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Kondensatorbatterien im Stromnetz (Teil 1)

Kapazität

Wenn eine Ladung an einen Leiter abgegeben wird, steigt sein Potential im Verhältnis zu der ihm zugeführten Ladungsmenge. Bei einem bestimmten Potential kann ein Leiter eine bestimmte Ladungsmenge halten.

Kondensatorbatterien im Stromnetz (Teil 1)

Kondensatorbatterien im Stromnetz (Teil 1)

Kapazität ist die Bezeichnung für die begrenzte Fähigkeit, eine Ladung durch einen Leiter zu halten.

  • Lassen Sie die Ladung an einen Dirigenten vergeben werden = q
  • Lassen V das Potenzial sein, zu dem es angehoben wird.

Dann q α V oder

q = CV

C ist für einen Leiter abhängig von seiner Formgröße und dem umgebenden Medium konstant. Diese Konstante wird Kapazität eines Leiters genannt.

Ob V = 1 Volt als C = QDie Kapazität ist also definiert als die Menge an elektrischer Ladung in Coulomb, die erforderlich ist, um sein Potential um ein Volt zu erhöhen.</ p>

Ob V = 1 Volt als C = Q, und Q = 1 Coulomb als C = 1 Farad somit ist ein Farad die Kapazität eines Kondensators, der eine Ladung von einer Coulomb speichert, wenn eine Spannung von einem Volt an seinen Anschluss angelegt wird.


Kondensator

Ein Kondensator oder Kondensator ist ein Gerät zum Speicherngroße Menge elektrischer Ladung. Obwohl die Fähigkeit eines Leiters, Ladung auf einem bestimmten Potential zu halten, begrenzt ist, kann er künstlich erhöht werden. Daher wird jede Anordnung zur künstlichen Erhöhung der Kapazität eines Leiters als Kondensator bezeichnet.

  • Kondensatoren sind abhängig von ihrer Form in vielen Arten, wie Parallelplatten-, Kugel- und Zylinderkondensatoren usw.
  • Im Kondensator gibt es zwei Leiter mit gleicher und entgegengesetzter Ladung + q und –Q. Daher wird q Ladung des Kondensators genannt, und die Potentialdifferenz wird Potential des Kondensators genannt.

Prinzip des Kondensators

Lassen EIN sei der isolierte Leiter mit einer Ladung von + q Einheiten. In Abwesenheit eines anderen Dirigenten in der Nähe EIN aufladen auf EIN ist + q und sein Potenzial ist V. Die Kapazität des Dirigenten EIN ist also gegeben durch:

C = qV

Kondensator-Schema

Wenn ein zweiter Leiter B zu A geschlossen bleibt, erfolgt eine elektrostatische Induktion. –Q Auf der näheren Seite von werden Ladungseinheiten induziert B und + q Auf der weiteren Seite von werden Ladungseinheiten induziert B. Schon seit B ist die Ladung geerdet + q wird durch den Fluss von Elektronen aus der Erde neutralisiert.

Potenzial von A durch Selbstladung = V

Potenzial von A durch –q Ladung auf B = -V ’

Also Nettopotential von A = V + (-V ’) = V -V’ das ist weniger als V

Daher Potenzial von EIN Die Ladung wurde konstant gehalten, die Kapazität wurde erhöht.

Mit der Anwesenheit von B die Menge an Arbeit, die geleistet wird, um eine positive Ladung einer Einheit von unendlich zu leiten EIN nimmt ab, da es zu Abstoßungskräften kommt EIN und Anziehung wegen B. Somit wird die resultierende Abstoßungskraft bei positiver Ladungseinheit verringert und folglich ist der Arbeitsaufwand geringer und letztendlich aufgrund dieses Potentials von EIN sinkt.

Daher Kapazität von EIN Ladung halten (Kapazität) erhöht.


Spannungsfestigkeit

Das Material zwischen den beiden Leitern EIN und B wie in der Abbildung oben gezeigt, ist immer etwas dielektrisches Material. Unter normalen Betriebsbedingungen wird derdielektrische Materialien haben sehr wenige freie Elektronen. Wenn die elektrische Feldstärke zwischen einem Paar geladener Platten allmählich zunimmt, können sich einige der Elektronen vom Dielektrikum lösen, was zu einem geringen Strom führt.

Wenn die an ein Dielektrikum angelegte elektrische Feldstärke einen kritischen Wert übersteigt, werden die Isoliereigenschaften des dielektrischen Materials zerstört und beginnen zwischen den beiden Leitern zu leiten EIN und B.

Dies wird als Durchbruch des Dielektrikums bezeichnetFehlerzustand für eine Kondensatorbank. Der minimale Potentialgradient, der erforderlich ist, um einen solchen Durchbruch zu verursachen, wird als Spannungsfestigkeit des Materials bezeichnet. Es misst die Fähigkeit eines Dielektrikums, einem Zusammenbruch standzuhalten. Es wird ausgedrückt als kV / mm.

Es wird durch Feuchtigkeit, hohe Temperatur reduziert; Alterung usw. Die folgende Tabelle gibt die Durchschlagfestigkeit einiger Dielektrika an.

