WordPress

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 1

Действительно ли так полезен бытовой компенсатор реактивной мощности

Экономия энергоносителей – одна из главных задач современной цивилизации. Все больше статей появляется в интернете об экономии электроэнергии методом компенсации реактивной мощности. Действительно, для промышленных предприятий данный процесс актуален, так как экономит денежные средства. Довольно много людей начинает задумываться, если промышленные предприятия экономят на реактивной составляющей, возможна ли экономия на этом в быту, путем компенсации реактивной составляющей в мастерской, на даче или в квартире.

Я наверное вас разочарую – это невозможно сделать, по нескольким причинам:

  1. Однофазные счетчики, которые устанавливаются для частных потребителей, ведут учет только активной мощности;
  2. Учет за реактивной составляющей ведется только на больших промышленных предприятиях, для частных потребителей этот учет не ведется;
  3. Такая энергия не выполняет абсолютно никакой полезной работы, а только греет провода и другие устройства;

Да, в бытовых условиях возможна установка фильтров, это снизит суммарный ток в цепи, уменьшит падение напряжения. При пуске устройств большой мощности (пылесосы, холодильники) бытовые компенсаторы реактивной мощности снижают пусковой ток. Довольно просто собрать компенсатор реактивной мощности своими руками в домашних условиях. Для этого необходимо рассчитать реактивную мощность для однофазного устройства:

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 2

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 3

Для этого вам необходимо произвести замеры напряжения и тока цепи. Как найти cosφ? Очень просто:

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 4

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 5

Р – активная мощность устройства (указывается на самом устройстве)

Теперь нужно рассчитать емкость конденсатора:

КОНСУЛЬТАЦИЯ ЮРИСТА


УЗНАЙТЕ, КАК РЕШИТЬ ИМЕННО ВАШУ ПРОБЛЕМУ — ПОЗВОНИТЕ ПРЯМО СЕЙЧАС

8 800 350 84 37

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 6

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 7

Подбираем конденсаторы для бытового компенсатора реактивной мощности по емкости, напряжению, роду тока. Конденсаторы вешаются параллельно нагрузке.

Снижение суммарного тока снизит нагрев и позволит максимально использовать мощность цепи. Но, на промышленных предприятиях cosφ строго регламентирован, и контролируется в большинстве случаев автоматически, то есть при выводе какого-либо устройства с работы cosφ все равно поддерживается в заданном диапазоне. Представьте, что вы рассчитали реактивную мощность в вашей квартире, сделали компенсатор и подключили в цепь. Но через некоторое время отключился потребитель (например, холодильник) и баланс сети нарушился. Теперь вы не компенсируете, а генерируете реактивную энергию обратно в сеть, тем самым негативно влияя на работу других потребителей. Для того чтобы сохранять баланс необходимо постоянно следить за работой различных устройств. В быту автоматизировать данный процесс слишком дорого и лишено смысла, так как это не позволит вам вернуть деньги даже за компенсатор.

Можно сделать вывод что компенсация реактивной мощности в быту бессмысленна, так как не позволит сэкономить средства, а установка нерегулируемого компенсатора может привести к перекомпенсации и как следствие только ухудшить коэфициент мощности сети cosφ.

Если вы хотите экономить электроэнергию следует пользоваться старыми надежными способами:

  1. Покупать бытовую технику класса А или В;
  2. Выключать свет и бытовые приборы (исключение холодильник) когда уходите из дома;
  3. Заменить лампы накаливания на энергосберегающие. Они и служат дольше и потребляют меньше;
  4. Если пользуетесь электрочайником – кипятите столько воды, сколько требуется, это существенно снизит потребляемую им энергию;
  5. Чистить фильтр пылесоса для улучшения тяги и снижения энергопотребления;
  6. Утепляйте помещения для минимального использования электрических обогревателей.

На видео показан бытовой компенсатор реактивной мощности своими руками

На видео используется бытовой компенсатор в виде блока конденсаторных батарей

Узнать подробнее о видах мощностей можно на нашем сайте в этой статье.

http://elenergi.ru/dejstvitelno-li-tak-polezen-bytovoj-kompensator-reaktivnoj-moshhnosti.html

Типовые схемы подключения УКРМ

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 9

Для повышения коэффициента мощности в электрических сетях применяют устройства компенсации реактивной мощности. УКРМ – отличный инструмент для выполнения программы энергосбережения и снижения потребляемой реактивной мощности.

Компенсация реактивной мощности актуальна в основном для промышленных объектов, где используется огромное количество электродвигателей.

Существуют как автоматические так и нерегулируемые конденсаторные установки. Предпочтение следует отдавать АКУ.

Обязательным условием для автоматической компенсации реактивной мощности является наличие внешнего измерительного трансформатора тока, измеряющего фазный ток потребления нагрузки, которую предполагается компенсировать. В некоторых случаях для суммирования сигналов тока с нескольких внешних ИТТ для одной КРМ применяется суммирующий трансформатор тока. При таком способе включения внешние ИТТ, должны быть установлены в одинаковой фазе на вводах, и коэффициенты трансформации их должны быть одинаковы.

Рассмотрим основные схемы подключения УКРМ в условно-симметричной сети 0,4кВ. В такой сети достаточно контролировать ток в одной фазе.

1 Индивидуальная компенсация реактивной мощности.

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 10

Индивидуальная компенсация реактивной мощности

В данной схеме силовая часть КРМ присоединяется непосредственно на зажимы крупного потребителя РМ (или в непосредственной близости). Внешний ИТТ (ТА1) устанавливается на одной из фаз ввода потребителя.

2 Групповая компенсация реактивной мощности.

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 11

Групповая компенсация реактивной мощности

При групповой компенсации силовая часть КРМ присоединяется на шины групповой сборки (ШР, ЩС и т.д.). Внешний ИТТ (ТА1) устанавливается на одной из фаз ввода группового щита.

3 Групповая компенсация реактивной мощности при питании с 2-х вводов.

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 12

Групповая компенсация реактивной мощности при питании с 2-х вводов

Для реализации данной схемы используют два измерительных трансформатора тока и суммирующий трансформатор тока. Внешние ИТТ (ТА1 и ТА2) устанавливаются на одной из фаз вводов группового щита. Для суммирования показаний тока с внешних ИТТ применяется суммирующий ТТ (ТА3). Коэффициенты трансформации внешних ИТТ (ТА1, ТА2) должны быть одинаковы.

4 Централизованная компенсация реактивной мощности.

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 13

Централизованная компенсация реактивной мощности

Пожалуй, одна из самых распространенных схем компенсации реактивной мощности. Внешний ИТТ (ТА1) устанавливаются на одной из фаз ввода секции шин 0,4кВ.

5 Централизованная компенсация реактивной мощности с двумя питающими трансформаторами.

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 14

Централизованная компенсация реактивной мощности с двумя питающими трансформаторами

Питающие трансформаторы могут работать как по отдельности, так и в параллели. Внешние ИТТ (ТА1, ТА2) устанавливаются на одной из фаз вводов секции шин 0,4кВ. Для согласования сигналов тока применяется суммирующий ТТ (ТА3), коэффициенты трансформации ИТТ ТА1 и ТА2 должны быть одинаковы.

6 Централизованная посекционная компенсация реактивной мощности с двумя питающими трансформаторами.

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 15

Централизованная посекционная компенсация реактивной мощности с двумя питающими трансформаторами

В данной схеме реализовано две секции шин с двумя питающими трансформаторами (Т1, Т2) и активным секционным выключателем (QS3). Внешние ИТТ (ТА1, ТА2) устанавливаются на одной из фаз вводов секции шин 0,4кВ, а также на межсекционной связи (ТА3, ТА4). Для согласования сигналов тока применяется суммирующие ТТ (ТА5, ТА6), коэффициенты трансформации ИТТ ТА1 — ТА4 должны быть одинаковы.

Я думаю теперь у вас возникнет меньше вопросов, при проектировании объектов, нуждающихся в компенсации реактивной мощности.

http://220blog.ru/pro-sxemy/tipovye-shemy-podklyucheniya-ukrm.html

Компенсатор реактивной мощности

Известно, что электрическая энергия состоит из двух частей: активной и реактивной. Первая преобразуется в различные виды полезной энергии (тепловую, механическую и пр.), вторая – создаёт электромагнитные поля в нагрузке (трансформаторы, электродвигатели, дроссели, индукционные печи, осветительные приборы). Несмотря на необходимость реактивной энергии для работы указанного оборудования, она дополнительно нагружает электросеть, увеличивая потери активной составляющей. Это приводит к тому, что промышленный потребитель принужден дважды платить за одну и ту же энергию. Сначала по счётчику реактивной энергии и ещё раз косвенно, как потери активной составляющей, фиксируемые прибором учёта активной энергии.

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 16

Для решения этой задачи (уменьшение реактивной части энергии) были разработаны и сегодня широко используются во всём мире установки компенсации реактивной мощности. Они снижают значения потребляемой мощности за счёт выработки реактивной составляющей непосредственно у потребителя и бывают двух видов: индуктивными и емкостные. Индуктивные реакторы, обычно, применяют для компенсации наведённой емкостной составляющей (например, большая протяженность воздушных линий электропередачи и т.п.). Конденсаторные батареи применяются для нейтрализации индуктивной составляющей реактивной мощности (индуктивные печи, асинхронные двигатели и др.).

Компенсатор реактивной энергии позволяет:
— уменьшить потери мощности и снижение напряжения в различных участках электросети;
— сократить количество реактивной энергии в распределительной сети (воздушные и кабельные линии), трансформаторах и генераторах;
— снизить затраты на оплату потреблённой электрической энергии;
— сократить влияние сетевых помех на работу оборудования;
— снизить асимметрию фаз.

Учитывая, что характер нагрузки в бытовых и промышленных сетях имеет преимущественно активно-индуктивный тип, наиболее широко распростанены как средство компенсации статические конденсаторы. Их основными достоинствами являются:
— малые потери активной энергии (в рамках 0,3-0,45 кВт/100квар);
— незначительная масса конденсаторной установки не требует фундамента;
— несложная и недорогая эксплуатация;
— увеличение или уменьшение количества конденсаторов в зависимости от ситуации;
— компактность, дающая возможность монтажа установки в любом месте (у электроустановок, группой в цеху или крупной батареей). При этом наилучший эффект получается при размещении установки непосредственно в трансформаторной подстанции и подключении к шинам низкой стороны (0,4 кВ). В этом случае компенсируются сразу все индуктивные нагрузки, запитанные от данной ТП;
— независимость работоспособности установки от поломки отдельного конденсатора.
Конденсаторные установки с фиксированным значением мощности применяют в трёхфазных сетях переменного тока. В зависимости от типа нерегулируемые установки имеют мощность 2,5 – 100 кВАр на низком напряжении.

Ручная регулировка количества конденсаторов не всегда удобна и не успевает за изменением ситуации на производстве, поэтому всё чаще новые производства приобретают для компенсации реактивной энергии автоматические установки. Регулируемые компенсаторы повышают и автоматически корректируют cos φ на низком напряжении (0,4 кВ). Кроме поддержания установленного коэффициента мощности в часы минимальных и максимальных нагрузок, установки устраняют режим генерации реактивной энергии, а также:
— постоянно отслеживают изменение количества реактивной мощности в компенсируемой цепи;
— исключают перекомпенсацию и её следствие – перенапряжение в сети;
— проводят мониторинг главных показателей компенсируемой сети;
— проверяют работу всех составляющих компенсаторной установки и режим её работы. При этом оптимизируется распределение нагрузки в сети, что снижает износ контакторов.
В регулируемых компенсаторных установках предусматривается система отключения при возникновении аварийной ситуации с одновременным оповещением обслуживающих специалистов. В некоторых моделях также предусматривается система поддержания нормальной температуры, включающая автоматический обогрев или вентиляцию установки.

http://cxem.net/electric/electric57.php

Устройства компенсации реактивной мощности

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 17Экономика, статистика и реализация компенсации реактивной мощности .

По оценкам отечественных специалистов доля электроэнергии составляет 30-40 % в стоимости продукции. Поэтому энергосбережение является весьма существенным фактором в экономии ресурсов и достижении конкурентного преимущества.

Одним из направлений по энергосбережению является снижение реактивной мощности (увеличение cos φ ) , т.к. реактивная мощность приводит к росту потерь электроэнергии. При отсутствии устройств компенсации реактивной мощности, потери могут составить от 10 до 50% от среднего потребления.

Отметим, что при низких значениях cos φ (0.3-0.5), трехфазные счетчики дают погрешность показаний до 15%. Потребитель будет переплачивать из-за неверных показаний счетчика, роста электропотребления, штрафов за низкий cos φ .

Реактивная мощность приводит к снижению качества электроэнергии, перекосам фаз, высокочастотным гармоникам, тепловым потерям, перегрузкам генераторов, броскам по частоте и амплитуде. Нормы качества электроэнергии определяет ГОСТ 13109-97.

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 18Указанные недостатки, т.е. плохое качество электроэнергии, приводят к большим экономическим потерям. Например, в Америке в конце 90-х годов проводились исследования, которые оценили ущерб от низкого качества электроэнергии в 150 миллиардов долларов в год.

У нас в стране своя статистика. Работа микропроцессорной техники, медицинского оборудования, систем телекоммуникаций часто прерываются короткими по продолжительности (несколько миллисекунд) провалами или перегрузками по питающему напряжению, которые происходят 20-40 раз в год, но ведут к дорогостоящему экономическому ущербу.

Прямой или косвенный ущерб достигает при этом несколько миллионов долларов в год. По статистике полное исчезновение напряжения составляет всего 10% от общего количества неисправностей, отключения продолжительностью более 1-3 секунды происходят в 2-3 раза реже отключений длительностью менее 1 секунды. Способы борьбы с кратковременными перебоями работы электросети гораздо более сложные и дорогостоящие.

Практический опыт измерений

Рассмотрим вклад различных устройств в увеличение реактивной мощности. Асинхронные электродвигатели – это около 40%; электрические печи 8%; преобразователи 10%; различные трансформаторы 35%; линии электропередач 7%. Но это только средние значения. Дело в том, что cos φ оборудования сильно зависит от его загрузки. Например, если cos φ асинхронного электродвигателя при полной нагрузке 0.7-0.8, то при малой нагрузке он всего 0.2-0.4. Аналогичное явление происходит и с трансформаторами.

Способы и устройства компенсации реактивной мощности

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 20Так как указанные реактивные нагрузки в большей мере имеют индуктивный характер, то для их компенсации используются конденсаторные установки . Если нагрузка имеет емкостной характер, для компенсации используют индуктивности (дроссели и реакторы).

В более сложных случаях используют автоматизированные фильтрокомпенсирующие конденсаторные установки . Они позволяют избавить сети от высокочастотных гармонических составляющих, повысить помехоустойчивость оборудования.

Регулируемые и нерегулируемые установки для компенсации реактивной мощности

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 21Установки для компенсации реактивной мощности делятся по степени управления делятся на регулируемые и нерегулируемые. Нерегулируемые проще и дешевле, но учитывая изменение cos φ от степени нагрузки, они могут вызвать перекомпенсацию, т.е. они неоптимальные с точки зрения максимального повышения cos φ .

Регулируемые установки хороши тем, что отслеживают изменение в электросети в динамическом режиме. С их помощью можно поднять cos φ до значений 0.97-0.98. Кроме того, происходит мониторинг, запись и индикация текущих показаний. Это позволяет далее использовать эти данные для анализа.

Примеры отечественной реализации устройств для компенсации реактивной мощности

Примером отечественной реализации управляемых и неуправляемых конденсаторных установок на мощность от 10 до 400 кВар, может быть продукция фирмы «Нюкон», «Матикэлектро» до 2000 кВар, «ДИАЛ-Электролюкс» и другие.

http://electricalschool.info/main/elsnabg/717-ustrojjstva-dlja-kompensacii.html

Принципы компенсации реактивной мощности

Компенсацией реактивной мощности называют ее выработку или потребление с помощью компенсирующих устройств.

Принцип компенсации реактивной мощности заключается в следующем.

Как было установлено, ток, проходящий через конденсатор, опережает приложенное к нему напряжение на 90°, в то время как ток, проходящий через катушку индуктивности, отстает от приложенного напряжения на 90°. Таким образом, емкостный ток противоположен индуктивному току и реактивная мощность, идущая на создание электрического поля, противоположна по направлению реактивной мощности, идущей на создание магнитного поля. Поэтому емкостный ток и емкостная мощность считаются условно отрицательными по отношению к току намагничивания и мощности намагничивания, условно принятыми положительными.

Таким образом, численно равные реактивные мощности емкости и намагничивания взаимно «уничтожаются» (QC – QL = 0) и сеть разгружается от протекания реактивной составляющей тока нагрузки.

Принцип компенсации при помощи емкостного тока поясняет векторная диаграмма на рисунке 1.

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 22

Рисунок 1 – Принцип компенсации реактивного тока намагничивания[2]: а – схема до компенсации; б – схема с компенсацией

Емкость конденсатора С, подключенного параллельно нагрузке, содержащей R и L, подбирают такой, чтобы ток IC, проходящий через конденсатор, был по возможности близок по абсолютной величине к намагничивающему току IL, потребляемому индуктивностью L. Из векторной диаграммы видно, что подключение конденсатора С дало возможность уменьшить угол сдвига фаз между током и напряжением нагрузки с величины j1 до величины j2 и соответственно повысить коэффициент мощности нагрузки. Увеличивая емкость, можно полностью скомпенсировать реактивную мощность нагрузки, когда j = 0[2].

Компенсация реактивной мощности, как всякое важное техническое мероприятие, может применяться для нескольких различных целей. Во-первых, компенсация реактивной мощности необходима по условию баланса реактивной мощности. Во-вторых, установка компенсирующих устройств применяется для снижения потерь электрической энергии в сети. И, наконец, в-третьих, компенсирующие устройства применяются для регулирования напряжения.

Во всех случаях при применении компенсирующих устройств необходимо учитывать ограничения по следующим техническим и режимным требованиям:

1) необходимому резерву мощности в узлах нагрузки;

2) располагаемой реактивной мощности на шинах ее источника;

3) отклонениям напряжения;

4) пропускной способности электрических сетей.

Для уменьшения перетоков реактивной мощности по линиям и трансформаторам источники реактивной мощности должны размещаться вблизи мест ее потребления. При этом передающие элементы сети разгружаются по реактивной мощности, чем достигается снижение потерь активной мощности и напряжения.

Таким образом, вследствие применения компенсирующих устройств на подстанции при неизменной мощности нагрузки реактивные мощности и ток в линии уменьшаются – линия разгружается по реактивной мощности[20].

Уменьшение потребления реактивной мощности на предприятии достигается путем компенсации реактивной мощности как естественными мерами (сущность которых состоит в ограничении влияния приемника на питающую сеть путем воздействия на сам приемник), так и за счет специальных компенсирующих устройств (реактивной мощности) в соответствующих точках системы электроснабжения.

Мероприятия, проводимые по компенсации реактивной мощности эксплуатируемых или проектируемых электроустановок потребителей, могут быть разделены на следующие три группы:

1) не требующие применения компенсирующих устройств;

2) связанные с применением компенсирующих устройств;

3) допускаемые в виде исключения.

Мероприятия первой группы направлены на снижение потребления реактивной мощности и должны рассматриваться в первую очередь, поскольку для их осуществления, как правило, не требуется значительных капитальных затрат.

Последние два мероприятия должны обосновываться технико-экономическими расчетами и применяться при согласовании с энергосистемой.

Мероприятия, не требующие применения компенсирующих устройств:

1) упорядочение технологического процесса, ведущее к улучшению энергетического режима оборудования, а следовательно, и к повышению коэффициента мощности;

2) переключение статорных обмоток асинхронных двигателей напряжением до 1000 В с треугольника на звезду, если их загрузка составляет менее 40%;

3) устранение режима работы асинхронных двигателей без нагрузки (холостого хода) путем установки ограничителей холостого хода, когда продолжительность межоперационного периода превышает 10 мин;

4) замена, перестановка и отключение трансформаторов, загружаемых в среднем менее чем на 30% от их номинальной мощности;

5) замена мало загруженных двигателей двигателями меньшей мощности при условии, что изъятие избыточной мощности влечет за собой уменьшение суммарных потерь активной энергии в энергосистеме и двигателе;

6) замена асинхронных двигателей синхронными двигателями той же мощности, где это возможно по технико-экономическим соображениям;

7) применение синхронных двигателей для всех новых установок электропривода, где это приемлемо по технико-экономическим соображениям;

8) регулирование напряжения, подводимого к электродвигателю при тиристорном управлении;

9) повышение качества ремонта двигателей с сохранением их номинальных данных;

10) применение преобразователей с большим числом фаз выпрямления;

11) применение поочередного и несимметричного управления работой преобразователей;

12) применение специальных преобразовательных систем с искусственной коммутацией вентилей (такие системы характеризуются сниженным потреблением реактивной мощности), а также систем с ограниченным содержанием высших гармоник в токе питающей сети.

Мероприятия, связанные с применением компенсирующих устройств:

1) установка статических конденсаторов;

2) использование синхронных двигателей в качестве компенсаторов;

3) применение статических источников реактивной мощности;

4) применение систем компенсации, состоящих из нескольких перечисленных устройств, работающих параллельно.

Применению устройств компенсации реактивной мощности должен предшествовать тщательный технико-экономический анализ в связи с высокой стоимостью и достаточной сложностью этих устройств.[4].

Компенсирующие устройства в зависимости от места их расположения в разветвленной электроэнергетической системе подразделяются на следующие виды: индивидуальные, групповые, централизованные компенсаторы. На рисунке 2 показаны различные схемы расположения компенсирующих устройств в электроэнергетической системе.

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 25

Рисунок 2 – Схемы подсоединения компенсирующих устройств:

а – индивидуальная компенсация; б – групповая компенсация; в – централизованная компенсация[17]

Индивидуальные компенсаторы – устройства, работающие непосредственно с приемником, потребляющим из питающей сети реактивную мощность. При полной компенсации приемник и устройство компенсации представляют для питающей сети устройства, потребляющие только активную мощность. Однако при выключенном потребителе компенсирующие устройства также не используются, что является главным недостатком индивидуальной компенсации. Такой вид компенсации лучше всего применять для компенсации мощности искажения приемников с нелинейными характеристиками.

Групповая и централизованная компенсация позволяет использовать устройства независимо от работы отдельных потребителей. Для реализации компенсации этого вида требуется дополнительная аппаратура – коммутационная и защитная; кроме того, компенсирующие устройства должны обеспечивать достаточный диапазон регулирования потребляемой мощности. Диапазон изменения мощности, потребляемой компенсирующими устройствами, должен быть определен на основе анализа суточной потребности в реактивной мощности для данной группы потребителей. Как правило, для группы потребителей характерно частое изменение нагрузки, что требует применения компенсирующих устройств с автоматическим регулированием мощности, отдаваемой компенсатором.

При непрерывном развитии электроэнергетических систем и наметившейся тенденции к созданию все более крупных энергоблоков значение централизованной компенсации снижается. При централизованной компенсации в крупных энергосистемах не обеспечивается компенсация во всех точках системы, особенно при размещении нелинейных нагрузок на большом расстоянии от электростанций и подстанций, причем, чем больше расстояние, тем больше потери в сети. Поэтому в настоящее время все чаще создают групповые компенсаторы, а для нелинейной нагрузки большой мощности – индивидуальные компенсаторы.

Важным моментом является соответствующее расположение компенсатора, и в особенности выбор мест подсоединения схем измерения. Компенсатор целесообразно располагать так, чтобы имелась возможность стабилизации реактивной мощности в точке подключения преобразователя. В этом случае достигается ограничение колебания напряжения в энергосистеме при изменении условий работы подключенных потребителей[17].

Дата добавления: 2015-06-28 ; Просмотров: 4345 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

http://studopedia.su/19_69356_printsipi-kompensatsii-reaktivnoy-moshchnosti.html

Подбор мощности устройства компенсации реактивной мощности.

Как выбрать устройство компенсации реактивной мощности. Расчет мощности конденсаторных установок

На нашем сайте представлены устройства компенсации реактивной мощности собственного производства мощностью от 12,6кВар до 1050кВар, конденсаторные установки УКРМ Varset Schneider Electric и АУКРМ Alpimatic Legrand

При подборе конденсаторной установки УКМ 58 необходимо определить общую суммарную мощность устройства КРМ для Вашей электросети.

Сумарная мощность установки обозначим Q

Q= Pхk

Здесь Р – потребляемая активная мощность в цепи.

где k – коэффициент, получаемый из таблицы в соответствии со значениями коэффициентов мощности cos(ф1)

P и K берется из данных по Вашей электросети.

Q можно взять с небольшим запасом.

Например

  • Активная мощность в сети 300 кВт.
  • Действующий cos(ф) = 0,7 до компенсации.
  • Требуемый cos(ф) = 0,96 .

По таблице 1, вычисляем коэффициент 1

Определяем из таблицы значение коэффициента k = 0,73.
Следовательно, требуемая мощность конденсаторной установки УКМ 58 Qc=0,73 x 300 = 219кВАр.

При расчете следует учитывать, что обычно не рекомендуется компенсировать реактивную мощность полностью (до cos(ф)=1), так как при этом возможна перекомпенсация (за счет переменной величины активной мощности нагрузки и других случайных факторов). Обычно стараются достигнуть значения cos(ф) =0,90…0,95

Декущий (действующий)
cos (ф)

Требуемый (желаемый) cos (ф)

http://www.elektro-portal.com/article/show/podbor-mownosti-ustrojstva-kompensacii-reaktivnoj-mownosti

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности

Сие устройство явилось результатом работы дружного коллектива. Проект коммерческий, поэтому прошивку, схему и печатные платы не выкладываю.

Все началось с рекламы китайского «чудо устройства», которое позволяет экономить до 30% электроэнергии. Нам стало интересно, как это работает, и в один из дней на столе появилось это чудо инженерной мысли.

После разборки прибора все стало предельно понятно. В основе работы прибора лежит принцип компенсации реактивной мощности создаваемой индуктивной нагрузкой в сети.

Принцип работы подобных приборов прост и известен каждому электрику.

Потребляемая нагрузкой мощность в цепи переменного тока выражается формулой:

P=U*I*cosф , где U и I – действующие значения напряжения и тока, φ – угол сдвига фаз между ними.

При включении в сеть переменного тока приборов с чисто активной нагрузкой (лампы накаливания, обогреватели, утюги и т.д.) в цепи протекает ток, фаза которого совпадает с фазой напряжения (рисунок 1). При этом угол сдвига фаз = 0, и соответственно cosφ = 1.

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 27

Рисунок 1. Мощность в цепи переменного тока при включении активной нагрузки (U – напряжение, Iа – ток активной нагрузки, P – потребляемая мощность).

При включении в электрическую сеть, нагрузки с индуктивным сопротивлением (электродвигатели, трансформаторы электромагниты и т.д.) появляется фазовый сдвиг между током и напряжением, при этом ток отстает от напряжения на некоторый фазовый угол, и суммарная потребляемая мощность возрастает (рисунок 2). В сети, кроме совершающей полезную работу активной мощности протекает реактивная мощность, направленная только на создание магнитных полей в катушках и не совершающая полезной работы. Активная и реактивная мощности составляют полную мощность, при этом доля активной мощности по отношению к полной определяется косинусом угла сдвига фаз между током и напряжением – cosφ.

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 28

Рисунок 2. Мощность в цепи переменного тока при включении индуктивной нагрузки (U – напряжение, I L – ток индуктивной нагрузки, P – потребляемая мощность).

Уменьшить потери («скомпенсировать» индуктивную реактивную мощность), возможно подключив в электросеть переменного тока другие фазосдвигающие элементы – конденсаторы. Конденсатор сдвигает фазу тока в обратном направлении, то есть в цепи переменного тока с емкостной нагрузкой ток опережает напряжение (рисунок 3).

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 29

Рисунок 3. Мощность в цепи переменного тока при включенной емкостной нагрузке ( U – напряжение, IC – ток при подключенной емкостной нагрузке, P – потребляемая мощность).

Для полной компенсации реактивной составляющей необходимо, чтобы соблюдалось условие XL = XC , то есть индуктивное сопротивление катушки должно равняться емкостному сопротивлению конденсатора (рисунок 4).

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 30

Рисунок 4. Мощность в цепи переменного тока при включенной индуктивной и емкостной нагрузке ( U – напряжение, IL – ток при подключенной индуктивной нагрузке, IC – ток при подключенной емкостной нагрузке, Iрез – результирующий ток нагрузки, P – потребляемая мощность).

На промышленных предприятиях для компенсации реактивной составляющей применяют мощные компенсирующие конденсаторные установки .

С физикой работы вроде разобрались, теперь давайте посмотрим на реальное устройство. Разобрав «китайское чудо» внутри находим следующую схему:

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 31

· предохранитель F 1 – 0,3 грн.;

· конденсатор С1 – 10 грн.;

· варистор R 2 – 0,55 гнр.;

следующий узел вообще не имеет смысла и нужен только для того, чтобы при включении горели светодиодики;

· конденсатор С2 – 0,45 грн.;

· диодный мост – 4х0,15 грн.;

· конденсатор С3 – 0,3 грн.;

· светодиоды LED 1, LED 2 – 2х0,2 грн. (для чего их два – непонятно…);

Смотрим стоимость китайского устройства в интернет магазинах тут или тут…

Для тех, кто хочет экономить данным образом, предлагаю сходить на рынок и купить обычный бумажный конденсатор МБМ, емкостью 4-6 мкФ, рассчитанный на напряжение не ниже 600В. Обойдется он Вам в 5 — 10грн

Возвращаясь к физике процесса, повторюсь, что реальная экономия будет только при условии, когда XL = XC .

НО! Допустим, что у пылесоса XL = 600 Ом, а cosφ = 0,92, у холодильника XL = 500 Ом, а cosφ = 0,90, у кондиционера производства СССР XL = 270 Ом, а cosφ = 0,87. То есть, получается, что для различных потребителей нужно подключать различные конденсаторы.

Допустим, что при включении холодильника, при подключенном конденсаторе возникает ситуация, когда XL = XC и достигается максимальная экономия. Тогда при включении кондиционера XL > XC и емкости конденсатора не будет хватать для полной компенсации реактивной составляющей. При включении пылесоса XL XC и емкость конденсатора будет избыточной. То есть нагрузка будет иметь емкостной характер, и в цепи будет протекать реактивная мощность вызванная «компенсирующим» конденсатором.

Посчитаем время работы электроприборов:

· кондиционер – 10 минут, через 10 минут; за час 30 минут, за сутки – 12 часов;

· холодильник – 5 минут, через 15; за час 15 минут; за сутки – 6 часов;

· пылесос – 2 раза в неделю по 15 минут;

Все остальное время электроприборы выключены, но «китайское чудо» продолжает работать и продолжает создавать в сети реактивную мощность с емкостной составляющей.

Получается, что данный прибор не экономит, а наоборот потребляет дополнительную электроэнергию.

Ну и еще один немаловажный момент, о котором молчат «продаватели» данного девайса.

ВНИМАНИЕ! При работе устройства со старым электромеханическим счетчиком экономия электроэнергии = 0! Эти счетчики не учитывают реактивную составляющую…

Реактивную составляющую мощности учиты­вают только электронные счетчики, например типов Меркурий 230, ПСЧ-3АР , ПСЧ-3ТМ , ПСЧ-4ТМ , СЕ302, СЕ304, СЭБ-1TM, СЭТ3, СЭТ-4TM , ЦЭ6811, ЦЭ6812, ЦЭ6850М, и т.д.

ХВАЛИМ «СВОЕ БОЛОТО».

Решив разработать действительно работающее устройство, мы ставили перед собой следующие задачи:

· разработать устройство для бытовых целей (квартиры, магазины, кафе, автозаправки);

· разработать устройство динамической компенсации реактивной мощности;

· разработать устройство с высокой надежностью;

· разработать устройство с большой нагрузочной способностью;

· разработать устройство с минимальными размерами корпуса.

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 32

В основе работы устройства лежит тот же принцип компенсации реактивной мощности созданной индуктивной нагрузкой с помощью подключения параллельно нагрузке конденсаторов. Собрано устройство на микроконтроллере AVR . Поскольку для компенсации реактивной мощности требуется измерить cosφ , устройство подключается в разрыв цепи, сразу после счетчика или в разрыв ветви цепи (при большом количестве потребителей или большой потребляемой мощности).

Блок схема устройства показана на рисунке 5.

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 33

Рисунок 5. Блок-схема динамического компенсатора мощности.

Микроконтроллер получает данные датчиков тока ( DI ) и напряжения ( DU ), и вычисляет реальный cosφ . В зависимости от вычисленного значения микроконтроллер ( MCU ) через ключи (К1-К n ) подключает конденсатор (С1-С n ) определенной емкости параллельно нагрузке. Уровень скомпенсированной реактивной мощности выводится на линейку светодиодов ( LED ).

При чисто активной нагрузке (лампы накаливания, нагревательные элементы) и при отсутствии нагрузки (выключены все потребители) и при появлении реактивной мощности вызванной емкостной составляющей в нагрузке (импульсные блоки питания ПК и электронной аппаратуры), устройство либо снижает емкость конденсатора подключенных параллельно нагрузке, либо полностью их отключает. Таким образом достигается максимальная динамическая компенсация реактивной мощности, вызванной использованием приборов и индуктивной нагрузкой.

Электрическая схема прибора защищена плавким предохранителем. В случае выхода прибора из строя, вся проводка останется подключенной к электросети. Корпус прибора выполнен из негорючего ABS пластика. В качестве датчика тока применен не интегральный цифровой датчик, а трансформатор тока. «Проходной» провод выполнен из медного одножильного кабеля сечением 6мм 2 . Для защиты электросети и самого прибора от резких бросков напряжения применен мощный варистор.

Устройство выполнено в корпусе размерами 106х90х55мм и предназначено для установки на DIN -рейку.

ВНИМАНИЕ! Повторюсь еще раз для тех, кто читал невнимательно.

Устройство не экономит электроэнергию при работе обычных ламп накаливания, утюгов, ТЭНов, анодных котлов или бойлеров. Если у Вас установлен электромеханический счетчик старого образца, прибор не даст реальной экономии.

http://www.sites.google.com/site/alshibko/proekty/proekty-po-elektronike/dinamiceskij-kompensator-mosnosti

Рекомендации по выбору компенсирующего устройства

Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 34

Основные данные, определяющие тип конденсаторной установки — это её номинальное напряжение, номинальная реактивная мощность, шаг регулирования и климатическое исполнение. Вместе с тем для правильного выбора компенсирующего устройства необходимо учитывать и некоторые нюансы, такие как величина и продолжительность отклонений напряжения в сети от номинального, уровень гармоник, периодичность и амплитуда изменения нагрузок в сети, ограничения по габаритам помещения и т.д. В случае отсутствия в Вашем распоряжении этих данных мы готовы предложить услугу по мониторингу электросети с целью подбора наиболее подходящей конденсаторной установки (замеры). Подробнее о замерах здесь.

Для определения реактивной мощности как низковольтной УКРМ-0.4, так и высоковольтной конденсаторной установки УКРМ, Вы можете воспользоваться специальной таблицей, расположенной здесь.

Все вопросы, ответы на которые помогут с выбором устройства компенсации реактивной мощности низкого напряжения (до 1000 В), находятся в опросном листе, расположенном здесь.

Существуют два вида компенсации реактивной мощности, которые также нужно учитывать при выборе такого оборудования, как конденсаторная установка:

  • Индивидуальная компенсация. Число конденсаторных батарей равно числу нагрузок (каждый конденсатор находится у соответствующей нагрузки). Индивидуальная компенсация подходит только для постоянных нагрузок, то есть там, где изменение номиналов подключенных батарей не требуется.

    Централизованная компенсация. Для выполнения используется регулируемая конденсаторная установка УКРМ-0.4 кВ или УКМ58, подключенная к распределительному щиту. Данная компенсация используется в системах с большим количеством нагрузок, которые имеют большой разброс коэффициента мощности по времени. Конденсаторная установка УКМ 58 оснащается автоматическим регулятором реактивной мощности, предохранителями, контакторами и другой автоматикой. Контроллер подключает необходимые конденсаторные батареи в зависимости от текущего состояния сети.

    Отдельно обращаем Ваше внимание на необходимость учитывать наличие гармоник в сети при выборе конденсаторных установок крм.Помимо проблемы компенсации реактивной мощности существует и другой важнейший показатель качества электрической энергии – это уровень гармонических искажений или высших гармоник в сети. Гармоники могут вызвать резонанс («раскачивание» тока и напряжения на вводе электропитания, подобно механическому маятнику), в результате чего кратковременно напряжение в сети на отдельных ее участках может становиться в несколько раз выше номинального. Высшие гармоники возникают в результате присутствия в сети мощного нелинейного оборудования (например, частотных приводов) и определяются степенью искажения формы синусоиды тока или напряжения.

    Высокий уровень гармонических искажений может вывести из строя даже самые надежные конденсаторы и, соответственно, компенсатор в целом.

    Как собрать устройство компенсации реактивной мощности - картинка 35

    В сетях с гармониками применяются конденсаторные установки с защитными дросселями. Помимо стандартной микропроцессорной (программной) защиты и датчиков перегрузки, в них имеются специальные антирезонансные дроссели на каждую ступень. Однако, если Ваша цель — не только компенсация реактивной мощности, но и устранение гармоник из сети, Вам необходимо использовать фильтры гармоник. Принцип их действия основан либо на создании в цепи контура, поглощающего наиболее опасные гармоники (пассивные фильтры), либо на генерации гармоник в противофазе (активные фильтры).

    Для выбора оптимального шага регулирования конеднсаторной установки необходимо обратить внимание на частоту и величину изменения нагрузки в сети в течение суток. Как правило, для низковольтных установок применяются шаги от 5 до 50 квар. По «высокой» же стороне амплитуда колебаний нагрузки (и потребления реактивной мощности) выше и маломощные шаги экономически нецелесообразны. Поэтому в высоковольтных системах компенсации реактивной мощности наиболее применимы шаги регулирования мощностью от 50-ти квар и выше.

    http://slavenergo.ru/ukrm

    Литература

    1. Витрук, Н.В. Общая теория юридической ответственности / Н.В. Витрук. — М.: Норма, 2017. — 391 c.
    2. Теория государства и права. — М.: КноРус, 2009. — 384 c.
    3. Кабинет информатики. Методическое пособие / И.В. Роберт и др. — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2016. — 126 c.
    4. Жалинский, А. Э. Введение в специальность «Юриспруденция». Профессиональная деятельность юриста. Учебник / А.Э. Жалинский. — М.: Проспект, 2015. — 362 c.
    5. Матузов, Н. И. Теория государства и права / Н.И. Матузов, А.В. Малько. — М.: Дело, 2013. — 528 c.

    Добавить комментарий

    Мы в соцсетях

    Подписывайтесь на наши группы в социальных сетях