3 . Включите цепь, запишите показания приборов. Вы­полните необходимые расчеты и заполните таблицу (первая строка):

№ п.п.

Измерено

Вычислено

U1, в

U2, в

I, a

P1, вm

P2, вm

ΔU, в

ΔUa, в

ΔUp, в

ΔP, вm

cos φ1

cos φ2

гл, ом

rл, ом

xл, ом

η, %

Lл, ом

1

2

3

Постройте векторную диаграмму.

4. Замените ламповый реостат электродвигателем или присоедините параллельно ламповому реостату дроссель. Повторите опыт, заполните таблицу (строка 2), постройте векторную диаграмму.

5. Повторите опыт, использовав в качестве токоприемни­ка ламповый реостат и батарею конденсаторов.

6. Сравните результаты трех опытов. Выясните, как влияет на потерю напряжения мощность, к.п.д. и падение напряжения род нагрузки.

Работа № 2.2

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ ЗАВОДСКОЙ УСТАНОВКИ НА КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЯ

И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА

ОТ ЕГО ПОВЫШЕНИЯ

Цель работы

1. Составить развёрнутую схему установки с натуры.

2. Определение коэффициента мощности различных электроприемников и всего предприятия в целом.

3. Найти установленную мощность всей установки и величину коэффициента спроса.

4. Рассчитать потребную величину компенсирующей емкости конденсаторной батареи и фактическую стоимость 10 квт · ч отпущенной электроэнергии в зависимости от коэффициента мощности предприятия.

Основные теоретические положения

К числу мероприятий по рациональному и экономич­ному использованию электроэнергии относятся все работы, проводимые по улучшению коэффициента мощности , как по энергосистемам, так и по отдельным промышлен­ным предприятиям.

Коэффициент мощности является одним из важ­нейших энергетических показателей рационального ис­пользования электроэнергии и представляет собой отно­шение активной мощности Р к полной мощности S, потребляемой предприятием, т. е.

. (1)

Активная мощность Р, квт, потребляемая силовыми электроприемниками, определяется, в основном, потреб­ностью электрифицированных производственных агрегатов и зависит от их нагрузки.

Полная мощность S, ква, всего предприятия опреде­ляется как

, (2)

где: Q – величина реактивной мощности, квар.

Величина реактивной мощности Q, квар, отнесенная к силовым электроприемникам, обладающим некоторой индуктивностью (трансформаторы, асинхронные электро­двигатели, индукционные плавильные печи, воздушные линии), условно считается положительной, а сами электро­приемники рассматриваются как потребители реактивной энергии. Для электроприемников, имеющих емкостный характер (статические конденсаторы, перевозбужденные синхронные машины, асинхронные электродвигатели с фазокомпенсаторами, кабельные линии), реактивная мощ­ность Q, квар, условно считается отрицательной, а сами электроприемники – генераторами реактивной энергии.

Некоторые электроприемники (лампы накаливания, электронагревательные приборы) практически потребляют только активную мощность.

Исходя из величин потребляемых активной Р и реак­тивной Q мощностей, можно определить коэффициент мощности как для отдельных электроприемников, так и для всего предприятия в целом из соотношения

. (3)

Из соотношения (3) видно, что значение коэффициента мощности промышленного предприятия в значитель­ной степени зависит от величины реактивной мощности Q, потребляемой различными электроприемниками.

Основными потребителями реактивной мощности явля­ются асинхронные электродвигатели, коэффициент мощнос­ти которых зависит от их нагрузки и имеет значение от при холостом ходе до номинального значения в зависимости от мощности, быстроходности и конструктивных особенностей машины.

Асинхронные электродвигатели потребляют около 65 – 70 % всей реактивной мощности предприятия.

Трансформаторы, работающие также с переменным коэффициентом мощности , зависящим от величины и характера их нагрузки, потребляют около 15 – 25 % реактивной мощности. Около 5 – 10 % всей реактивной мощности приходится на воздушные электрические сети, различные индукционные приборы, сварочные агрегаты и пр.