Si.Nr. Dielektrisches Material Spannungsfestigkeit [kV / mm]
1 Luft 3
2 Imprägniertes Papier 4 - 10
3 Paraffinwachs 8
4 Porzellan 9 - 20
5 Transformatoröl 13.5
6 Bakelit 20 - 25
7 Glas 50 - 120
8 Micanit 30
9 Glimmer 40 - 150

Die Spannungsfestigkeit für den Kondensator ist das MaximumSpitzenspannung, die der Kondensator bei Raumtemperatur aushält. Testen Sie, indem Sie das angegebene Vielfache der Nennspannung eine Minute lang an einem Strombegrenzungswiderstand von 100 Ω pro Volt anlegen.


Dimensionierung von Kondensatorbatterien zur Verbesserung des Leistungsfaktors

Die Leistungsfaktorkorrektur elektrischer Lastenist ein Problem, das allen Industrieunternehmen gemeinsam ist. Jeder Benutzer, der mit elektrischer Energie arbeitet, um Arbeit in verschiedenen Formen zu erhalten, fordert das Netz auf, eine bestimmte Menge an Wirkleistung zusammen mit Blindleistung zu liefern.

Die meisten Lasten eines elektrischen Verteilungssystems können in drei Kategorien unterteilt werden:</ p>
  • Widerstrebend
  • Induktiv
  • Kapazitiv

Auf modernen Systemen ist dies die häufigsteinduktive Last. Typische Beispiele sind Transformatoren, Leuchtstofflampen, Wechselstrominduktionsmotoren, Lichtbogen / Induktion, Öfen usw., die nicht nur Wirkleistung aus der Versorgung beziehen, sondern auch induktive Blindleistung (KVAr). Gemeinsame Merkmale dieser induktiven Lasten sind, dass sie eine Wicklung verwenden, um ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen, das die Funktion des Motors oder Transformators ermöglicht und eine gewisse elektrische Leistung erfordert, um das Feld aufrecht zu erhalten.

Daher leistet Active Power (KW) tatsächlich die Arbeit, während Reactive Power (KVAr) das elektromagnetische Feld aufrechterhält. Diese Blindleistung ist zwar für den ordnungsgemäßen Betrieb des Geräts erforderlich, könnte jedoch als unerwünschte Belastung der Versorgung interpretiert werden.

Wenn wir den Aspekt der Verbesserung des Leistungsfaktors aus Sicht des Versorgungsunternehmens quantifizieren, muss der durchschnittliche Betriebsleistungsfaktor des Netzwerks von 0,7 bis 0,9 meint:

  • Kostensenkung durch ohmsche Verluste im Netz um 40%
  • Steigerung des Potenzials von Produktions- und Distributionsanlagen um 30%.

Diese Zahlen sprechen für sich: Es bedeutet, Hunderttausende Tonnen Kraftstoff zu sparen und mehrere Kraftwerke und Hunderte von Transformatorräumen zur Verfügung zu stellen.

Also im Falle von geringen Leistungsfaktoren von NutzenUnternehmen berechnen höhere Sätze, um die zusätzlichen Kosten zu decken, die ihnen aufgrund der Ineffizienz des Systems entstehen müssen, das Energie nutzt. Es ist allgemein bekannt, dass Stromnutzer, die auf Wechselstrom angewiesen sind - mit Ausnahme von Heizelementen - nicht nur die aktive Energie, die sie in mechanische Arbeit, Licht, Wärme usw. umwandeln, aus dem Netz aufnehmen, sondern auch eine induktive Blindenergie, deren Hauptfunktion ist die Aktivierung der Magnetfelder, die für das Funktionieren elektrischer Maschinen erforderlich sind.

Power Factor ist auch definiert als cos Ø = kW / KVA

Man kann sehen, dass die Kompensationsanforderung von kVAR (entspricht kVAR1 - kVAR2) vom System abgenommen hat.</ p>

Schon seit kVA = kW + kVAR verringert kVAR Die Anforderung aus dem System hat sich verringert kVA Anforderung, die folglich zu einem niedrigeren Stromverbrauch von der Quelle führt.

Hierbei ist zu beachten, dass jede Last mit einem Leistungsfaktor von 0.85 bevor die Kompensation weiter funktioniertLeistungsfaktor von 0,85 auch nach Kompensation. Es ist der Quellenleistungsfaktor, der durch Kompensation der kVAR-Anforderung dieser bestimmten Last (oder Gruppe von Lasten) aus parallel geschalteten Kondensatorbatterien verbessert wurde. Die Quelle ist jetzt entlastet von kVAR (= kVAR1 - kVAR2).

KOMPENSIERTE kVAR =
kVAR1 - kVAR2 = kW tanØ1 - tan Ø2 = kW [tanØ1 - tan Ø2]

Power Factor Dreieck

Power Factor Dreieck


Daher muss das Rating der Kondensatorbatterien verbunden sein = kW [tanØ1 - tan Ø2]

Woher,

cos Ø1 = Betriebsleistungsfaktor
cos Ø2 = Target Power Factor oder Power Factor nach Verbesserung.

Fortsetzung in 2nd Teil - Kondensatorbanken im Stromversorgungssystem (Teil zwei)

Bemerkungen: