Αρχική / Οδηγοί / Άεργα στοιχεία
    Ποιότητα ισχύος · Εικονογραφημένος οδηγός

    Χωρητικότητα, αυτεπαγωγή και άεργα στοιχεία

    Πρακτική εισαγωγή σε μετρήσεις πυκνωτών/πηνίων, ισοδύναμα μεταξύ γραμμών, συνδέσεις αστέρα/τριγώνου και υπολογισμούς kvar.

    ΞΕΚΙΝΗΣΤΕ ΕΔΩ

    Βρίσκετε μια συστοιχία πυκνωτών 29 kvar, 400 V στην εγκατάσταση. Το όργανο μετρά χωρητικότητα μεταξύ L1 και L2. Είναι αυτή η πραγματική χωρητικότητα ενός εσωτερικού πυκνωτή; Όχι απαραίτητα.

    Ο οδηγός εξηγεί τι «βλέπει» το όργανο, πώς υπολογίζεται kvar από χωρητικότητα ή αυτεπαγωγή και πότε οι προσεγγίσεις παύουν να είναι αξιόπιστες.

    Δοκιμάστε το εργαλείο →Περιλαμβάνονται οι λειτουργίες C και L.
    01 · Fundamentals

    Τι είναι η χωρητικότητα (C) και η αυτεπαγωγή (L);

    C

    Χωρητικότητα

    Farad (F), συνήθως µF

    Ο πυκνωτής αποθηκεύει ενέργεια σε ηλεκτρικό πεδίο. Στο AC, το ρεύμα ιδανικού πυκνωτή προηγείται της τάσης.

    L

    Αυτεπαγωγή

    Henry (H), συνήθως mH

    Το πηνίο αποθηκεύει ενέργεια σε μαγνητικό πεδίο. Στο AC, το ρεύμα ιδανικού πηνίου υστερεί της τάσης.

    Z

    Σύνθετη αντίσταση

    ohm (Ω)

    Η σύνθετη αντίσταση περιλαμβάνει αντίσταση και αντίδραση. Δεν είναι άλλη ονομασία της αυτεπαγωγής.

    Θεωρήστε τα C και L φυσικές ιδιότητες. Η επίδρασή τους στο AC περιγράφεται από την αντίδραση X. Η συνολική σύνθετη αντίσταση Z περιλαμβάνει και ωμικές απώλειες.

    02 · AC behavior

    Γιατί η συχνότητα αλλάζει το αποτέλεσμα

    Όσο αυξάνεται η συχνότητα, ο ιδανικός πυκνωτής επιτρέπει μεγαλύτερο ρεύμα, ενώ το ιδανικό πηνίο αντιστέκεται περισσότερο. Γι' αυτό δεν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε χωρίς επανυπολογισμό τύπους συστοιχίας 50 Hz στα 60 Hz.

    XC=12πfCX_C=\frac{1}{2\pi fC}
    XL=2πfLX_L=2\pi fL

    Σε πραγματικό πηνίο αντίδρασης, η συνολική σύνθετη αντίσταση περιλαμβάνει αντίσταση τυλίγματος και μπορεί να εξαρτάται από μαγνητικό κορεσμό ή σύζευξη φάσεων.

    Z=R+jX(απλοˊ μοντεˊλο σε σειραˊ)Z=R+jX\quad\text{(απλό μοντέλο σε σειρά)}
    03 · Τριφασική συνδεσμολογία

    Πώς διαφέρουν τρίγωνο και αστέρας

    Σε συμμετρική τριφασική συστοιχία, κάθε κλάδος τριγώνου έχει πλήρη πολική τάση. Κάθε κλάδος αστέρα τροφοδοτείται με φασική τάση όταν το κέντρο του είναι ελεύθερο και οι τρεις κλάδοι είναι συμμετρικοί.

    Τρίγωνο (Δ) — τρεις κλάδοιΈνας κλάδος μεταξύ δύο φάσεων σε κάθε πλευρά
    L1L2L3ΚλάδοςΚλάδοςΚλάδος
    Μεταξύ L1 και L2 ο μετρητής βλέπει τον άμεσο κλάδο παράλληλα με τους άλλους δύο σε σειρά, με την L3 ασύνδετη.
    Αστέρας (Y) — απομονωμένος ουδέτεροςΈνας κλάδος από κάθε γραμμή προς το κέντρο
    L1L2L3N (ασύνδετο)
    Μεταξύ L1 και L2 εμφανίζονται δύο κλάδοι σε σειρά όταν το κέντρο του αστέρα δεν συνδέεται με εξωτερικό ουδέτερο.
    Τάση κλάδου τριγώνουULLΤάση κλάδου αστέραULL / √3
    04 · Μέτρηση πεδίου

