ПОПЕРЕЧНАЯ СХЕМА КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА

Тихомиров А.А.¹, Черепанов Д.А.², Тихонов Е.А.³, Сысун В.И.⁴

¹кандидат физико-математических наук, доцент; ²студент;  ³кандидат технических наук, доцент; ⁴доктор физико-математических наук, профессор,

Петрозаводский государственный университет

Работа выполнена при поддержке программы стратегического развития на 2012-2016

ПОПЕРЕЧНАЯ СХЕМА КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА

         Аннотация

В статье рассмотрена поперечная схема компенсации реактивной мощности на основе электромеханического эффекта.

Ключевые слова: реактивная мощность, компенсация, электротехника.

 Tikhomirov A.A.¹, Cherepanov D.A.², Tikhonov E.A.³, Sysun V.I.⁴

¹PhD in Physics and mathematics, Associate professor; ²student;  ³PhD in Physics and mathematics,  Associate professor;  ⁴PhD in Physics and mathematics, Professor,

Petrozavodsk state university;

 CROSS SCHEME OF REACTIVE POWER COMPRNSATION BASED ON ELECTROMECHANICAL EFFECT

Abstract

The article considers cross scheme of reactive power compensation based on electromechanical effect.

Keywords: reactive power, compensator, electro technology.

В [1] описана возможность применения электромеханического эффекта для создания компенсаторов реактивной мощности на его основе. Принцип работы компенсатора реактивной мощности на основе электромеханического эффекта представлен на рис. 1.

 Рис. 1 - Поступательный компенсатор реактивной мощности

На центральный сердечник, выполненный из трансформаторного железа, наматывается электромагнит, который создает постоянное магнитное поле.  Направление создаваемой электромагнитом магнитной индукции показано на рисунке 1 стрелками. Для замыкания магнитного поля сверху и снизу на небольшом расстоянии от центрального сердечника располагаются два дополнительных сердечника. В зазоры между  сердечниками вставляются  рамки  с переменным током, причем они устанавливаются с возможностью их поступательного движения под действием электромагнитных сил.

Под действием электромагнитных и инерционных сил в подвижных рамках с переменным электрическим током создается эффективная электрическая емкость, складывается с индуктивностью рамки и её активным электрическим сопротивлением согласно схеме замещения в поперечной схеме компенсации реактивной мощности показанной на рис. 2.

Рис. 2 - Схема замещения компенсатора реактивной мощности в  поперечной схемы компенсации

 Общее сопротивление рамки с  переменным электрическим током от сети:

где  w - круговая частота, С – эффективная мощность, L – индуктивность рамки, R – активное сопротивление.

Как видно из приведенного выражения (1), индуктивная составляющая реактивного сопротивление при уменьшении эффективной емкости растет обратно пропорционально её квадрату, а емкостная составляющая находится в обратно пропорциональной зависимости. Увеличивая индуктивность наматываемого провода рамки, мы увеличиваем и емкостное сопротивление компенсатора, а в свою очередь и возможности по компенсации мощности.

Используя выражение (1), можно заключить, что увеличить эффективную ёмкость можно путём увеличения числа витков, входящих в рамку, это повысит общее сопротивление рамки, и как следствие уменьшит проходящий по рамке ток, что позволит увеличить рабочее напряжение  компенсатора реактивной мощности.

Для проверки теоретических предположений был собран опытный вариант электромеханического компенсатора реактивной мощности.  На собранном прототипе была проведена серия экспериментов, в которых задавались различные значения переменного тока на подвижной рамке между сердечниками, и напряжение на обмотках электромагнита, при этом регистрировались значения сдвига фаз между током и напряжением в подвижной рамке с током.

Параметры компенсатора: Ширина зазора между секциями - 0,007м, Секционная обмотка - 156 витков (R=0.49Ом), Рамка 10 витков (R=0.19 Ом, L=158 мкГн ).

В  результате проведенных экспериментальных исследований наблюдалось уменьшение отставания тока от напряжения, то есть уменьшение угла φ, а затем и опережение током напряжения, что свидетельствует о том, что данный опытный образец успешно скомпенсировал свою собственную индуктивность, и затем начал выдавать емкостную реактивную мощность в сеть. Соответственно данное устройство и созданные на его основе рабочие образцы можно использовать для компенсации реактивной мощности в сети.

Литература

1. Сысун В.И., Тихомиров А.А. Электромеханический компенсатор реактивной мощности // Международный научно-практический журнал – 2013. - № 8 (15). – С. 55.

References

1. Sysun V.I., Tihomirov A.A. Jelektromehanicheskij kompensator reaktivnoj moshhnosti // Mezhdunarodnyj nauchno-prakticheskij zhurnal – 2013. - № 8 (15). – S. 55.