Меню

Расчет схемы компенсации реактивной мощности

Расчет и компенсация реактивной мощности.

Доброго времени суток. Сегодня, в рубрике «Советы и рекомендации» — Расчет и компенсация реактивной мощности.

Прежде чем говорить о реактивной мощности, давайте разберемся, что такое электрическая мощность? Говоря простым языком, мощность — это работа, совершаемая электрическим током в единицу времени. Измеряется она в ваттах (Вт или W).

Расчет и компенсация реактивной мощности. Расчет реактивной мощности.

Если с постоянным током при определении мощности проблем нет, то с переменным начинают твориться чудеса. По отношению к резистивным нагрузкам (нагревательные элементы, лампы накаливания) переменный электроток ведет себя также как и постоянный. Но когда в цепи появляются индуктивные (трансформаторы, дроссели, электродвигатели) и емкостные (конденсаторы) электронагрузки – возникают паразитные токи, не только не участвующие в полезной работе, но и создающие ей помехи. В индуктивностях ток начинает отставать от напряжения, а в емкостях наоборот – опережает. Это называется сдвигом фаз, угол которых принято обозначать символом ϕ.

В итоге, мощность разделяется на активную и реактивную. Первая участвует в работе, а реактивная или ничего не делает или мешает. Зависимость угла сдвига фаз принято выражать через cos ϕ.

Где Р – активная мощность, S – реактивная. Это отношение называется коэффициентом мощности (Pf) и может варьироваться от 0 до 1. И чем эта величина ближе к единице, тем меньше реактивная мощность, а значит выше КПД.

Опираясь на то, что S находится в зависимости от угла ϕ, мы имеем возможность сделать ее расчет по формуле:

Где Q– реактивная составляющая, единицей измерения является вар или квар.

P = U*I*cosφ — производят расчет активной составляющей.

Расчет и компенсация реактивной мощности. Компенсация реактивной составляющей.

Поскольку реактивная энергия оказывает влияние на работу электрооборудования, имеющего индуктивные и емкостные электропотребители, для них применяются специальные компенсирующие устройства. Схема действия компенсации основана на способностях емкостных и индуктивных нагрузок сдвигать фазы в противоположные направления. Ввиду того, что основную часть реактивной энергии создают индуктивности, для ее компенсации используют конденсаторы большой емкости, присоединяемые параллельно нагрузке. Казалось бы что вопрос решен. Но на практике, на производстве с большим процентом электродвигателей не все так гладко. Электромоторы на конвейерах и другом оборудовании не включаются все сразу, а работают по своему алгоритму. В иные моменты одновременно могут находиться в работе как большое, так и минимальное количество электропотребителей этого типа. А перекомпесация не менее вредна недокомпенсации.

Читайте также:  Расчет потребляемой мощности насоса формула

И поэтому, подключением конденсаторных блоков управляет контроллер на микропроцессоре, измеряющий реактивную энергию в каждый момент времени. И в зависимости от потребности, выбирает и присоединяет к потребителям определенное количество конденсаторов.

Компенсация реактивной энергии в быту.

Современные квартиры напичканы всевозможным электрическим оборудованием разной мощности. Основная часть приборов большого энергопотребления, это активные потребители с cosφ = 1. (электрочайник, утюг, нагревательный элемент стиральной машины, электродуховка…). Но есть и домашние помощники с реактивной нагрузкой (СВЧ печь, двигатель стиральной машины, блендеры, кухонные комбайны, холодильник…). Но их электропотребление настолько мало (кроме СВЧ печи, работающей по полчаса – час в сутки), что устраивать компенсацию нет смысла.

Однако, если у Вас свой дом, с мастерской, оборудованной станками с асинхронными электродвигателями, стоит задуматься о компенсации реактивной мощности.

Стоит ли покупать рекламируемые устройства компенсации.

Интернет и телевидение пестрит рекламируемыми устройствами компенсации реактивной мощности. Такими как Saving box, Smart Boy, EkoEnerji, Electricity Energy Electric Power Saver. Стоит ли покупать эти чудо-приборы? Ответ однозначный – НЕТ! Вышеназванные устройства ни в коей мере неспособны компенсировать реактивную мощность даже самых неэнергоемких потребителей. Все эти мини и микро компенсаторы – полный развод на деньги.

