|
неділя, 23.01.2011
Принцип работы энергосберегающих контроллеров основан на компенсации реактивной энергии. Здесь мы рассмотрим такие вопросы: 1.Общие сведения. 2.Для чего необходима компенсация. 3.Где необходима компенсация. 4.Как компенсировать. 1.Общие сведения. В электрических цепях, содержащих комбинированные сопротивления (нагрузку), в частности, активную (лампы накаливания, электронагреватель и др.) и индуктивную (электродвигатели, распределительные трансформаторы, сварочное оборудование, люминесцентные лампы и др.) составляющие, общую мощность, забираемую от сети, можно выразить следующей векторной диаграммой:
Отставание тока по фазе от напряжения в индуктивных элементах обуславливает интервалы времени (см. рис.), когда напряжение и ток имеют противоположные знаки: напряжение положительно, а ток отрицателен и наоборот. В эти моменты мощность не потребляется нагрузкой, а подается обратно по сети в сторону генератора. При этом электроэнергия, запасаемая в каждом индуктивном элементе, распространяется по сети, не рассеиваясь в активных элементах, а совершая колебательные движения (от нагрузки к генератору и обратно). Соответствующую мощность называют реактивной.
Полная мощность складывается из активной мощности, совершающей полезную работу, и реактивной мощности, расходуемой на создание магнитных полей и создающей дополнительную нагрузку на силовые линии питания. Соотношение между полной и активной мощностью, выраженное через косинус угла между их векторами, называется коэффициентом (фактором) мощности. Активная энергия преобразуется в полезную – механическую, тепловую и др. энергии. Реактивная энергия не связана с выполнением полезной работы, однако она необходима для создания электромагнитного поля, наличие которого является необходимым условием для работы электродвигателей и трансформаторов. Потребление реактивной мощности от энергоснабжающей организации нецелесообразно, так как приводит к увеличению мощности генераторов, трансформаторов, сечения подводящих кабелей (снижение пропускной способности), а так же повышению активных потерь и падению напряжения (из-за увеличения реактивной составляющей тока питающей сети). Поэтому реактивную мощность необходимо получать (генерировать) непосредственно у потребителя. Для снижения доли реактивного тока в системе «генератор-нагрузка» параллельно нагрузке подключают компенсаторы . Реактивная мощность при этом уже не перемещается между генератором и нагрузкой, а совершает локальные колебания между реактивными элементами – индуктивными обмотками нагрузки и компенсатором. Такая компенсация реактивной мощности (снижение индуктивного тока в системе «генератор-нагрузка») позволяет, в частности, передать в нагрузку бОльшую активную мощность при той же номинальной полной мощности генератора. 2.Для чего необходима компенсация. Основной нагрузкой в промышленных электросетях являются асинхронные электродвигатели и распределительные трансформаторы. Эта индуктивная нагрузка в процессе работы является источником реактивной электроэнергии (реактивной мощности), которая совершает колебательные движения между нагрузкой и источником (генератором), не связана с выполнением полезной работы, а расходуется на создание электромагнитных полей и создает дополнительную нагрузку на силовые линии питания. Соответственно все оборудование питания сети, передачи и распределения энергии должны быть рассчитаны на бОльшие нагрузки. Кроме того, в результате больших нагрузок срок эксплуатации этого оборудования может соответственно снизиться. Дальнейшим фактором повышения затрат является возникающая из-за повышенного значения общего тока теплоотдача в кабелях и других распределительных устройствах, в трансформаторах и генераторах. Таким образом, наличие реактивной мощности является паразитным фактором, неблагоприятным для сети в целом. В результате этого:
Все сказанное выше является основной причиной того, что предприятия электроснабжения требуют от потребителей снижения доли реактивной мощности в сети. Решением данной проблемы является компенсация реактивной мощности – важное и необходимое условие экономичного и надежного функционирования системы электроснабжения предприятия. Правильная компенсация реактивной мощности позволяет:
Кроме того, в существующих сетях
