. Приведенный пример показывает, что при данной активной мощности ток будет тем больше, чем меньше cosφ. Обмотки генераторов рассчитаны на ток определенной величины, поэтому загрузка их реактивной мощностью, т.е. работа при низких значениях cosφ, снижает отдачу активной мощности.
IIовышение величины тока в генераторах и сетях ведет к существенному возрастанию тепловых потерь в линиях передачи энергии
Р I02 R / cos2 P0 / cos2
где Р - потери в линиях при cos φ = 1
И к увеличению падения напряжения в линиях передачи
ΔU=IZ
т.е. к снижению напряжения на концах линии передачи, а это поддержание напряжения на должном уровне требует дополнительных капиталовложений.
Изложенное говорит о необходимости принятия мер по повышению cosφ, что достигается следующим образом:
•правильным выбором мощности электродвигателей
итрансформаторов.
cosφ электродвигателей и трансформаторов при номинальной нагрузке бывает порядка 0,8 — 0,9, а при снижении нагрузки резко уменьшается, что приводит к снижению cosφ в электроэнергетических системах;
• искусственным повышением соsφ с помощью специальных установок, компенсирующих сдвиг фаз. Это достигается включением в сеть какой-либо емкости
— батарей конденсаторов или специальных синхронных двигателей, работающих вхолостую и создающих емкостный ток.
Компенсация сдвига фаз с помощью емкости основана на резонансных явлениях.
Ток I1, потребляемый основными приемниками (на рис. показано эквивалентное сопротивление многих приемников), отстает по фазе от напряжения на угол 1. Ток конденсаторов
Ic опережает напряжение на угол л/2. Суммарный ток I, забираемый от генератора и протекающий по линии, равен геометрической сумме I1 и Ic т.е. I меньше, чем I1 , угол φ близок к нулю, следовательно, соsφ близок к единице.
В России установлен минимально допустимый коэффициент мощности, не менее 0,93, т.е. cos φ≥ 0,93.
Компенсация реактивной мощности — целенаправленное воздействие на баланс реактивной мощности в узле электроэнергетической системы с целью регулирования напряжения, а в распределительных сетях и с целью снижения потерь электроэнергии осуществляется с использованием компенсирующих устройств. Для поддержания требуемых уровней напряжения в узлах электрической сети потребление реактивной мощности должно обеспечиваться требуемой генерируемой мощностью с учетом необходимого резерва. Генерируемая реактивная мощность складывается из реактивной мощности, вырабатываемой генераторами электростанций и реактивной мощности компенсирующих устройств, размещенных в электрической сети и в электроустановках потребителей электрической энергии.
Компенсация реактивной мощности (КРМ) позволяет:
•разгрузить от реактивного тока распределительные сети (распределительные устройства, кабельные и воздушные линии), трансформаторы и генераторы;
•снизить потери мощности и падение напряжения в элементах систем электроснабжения;
•сократить расходы на электроэнергию;
•ограничить влияние высших гармоник и сетевых помех;
•уменьшить асимметрию фаз.
• установка КРМ целесообразна в электрических сетях с низким коэффициентом мощности.
Виды компенсации
Единичная компенсация предпочтительна там, где:
-требуется компенсация мощных (свыше 20 кВт) потребителей;
-потребляемая мощность постоянна в течение длительного времени.
Групповая компенсация применяется для случая компенсации нескольких расположенных рядом и включаемых одновременно индуктивных нагрузок, подключенных к одному распределительному устройству и компенсируемых одной конденсаторной батареей.
Централизованная компенсация
Для предприятий с изменяющейся потребностью в реактивной мощности постоянно включенные батареи конденсаторов не приемлемы, т. к. при этом может возникнуть режим недокомпенсации или перекомпенсации
Исходные данные для подбора КРМ: •входные параметры – тип сети, номинальное
входное напряжение, •входной коэффициент мощности; выходные
параметры - реактивная мощность, диапазон выходного напряжения, выходной коэффициент мощности.
Требования к качеству:
•Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Издание седьмое.
•ГОСТ 12.2.007.5-75* «Конденсаторы силовые. Установки конденсаторные»
•ГОСТ 12.2.007.0-75 «Изделия электротехнические. Общие требования безопасности»
Пример. Асинхронный двигатель, включенный в сеть с напряжением U=220B и частотй f=50Гц, развивает на валу мощность Pдв= 11,4 кВт. К.П.Д. двигателя η = 95%
при cos φ =0,74. Определить емкость С конденсатора, который необходимо включить параллельно с двигателем, чтобы повысить cos φ установки до 0,95.
Решение. Мощность потребляемая двигателем из сети;
Р |
Рдв |
11,4 |
12кВт |
|
|
|
|
|
|
|
дв |
|
|
|
|
|
|
||||
|
0,95 |
|
|
Р |
|
12 103 |
|
|||
Ток нагрузки |
Iн |
|
73,7А |
|||||||
U cos н |
220 |
0,74 |
||||||||
|
|
|
||||||||
Реактивная составляющая тока двигателя
I рд Iн sin н 73,7 0,67 49,4A
Ток установки I при подключении конденсаторов,
I |
Р |
|
12 10 |
3 |
57,4 |
||
|
|
|
|
||||
U cos |
220 |
0,95 |
|||||
|
|
|
|||||
При cos φ=0,95 угол φ=18, sin 18=0,31. Реактивная составляющая тока установки
I ру I sin 57,4 0,31 17,8A
Ток конденсаторов
Ic I рн I ру 49,4 17,8 31,6А
Емкостное сопротивление конденсаторов
Х с U |
|
220 |
6,96Ом |
IC |
|
31,6 |
|
Емкость конденсаторов, которые нужно подключить параллельно двигателю, для улучшения cos φ до 0,95:
С |
1 |
|
1 |
|
106 |
|
457,5мкФ |
|
2 f xc |
2 3,14 50 |
6,96 |
||||
|
хс |
|
|
||||