Источник



Расчет компенсирующего устройства

Типичным примером компенсации реактивной мощности, который не так часто рассматривается, но однозначно важен для практики, является компенсация реактивной мощности трансформатора, используемого для распределения электроэнергии. По сути, задача заключается в компенсации реактивной мощности, потребляемой ненагруженным трансформатором (что характерно для ночного времени). Расчет необходимой мощности компенсирующего устройства несложен и основан на выражении:

I% – ток намагничивания трансформатора;

AN – полная мощность трансформатора [кВА];

При отсутствии указанных параметров удобно воспользоваться следующей таблицей.

Полная мощность трансформатора (кВА) Масляный трансформатор (квар) Сухой трансформатор (квар)
10 1 1,5
20 2 1,7
50 4 2
75 5 2,5
100 5 2,5
160 7 4
200 7,5 5
250 8 7,5
315 10 7,5
400 12,5 8
500 15 10
630 17,5 12,5
800 20 15
1000 25 17,5
1250 30 20
1600 35 22
2000 40 25
2500 50 35
3150 60 50

Рассмотрим еще один пример коррекции коэффициента мощности и расчета компенсирующего устройства – индивидуальную компенсацию трехфазных асинхронных двигателей. Наиболее вероятные значения реактивных мощностей приведены в таблице:

Мощность двигателя Требуемая реактивная мощность (квар)
л.с. кВт 3000 об/мин 1500 об/мин 1000 об/мин 750 об/мин 500 об/мин
0,4 0,55 0,5 0,5
1 0,73 0,5 0,5 0,6 0,6
2 1,47 0,8 0,8 1 1
3 2,21 1 1 1,2 1,6
5 3,66 1,6 1,6 2 2,5
6 5,15 2 2 2,5 3
10 7,36 3 3 4 4 5
15 11 4 5 5 6 6
30 22,1 10 10 10 12 15
50 36,8 15 20 20 25 25
100 73,6 25 30 30 30 40
150 110 30 40 40 50 60
200 147 40 50 50 60 70
250 184 50 60 60 70 80

Будьте осторожны: при индивидуальной компенсации реактивной мощности электрических машин и прямом подключении конденсатора к зажимам машины емкость конденсатора не должна быть слишком большой. Конденсатор, включенный в параллель с машиной, может выступать в качестве «источника питания» для двигателя, что приводит к сильным перенапряжениям (явление самовозбуждения). Для машин с фазным ротором емкость конденсатора следует увеличить на 5%.

Коррекция коэффициента мощности: технические аспекты

Недавнее упразднение государственного регулирования рынка электроснабжения и появление многочисленных электроснабжающих компаний привели к появлению множества способов тарификации, во многих из которых коэффициент мощности не тарифицируется явно.

Однако конечная стоимость электроэнергии стабильно растет, и оптимизация коэффициента мощности становится все более и более оправданной.

В большинстве случаев установка оборудования для улучшения коэффициента мощности окупается за несколько месяцев.

Установка конденсаторной батареи дает следующие преимущества:

  • уменьшение потерь в сети и трансформаторах за счет уменьшения протекающего тока;
  • уменьшение падения напряжения в линиях;
  • оптимизация типоразмеров оборудования распредсистемы.

Ток I, текущий в системе, определяется формулой:

P – активная мощность;

V – номинальное напряжение.

По мере увеличения cos ? ток, необходимый для получения одной и той же активной мощности, снижается. Как следствие, снижаются потери в сети и необходимая мощность трансформаторов. Как следствие, появляется возможность сэкономить на оборудовании за счет снижения необходимой мощности и типоразмеров.

Правильный выбор мощностей и типоразмеров оказывает влияние на падение напряжения в линиях. Это легко понять из следующей формулы:

P – активная мощность в сети (кВт);

Q – реактивная мощность в сети (квар);

R – активное сопротивление кабеля, а X – его индуктивное сопротивление (R © 2021 «Хомов электро»

Источник