Данная тема может оказаться полезной студентам электротехнических специальностей, а таких тем здесь много, и просто интересующимся. Поэтому, если вы сконцентрировались на интересах электропроводки, можете эту тему пропустить.

Электрооборудование предприятий потребляет как активную так и реактивную мощность. Величина активной мощности, отдаваемой в сеть источником тока, определяется как: формула активной мощности с учетом косинуса. Угол φ между векторами тока и напряжения определяет степень использования мощности источника тока. Величина полной мощности S связана с величинами активной и реактивной мощностей формулой S² = P² + Q². Снижая потребление приемниками реактивной мощности, можно уменьшить установленную мощность генераторов, трансформаторную мощность подстанций, увеличить пропускную способность системы электроснабжения по току или мощности, не увеличивая при этом сечения питающих кабелей или проводов. Учитывая, что потребляемый ток обратно пропорционален cosφ (т.е. чем меньше косинус, тем больше потребляемый полный ток и , наоборот), потери мощности в сети ΔР = I(/cosφ)²*R обратно пропорциональны сosφ².

диаграмма работы компенсатораТаким образом, повышение коэффициента мощности - один из способов снижения потерь мощности в сети. Основными электроприемниками реактивной мощности являются асинхронные двигатели, трансформаторы, люминесцентные лампы, индукционные печи, реакторы и т.д. На рис.1 показана диаграмма работы компенсирующего устройства. При снижении потребления реактивной мощности Q до Q - Qк величина угла φ1 уменьшается до φ2, что приводит к увеличению коэффициента мощности при постоянной величине передаваемой активной мощности. В каждый момент времени коэффициент мощности предприятия определяется выпражением:

формула коэффициента мощности

Здесь Рi - активная, Qi - реактивная, Si - полная мощность в момент времени i. Из диаграммы видно, что при работе компенсирующего устройства полная мощность за счет уменьшения угла φ стремиться к равенству с мощностью активной. Уменьшаясь, угол φ стремится к нулю градусам. Соответственно значение коснуса стремится к единице.
Для справки из курса тригонометрии: cos0° = 1
. Поэтому для двигателей, чем ближе это значение к единице, тем лучше в плане оплаты энергопотребления.

конденсаторная установкаконденсаторная установка фотоконденсаторная установка контейнерного типаСпособы компенсации реактивной мощности

1. КОНДЕНСАТОРНЫЕ БАТАРЕИ. Основным средством компенсации реактивной мощности обычно являются конденсаторные батареи. Ранее выпускавшиеся конденсаторные батареи, наряду с достоинствами (невысокая стоимость, малые удельные потери активной мощности) имели и недостатки - была вероятность пожароопасности, возможность наличия остаточного заряда, возможность вероятного наступления резонанса на высших гармониках. Современные конденсаторные установки имеют пожаро-взрывобезопасное исполнение, снабжены разрядными резисторами и антирезонансными дросселями. Установки выпускаются в регулируемом и нерегулированном исполнении. В основном выпускаются в виде шкафов, но есть и контейнерного исполнения, так сказать, мобильного исполнения. Материал для ознакомления с типами конденсаторных установок можно найти на сайтах http://kvar.su/index.php/home, http://www.policond.ru/index.shtml, и http://www.electrointer.ru/.
Мощность 3-х фазной конденсаторной батареи при соединении треугольником определяется по формуле:

формула мощности конденсаторной батареи

где ω - угловая частота, С - суммарная емкость трех фаз батареи в мкФ, U - линейное напряжение сети в кВ.

2. СИНХРОННЫЕ КОМПЕНСАТОРЫ. Синхронный компенсатор представляет собой синхронный двигатель, работающий без нагрузки на валу. При этом по обмотке якоря проходит практически только реактивный ток. Синхронный компенсатор может генерировать в сеть реактивный опережающий (емкостный) или отстающий (индуктивный) ток. Синхронный компенсатор может работать в режиме улучшения cos ? или в режиме стабилизации напряжения.
Достоинство синхронных компенсаторов заключается в возможности быстродействующего плавного регулирования уровня напряжения у потребителя. В периоды малых нагрузок синхронный компенсатор может работать как потребитель реактивной мощности. Недостатками синхроныых компенсаторов является их высокая стоимость и наличие вращающихся частей.

3.СТАТИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ (ИРМ). В качестве статических ИРМ могут быть использованы преобразователи, работающие с выдачей реактивной мощности.. Принципиальная схема такого преобразователя показана на рис.2. Батареи конденсаторов С1, С2, С3 подключены не к сети, а включены в контур коммутации преобразователя через уравнительный реактор Р. В этой схеме конденсаторы работают при удвоенной частоте, что обеспечивает их эффективное использование. Выбор емкостей С1, С2, С3 позволяет использовать установку как преобразователь с повышенным коэффициентом мощности или как статический ИРМ. В последнем случае преобразователь на стороне постоянного тока закорачивают через реактор.

читать далее...

преобразователь реактивной мощностиДля экономичного использования компенсирующих устройств и повышения качества электроэнергии можно осуществлять регулирование реактивной мощности, используя в первую очередь синхронные двигатели с регулируемым возбуждением. Если мощность их недостаточна, то регулируют часть конденсаторных батарей. С помощью регуляторов реактивной мощности можно получить дополнительную экономию от снижения потерь электроэнергии и регулировать напряжение. При включении конденсаторной установки Qку напряжение сети будет повышаться на ΔU, а при отключении понижаться:

формула напряжения конденсаторной установки

где х - реактивное сопротивление сети от места включения конденсаторной установки до источника питания. Регулирование реактивной мощности может выполняться как вручную так и автоматически. При этом могут быть применены следующие способы регулирования:
1)по напряжению с коррекцией по току или реактивной мощности;
2)по значению реактивной мощности или реактивной составляющей тока;
3)по времени суток;
4)по комбинированным схемам.

форсировка мощности конденсаторных батарейфорсировка мощности конденсаторных батарей

В настоящее время стали использовать устройства для форсировки мощности конденсаторных батарей. Мощность батареи, как следует из выражения формула мощности конденсаторной батареи, пропорциональна квадрату напряжения. Эта зависимость неблагоприятна, так как при понижении напряжения в сети потребность в реактивной мощности увеличивается, что отрицательно сказывается на устойчивочти энергосистемы. На рис.3 приведены схемы форсировки мощности конденсаторных установок. На рис.3а показана схема переключения батарей со звезды на треугольник, дающая трехкратную форсировку мощности, как следуеи из равенства:

Очередность работы выключателей такова: 2 - отключают, 1 - включают. На рис.3б показана схема переключения батареи с треугольника на двойной треугольник. При этом форсировка мощности осуществляется до 4-х кратной:

форсировка мощности конденсаторных батарей