Синхронные электродвигатели могут работать при неизменной нагрузке на валу с различным значением в зависимости от тока возбуждения и вести себя аналогично активной, индуктивной или емкостной на­грузкам.

Электротермические установки, оборудованные про­мышленными печами сопротивления или дуговыми элек­трическими печами, у которых коэффициент мощности имеет значение , играют значительную роль в общезаводском коэффициенте мощности.

Светотехнические устройства с лампами накаливания работают при , а люминесцентные лампы, уком­плектованные дросселями, составляющую непременную часть установки, – с при .

Компенсирующие устройства, применяемые на промыш­ленных предприятиях для повышения коэффициента мощ­ности, представляют собой конденсаторные батареи, рабо­тающие с при и малых потерях активной энергии, составляющих всего 0,003 – 0,005 квт/ква.

Экспериментальное определение коэффициентов мощ­ности отдельных электроприемников, а также всего пред­приятия в целом можно провести по методу вольтметра, амперметра и ваттметра, исходя из соотношения

, (4)

либо измерить его непосредственно фазометром.

Кроме того, общезаводской коэффициент мощности на шинах вторичного напряжения подстанции, если пренебречь потерями активной энергии в сетях вторичного напряжения, можно найти из соотношения

, (5)

где: – ток i-го электроприемника, а;

– коэффициент мощности i-го электроприемника;

n – число параллельно соединенных электроприем­ников.

Наличие присоединенной конденсаторной батареи ре­активной мощностью , квар, которой отвечает фазная емкость С при соединении треугольником, равная

мкф, (6)

дает возможность довести коэффициент мощности пред­приятия до значения , определяемого из соотношения

, (7)

где: Р – активная мощность, потребляемая заводом, кет;

– потери активной мощности в компенсирующем устройстве, кет;

и – углы сдвига фаз между напряжением и током до и после компенсации.

Величина общезаводского коэффициента мощности со стороны вторичного напряжения имеет существенное значение для выбора мощности трансформаторной под­станции, которая определяется по формуле

, (8)

где: – расчетная нагрузка на шинах вторичного напря­жения трансформаторной подстанции, квт;

– средневзвешенное значение коэффициента мощ­ности предприятия со стороны вторичного на­пряжения.

Величина находится из соотношения

, (9)

где: – наибольшая нагрузка всех цехов, питающихся от данной трансформаторной подстанции, квт;

– к.п.д. электросетей вторичного напряжения (0,92 – 0,97).

При проектных работах расчетную нагрузку на шинах вторичного напряжения трансформаторной подстанции находят из соотношения

, (10)

где: – коэффициент спроса со стороны шин вторичного напряжения;

– установленная мощность всех электроприемников.

Последняя находится из соотношения

, (11)

где: – установленная мощность каждого электропри­емника, квт;

n – число электроприемников.

Из формулы (8) видно, что на предприятиях с более вы­соким значением коэффициента мощности , отнесенным к шинам вторичного напряжения понижающей трансформаторной подстанции, мощность последней будет меньшей, а следовательно, и затраты на её сооружение снизятся.

Кроме того, уменьшение присоединенной мощности трансформаторной подстанции, при всех прочих равных условиях, приводит к снижению месячной оплаты за элек­троэнергию, израсходованную предприятием, которая при двухставочном тарифе (см. работу № 42) определяется соотношением

, (12)

где: – стоимость электроэнергии, потребленной пред­приятием за 1 мес., грн/мес;

– величина скидки или надбавки за коэффициент мощности, %;

g – стоимость оплаты 1 ква присоединенной мощности трансформаторов, преобразующих электроэнергию на рабочее напряжение, грн/год · ква;

S – присоединенная мощность трансформаторов, ква;

d – стоимость 10 квт · ч отпущенной электроэнергии, грн/10 квт · ч;

– количество потребленной активной электроэнер­гии за 1 мес., квт · ч/мес.

Это в свою очередь уменьшает фактическую стоимость 10 квт · ч электроэнергии, отпущенных предприятию, ко­торая определяется как

грн. (13)