Реактанца у електротехници

Познат у електротехници Охмов закон објашњава да ако се на крајеве једног дела кола примени разлика потенцијала, онда ће под њеним дејством тећи електрична струја, чија јачина зависи од отпора средине.

Извори наизменичног напона стварају струју у колу спојеном на њих, која може пратити облик синусног таласа извора или бити померена напред или назад за угао од њега.

Ако електрично коло не промени правац струјног тока и његов фазни вектор се потпуно поклапа са примењеним напоном, онда такав одсек има чисто активни отпор. Када постоји разлика у ротацији вектора, они говоре о реактивној природи отпора.

Различити електрични елементи имају различиту способност да одбију струју која тече кроз њих и промене њену величину.

Реактанса завојнице

Узмите стабилизовани извор наизменичног напона и комад дугачке изоловане жице. Прво спојимо генератор на целу равну жицу, а затим на њу, али намотану у прстенове магнетно коло, који се користи за побољшање проласка магнетних флукса.

Прецизним мерењем струје у оба случаја може се видети да ће се у другом експерименту уочити значајно смањење њене вредности и фазно заостајање под одређеним углом.

То је због појаве супротних сила индукције које се манифестују под дејством Ленцовог закона.

На слици је пролаз примарне струје приказан црвеним стрелицама, а магнетно поље које она генерише је приказано плавом бојом. Правац његовог кретања одређен је правилом десне руке. Такође прелази све суседне завоје унутар завојнице и индукује струју у њима, приказану зеленим стрелицама, што слаби вредност примењене примарне струје док помера њен смер у односу на примењени ЕМФ.

Што је више завоја намотаних на калем, то је индуктивна реактанса Кс. Л смањује примарну струју.

Његова вредност зависи од фреквенције ф, индуктивности Л, израчунате по формули:

кЛ= 2πфЛ = ωЛ

Превазилажењем индуктивних сила струја завојнице заостаје за напоном за 90 степени.

Отпор трансформатора

Овај уређај има два или више намотаја на заједничком магнетном колу. Један од њих добија струју из спољашњег извора, а на друге се преноси по принципу трансформације.

Примарна струја која пролази кроз калем за напајање индукује магнетни флукс у и око магнетног кола, који укршта завоје секундарног намотаја и формира секундарну струју у њему.

Зато што је савршен за стварање дизајн трансформатора је немогуће, онда ће се део магнетног флукса распршити у околину и створити губитке.Они се називају флукс цурења и утичу на количину реактансе цурења.

Њима се додаје активна компонента отпора сваке завојнице. Укупна добијена вредност назива се електрична импеданса трансформатора или његова комплексни отпор З, стварајући пад напона на свим намотајима.

За математички израз веза унутар трансформатора, активни отпор намотаја (обично направљених од бакра) означен је индексима „Р1“ и „Р2“, а индуктивни са „Кс1“ и „Кс2“.

Импеданса у свакој завојници је:

• З1 = Р1 + јКс1;

• З2 = Р1 + јКс2.

У овом изразу, индекс «ј» означава имагинарну јединицу која се налази на вертикалној оси комплексне равни.

Најкритичнији режим у погледу индуктивног отпора и појаве компоненте реактивне снаге настаје када су трансформатори повезани у паралелном раду.

Отпор кондензатора

Структурно, укључује две или више проводних плоча раздвојених слојем материјала са диелектричним својствима. Због овог раздвајања једносмерна струја не може да прође кроз кондензатор, али наизменична може, али са одступањем од своје првобитне вредности.

Његова промена се објашњава принципом деловања реактивно - капацитивног отпора.

Под дејством примењеног наизменичног напона, мењајући се у синусној форми, на плочама се јавља скок, акумулација наелектрисања електричне енергије супротних знакова. Њихов укупан број је ограничен величином уређаја и карактерише га капацитет. Што је већи, дуже је потребно за пуњење.

Током следећег полу-циклуса осциловања, поларитет напона на плочама кондензатора је обрнут.Под његовим утицајем долази до промене потенцијала, поновног пуњења формираних наелектрисања на плочама. На тај начин се ствара ток примарне струје и ствара се опозиција њеном проласку како се смањује по величини и креће се по углом.

Електричари имају шалу о овоме. Једносмерна струја на графикону је представљена правом линијом, а када пролази дуж жице, електрични набој, достигавши плочу кондензатора, лежи на диелектрику, улазећи у ћорсокак. Ова препрека га спречава да прође.