    Γιατί η μετρούμενη χωρητικότητα L–L διαφέρει

    Κατά τη μέτρηση μεταξύ δύο ακροδεκτών αποσυνδεδεμένης και απομονωμένης τριφασικής συστοιχίας πυκνωτών, ο τρίτος ακροδέκτης παραμένει ελεύθερος. Το όργανο μετρά ισοδύναμο συνδυασμό εσωτερικών κλάδων και όχι απλώς έναν πυκνωτή.

    CLL=32CΔC_{LL}=\frac32 C_\Delta
    CLL=CY2C_{LL}=\frac{C_Y}{2}

    Για τρία ιδανικά μη συζευγμένα πηνία, η αντίστοιχη αυτεπαγωγή μεταξύ ακροδεκτών ακολουθεί τις ανάστροφες σχέσεις ισοδύναμου δικτύου:

    LLL=23LΔL_{LL}=\frac23L_\Delta
    LLL=2LYL_{LL}=2L_Y
    Κρίσιμη διάκριση: οι παραπάνω επαγωγικές σχέσεις υποθέτουν τρία ανεξάρτητα ιδανικά πηνία χωρίς μαγνητική σύζευξη. Δεν ισχύουν γενικά για τριφασικό πηνίο σιδηροπυρήνα με μέτρηση φορητού LCR.
    05 · Power

    Πώς εκτιμάται kvar από μετρήσεις ακροδεκτών

    Σε συμμετρική ιδανική τριφασική συστοιχία αποκλειστικά πυκνωτών, η ίδια σχέση kvar ισχύει για τρίγωνο και απομονωμένο αστέρα, εφόσον χρησιμοποιείται η μετρούμενη ισοδύναμη χωρητικότητα L–L:

    QC≈2 (2πf) ULL2 CLLQ_C\approx2\,(2\pi f)\,U_{LL}^{2}\,C_{LL}

    Εδώ Q είναι σε var, η τάση σε V και η χωρητικότητα σε farad. Για ιδανικά ανεξάρτητα πηνία, το αντίστοιχο μέτρο είναι:

    QL≈2ULL2(2πf)LLLQ_L\approx\frac{2U_{LL}^{2}}{(2\pi f)L_{LL}}

    Το μέτρο τριφασικής άεργου ισχύος αντιστοιχεί σε κατά προσέγγιση συμμετρικό ρεύμα γραμμής:

    I=Q3 ULLI=\frac{Q}{\sqrt3\,U_{LL}}

    Στους τύπους χωρίς μετατροπές χρησιμοποιείτε var, όχι kvar.

    06 · Λυμένο παράδειγμα

    Συστοιχία πυκνωτών 29 kvar, 400 V, 50 Hz, τρίγωνο

    Για απομονωμένη συμμετρική συστοιχία μόνο πυκνωτών, η αναμενόμενη μετρούμενη χωρητικότητα L–L είναι:

    CLL=29 0002×2π×50×4002C_{LL}=\frac{29\,000}{2\times2\pi\times50\times400^2}
    CLL≈288,47 μFC_{LL}\approx288{,}47\ \mu\mathrm F

    Επειδή η συστοιχία συνδέεται σε τρίγωνο, η χωρητικότητα κάθε ισοδύναμου κλάδου είναι μικρότερη:

    CΔ=23×288,47≈192,31 μFC_\Delta=\frac23\times288{,}47\approx192{,}31\ \mu\mathrm F

    Φανταστείτε μετρήσεις 285 µF, 289 µF και 288 µF στα τρία ζεύγη ακροδεκτών. Υπολογίστε τον μέσο όρο και εκτιμήστε τα πραγματικά kvar με το εργαλείο. Συγκρίνετε με την επιτρεπτή ανοχή κατασκευαστή, όχι αυθαίρετο σταθερό όριο επιτυχίας/αποτυχίας.

    Τα ονομαστικά kvar αντιστοιχούν στην τάση πινακίδας. Η πραγματική άεργος ισχύς μεταβάλλεται περίπου με το τετράγωνο της τάσης λειτουργίας για σταθερή καθαρή χωρητικότητα.
    07 · Limits

    Ισχύει ο ίδιος υπολογισμός για πηνία αντίδρασης;

    Για απλά ιδανικά μη συζευγμένα πηνία, ναι: οι σχέσεις σειράς/παράλληλης σύνδεσης σε αστέρα/τρίγωνο δίνουν το ισοδύναμο στους ακροδέκτες και το ιδανικό μέτρο επαγωγικής άεργου ισχύος. Γι' αυτό το KiloVolt προσφέρει καρτέλα Inductive (L).

    Αλλά πραγματικό πηνίο μπορεί να εμφανίζει ωμική αντίσταση τυλίγματος, μαγνητική σύζευξη φάσεων, κορεσμό σιδηροπυρήνα, μεταβαλλόμενη αυτεπαγωγή με τη διέγερση και εξωτερικά δίκτυα πυκνωτών/πηνίων. Τότε μία μέτρηση L–L δεν επαρκεί για ακριβή λειτουργικά kvar.

    Για αξιολόγηση αποσυντονισμένης συστοιχίας πυκνωτών ή πραγματικού πηνίου συμβουλευτείτε την ονομαστική τάση και συχνότητα, τη μέθοδο δοκιμής και τις συνθήκες οργάνου του κατασκευαστή.

    08 · Πριν από τη μέτρηση

    Ασφαλής εργασία με συστοιχίες πυκνωτών και πηνία

    Μην μετράτε χωρητικότητα ή αυτεπαγωγή σε εξοπλισμό υπό τάση. Εφαρμόστε την προβλεπόμενη απομόνωση και κλείδωμα, λάβετε υπόψη την αποθηκευμένη ενέργεια πυκνωτών και επιβεβαιώστε την ασφαλή εκφόρτιση με κατάλληλο όργανο πριν αγγίξετε ακροδέκτες.

    Αποσυνδέστε εξωτερικά πηνία, κυκλώματα εκφόρτισης και άλλα στοιχεία όπως απαιτεί η διαδικασία του κατασκευαστή. Διαφορετικά, μέτρηση στους ακροδέκτες ολόκληρης της συστοιχίας μπορεί να είναι παραπλανητική.

    Μη χρησιμοποιείτε ποτέ το εργαλείο ως διαδικασία δοκιμής σε εξοπλισμό υπό τάση. Εκτιμά ιδανική συμπεριφορά στοιχείων από τιμές που μετρήθηκαν με ξεχωριστά εγκεκριμένη ασφαλή μέθοδο.
    09 · Συνηθισμένα λάθη

    Συνηθισμένα λάθη προς αποφυγή

    Σύγχυση χωρητικότητας κλάδου με χωρητικότητα L–L

    Το όργανο βλέπει ισοδύναμο δικτύου. Σε απομονωμένη σύνδεση τριγώνου, η μετρούμενη χωρητικότητα L–L είναι 1,5 φορά τη χωρητικότητα κάθε ίδιου κλάδου.

    Χρήση 400 V ενώ η πινακίδα γράφει 440 V

    Για ίδια χωρητικότητα, τα kvar μεταβάλλονται με το τετράγωνο τάσης. Συγκρίνετε στην ονομαστική τάση.

    Υπόθεση ότι όλες οι φάσεις συστοιχίας είναι ίδιες

    Ασύμμετρες μετρήσεις απαιτούν περαιτέρω διερεύνηση· ο μέσος όρος δίνει μόνο προκαταρκτική εκτίμηση kvar.

    Θεώρηση ότι L και Z είναι το ίδιο μέγεθος

    Η πραγματική σύνθετη αντίσταση περιλαμβάνει ωμική αντίσταση και άλλες επιδράσεις. Σημασία έχει και η συχνότητα.

    Δοκιμή με πηνίο ή εξωτερικό δίκτυο ακόμη συνδεδεμένο

    Αποσυντονισμένη συστοιχία δεν συμπεριφέρεται σαν δίκτυο τριών απομονωμένων πυκνωτών.

    Περαιτέρω ανάγνωση: ABB — Αντιστάθμιση συντελεστή ισχύος και φιλτράρισμα αρμονικών και LIFASA — Τεχνική σημείωση μετρήσεων πυκνωτών.

    ΕΤΟΙΜΟΙ ΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟ;

    Υπολογίστε C, L, kvar και ισοδύναμα ακροδεκτών

    Εναλλάξτε χωρητικά/επαγωγικά στοιχεία, τριφασικό αστέρα/τρίγωνο και μετρήσεις L–L.

    Άνοιγμα εργαλείου άεργων στοιχείων →