplinită.

Factorul de proporționalitate este conductivitatea secțiunii circuitului care conține condensatorul. Apoi valoarea joaca rolul de rezistenta, se numeste capacitate.

Capacitatea depinde nu numai de capacitatea condensatorului, ci și de frecvența curentului. Pe măsură ce frecvența curentului crește, rezistența condensatorului scade, iar amplitudinea curentului, dimpotrivă, crește. Astfel, condensatorul „trece” curentul de înaltă frecvență bine și prost la curentul de joasă frecvență. Rezistența condensatorului devine infinit de mare dacă frecvența curentului , adică curentul continuu nu poate circula prin secțiunea care conține condensatorul (cum s-a spus mai devreme).