Синусоидални хармоник пролази кроз препреке и наелектрисање, слободно котрљајући се по обојеним плочама, губи мали део енергије која је заробљена на плочама.

Ова шала има скривено значење: када се на плоче између плоча примени константни или исправљени пулсирајући напон, услед акумулације електричних наелектрисања из њих, ствара се стриктно константна разлика потенцијала, која изглађује све скокове у напајању струјно коло. Ово својство кондензатора са повећаном капацитивношћу се користи у стабилизаторима константног напона.

Генерално, капацитивни отпор Ксц, или супротност проласку наизменичне струје кроз њега, зависи од дизајна кондензатора, који одређује капацитивност «Ц», и изражава се формулом:

Ксц = 1/2πфЦ = 1 / ω° Ц

Услед поновног пуњења плоча, струја кроз кондензатор подиже напон за 90 степени.

Реактивност далековода

Сваки далековод је дизајниран за пренос електричне енергије. Уобичајено је да се представља као еквивалентна секција кола са распоређеним параметрима активног р, реактивног (индуктивног) к отпора и проводљивости г, по јединици дужине, обично један километар.

Ако занемаримо утицај капацитивности и проводљивости, онда можемо користити поједностављено еквивалентно коло за линију са паралелним параметрима.

Надземни далековод

Пренос електричне енергије преко изложених голих жица захтева значајно растојање између њих и земље.

У овом случају, индуктивни отпор једног километра трофазног проводника може се представити изразом Кс0. Зависи:

• просечно растојање оса жица међу собом аср;

• спољни пречник фазних жица д;

• релативна магнетна пермеабилност материјала µ;

• спољни индуктивни отпор линије Кс0 ';

• унутрашњи индуктивни отпор вода Кс0 «.

За референцу: индуктивни отпор 1 км надземног вода од обојених метала је око 0,33 ÷ 0,42 Охм / км.

Кабловски далековод

Електрични вод који користи високонапонски кабл се структурно разликује од надземног вода. Његово растојање између фаза жица је значајно смањено и одређено је дебљином унутрашњег изолационог слоја.

Такав трожични кабл може се представити као кондензатор са три омотача жица растегнутих на великој удаљености. Како се његова дужина повећава, капацитивност се повећава, капацитивни отпор се смањује, а капацитивна струја која се затвара дуж кабла се повећава.

Монофазни земљоспоји најчешће настају у кабловским водовима под утицајем капацитивних струја. За њихову компензацију у мрежама 6 ÷ 35 кВ користе се реактори за гашење лука (ДГР) који су повезани преко уземљеног неутралног дела мреже. Њихови параметри се бирају софистицираним методама теоријских прорачуна.

Стари ГДР-ови нису увек функционисали ефикасно због лошег квалитета подешавања и несавршености дизајна. Дизајнирани су за просечне називне струје квара, које се често разликују од стварних вредности.

Данас се уводе нови развоји ГДР-а, способних да аутоматски прате ванредне ситуације, брзо мере њихове главне параметре и прилагођавају се за поуздано гашење струја земљоспоја са тачношћу од 2%. Захваљујући томе, ефикасност операције ДДР-а се одмах повећава за 50%.

Принцип компензације реактивне компоненте снаге из кондензаторских јединица

Електричне мреже преносе електричну енергију високог напона на велике удаљености. Већина његових корисника су електромотори са индуктивним отпором и отпорним елементима. Укупна снага која се шаље потрошачима састоји се од активне компоненте П, која служи за обављање корисног рада, и реактивне компоненте К, која изазива загревање намотаја трансформатора и електромотора.

Реактивна компонента К која произилази из индуктивних реактанси смањује квалитет струје. Да би се елиминисали њени штетни ефекти осамдесетих година прошлог века, у електроенергетском систему СССР-а коришћена је компензациона шема повезивањем кондензаторских батерија са капацитивним отпором, што је смањило косинус угла φ.

Постављени су на трафостаницама које директно напајају проблематичне потрошаче. Ово обезбеђује локалну регулацију квалитета електричне енергије.

На овај начин је могуће значајно смањити оптерећење опреме смањењем реактивне компоненте уз пренос исте активне снаге.Овај метод се сматра најефикаснијим методом уштеде енергије не само у индустријским предузећима, већ иу стамбеним и комуналним услугама. Његова компетентна употреба може значајно побољшати поузданост електроенергетских система.