а во вновь создаваемых сетях - уменьшить мощность подстанций и сечения кабельных линий, что снизит их стоимость. 3.Где необходима компенсация реактивной мощности. Одним из основных направлений сокращения потерь электроэнергии и повышения эффективности электроустановок промышленных предприятий является компенсация реактивной мощности с одновременным повышением качества электроэнергии непосредственно в сетях предприятий. Чем ниже коэффициент мощности cos(Ф) при одной и той же активной нагрузке электроприемников, тем больше потери мощности и падение напряжения в элементах систем электроснабжения. Поэтому следует всегда стремиться к получению наибольшего значения коэффициента мощности. Для решения этой задачи применяются компенсирующие устройства. Применение установок позволяет исключить оплату за потребление из сети и генерацию в сеть реактивной мощности, при этом суммы платежа за потребляемую энергию, определяемые тарифами энергосистемы, значительно сокращаются. Применение установок эффективно на предприятиях, где используются станки, компрессоры, насосы, сварочные трансформаторы, электропечи, электролизные установки и прочие потребители энергии с резкопеременной нагрузкой, то есть на производствах металлургической, горнодобывающей, пищевой промышленности, в машиностроении, деревообработке и производстве стройматериалов – то есть везде, где из-за специфики производственных и технологических процессов значение cos(ф) колеблется от 0,5 до 0,8. Применение установок компенсации реактивной мощности необходимо на предприятих, использующих:
Применение установок компенсации реактивной мощности эффективно в производствах:
4.Как компенсировать. Уровень реактивной мощности двигателей, генераторов и сети предприятия в целом характеризуется коэффициентом мощности потребителя, который определяется как отношение потребляемой активной мощности к полной, действительно взятой из сети, то есть cos(ф) = P/S. Чем ближе значение cos(ф) к единице, тем меньше доля взятой из сети реактивной мощности. Например, cos(ф) асинхронных двигателей составляет примерно 0,7; cos(ф) электродуговых печей и сварочных трансформаторов - примерно 0,4; cos(ф) станков и машин не более 0,5 и т.д., поэтому полное использование мощностей сети возможно только при компенсации реактивной составляющей мощности. Примечание: Следует отметить, 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. Компенсировать реактивную мощность возможно синхронными компенсаторами, синхронными двигателями, косинусными конденсаторами (конденсаторными установками). В настоящее время для компенсации реактивной мощности широкое применение получили энергосберегающие контроллеры, обладающие рядом преимуществ перед другими устройствами компенсации реактивной мощности:
Выбор оборудования для компенсации реактивной мощности зависит от типа подключенного к сети оборудования. Компенсация реактивной мощности может быть индивидуальной (местной) и централизованной (общей). В первом случае параллельно нагрузке подключают один или несколько модулей, во втором – некоторое количество модулей подключается к главному распределительному щиту. Индивидуальная компенсация – самый простой и наиболее дешевый способ компенсации реактивной мощности. Число конденсаторов (конденсаторных батарей) соответствует числу нагрузок и каждый конденсатор расположен непосредственно у соответствующей нагрузки (рядом с двигателем и т. п.). Такая компенсация хороша только для постоянных нагрузок (например, один или несколько асинхронных двигателей с постоянной скоростью вращения вала), то есть там, где реактивная мощность каждой из нагрузок (во включенном состоянии нагрузок) с течением времени меняется незначительно и для ее компенсации не требуется изменения номиналов подключенных кодненсаторных батарей. Поэтому индивидуальная компенсация ввиду неизменного уровня реактивной мощности нагрузки и соответствующей реактивной мощности компенсаторов называется также нерегулируемой. Централизованная компенсация – компенсация реактивной мощности с помощью одного модуля, подключенной к главному распределительному щиту. Применяется в системах с большим количеством потребителей (нагрузок), имеющих большой разброс коэффициента мощности в течение суток, то есть для переменной нагрузки (например, несколько двигателей, размещенных на одном предприятии и подключаемых попеременно). В таких системах индивидуальная компенсация неприемлема, так как, во-первых, становится слишком дорогостоящей и, во-вторых, возникает вероятность перекомпенсации (появление в сети перенапряжения). В случае централизованной компенсации модуль оснащается специализированным контроллером (автоматическим регулятором реактивной мощности) и коммутационно-защитной аппаратурой (контакторами и предохранителями). При отклонении значения cos? от заданного значения контроллер подключает или отключает определенные блоки модуля (компенсация осуществляется ступенчато). Таким образом, контроль осуществляется автоматически, а мощность подключенных блоков соответствует потребляемой в данный конкретных момент времени реактивной мощности, что исключает генерацию реактивной мощности в сеть и появление в сети перенапряжения. Статический преобразователь (модуль) — это электронное устройство, которое включает такие элементы:
Приборы есть в наличии. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ КОНТРОЛЛЕРЫ (Израиль) Для контактов: Тел. +38(093) 463-00-56; +38(097) 418-2679 e-mail: prototip919@gmail.com |
|
|
||||
