Какие способы повышения коэффициента мощности применяются в промышленности

Коэффициент мощности

Постараемся дать простое объяснение того, что такое коэффициент мощности, и ответить на наиболее часто встречающиеся вопросы:

1) что такое коэффициент мощности?

2) каковы причины низкого коэффициента мощности?

3) почему следует повышать коэффициент мощности?

4) каким образом можно скорректировать (повысить) коэффициент мощности?

5) когда окупаются инвестиции в коррекцию коэффициента мощности?

6) что делать дальше?

Что такое коэффициент мощности?

Чтобы лучше уяснить, что такое коэффициент мощности, нужно начать с нескольких основных понятий:

Активная мощность (кВт), также называемая полезной мощностью или действующей мощностью. Это мощность, которая реально приводит в действие оборудование и выполняет полезную работу.

Реактивная мощность (квар). Это мощность, необходимая устройствам, принцип действия которых основан на использовании электромагнитного поля (трансформаторов, электродвигателей, реле) для вырабатывания магнитного потока.

Полная мощность (кВА). Это векторная сумма активной и реактивной мощностей.

Рассмотрим простую аналогию, чтобы лучше уяснить эти понятия.

Допустим, вы находитесь на стадионе в жаркий день и заказываете кружку своего любимого пива. Та часть вашей порции, которая утоляет жажду, представляет активную мощность (рис. 1).

Увы, жизнь несовершенна. Вместе с этим вы получаете и пену. И давайте посмотрим правде в глаза – пена нисколько не утоляет жажду. Эта пена представляет реактивную мощность. Общее содержимое кружки является суммой активной мощности (пива), кВт, и реактивной мощности (пены), квар.

Теперь, после того как мы разобрались с основными понятиями, можно перейти к коэффициенту мощности.

Коэффициент мощности (КМ) – это отношение активной мощности к полной мощности:

КМ = кВт/(кВт + квар)

Если вернуться к нашей аналогии с кружкой пива, коэффициент мощности представляет собой отношение количества пива (кВт) к общему содержимому кружки, то есть к количеству пива с пеной (кВА).

КМ = кВт/(кВт + квар) = пиво/(пиво + пена)

Таким образом, при данной полной мощности:

· чем больше пены (чем выше процент реактивной мощности), тем меньше отношение активной мощности (пиво) к полной мощности (пиво с пеной) и тем меньше коэффициент мощности;

· чем меньше пены (чем ниже процент реактивной мощности), тем выше отношение активной мощности (пиво) к полной мощности (пиво с пеной). Если пена (реактивная мощность) приближается к нулю, коэффициент мощности приближается к единице.

Наша аналогия с пивной кружкой немного упрощена. В реальности необходимо определять векторную сумму реактивной и активной мощностей. Поэтому следующим шагом будет рассмотрение угла между этими векторами.

Рассмотрим другую аналогию.

Человек тянет тяжёлый груз (рис. 2). Мощность, которую он прикладывает в прямом направлении, то есть в том направлении, куда он хочет доставить груз, — это активная мощность (кВт).

К сожалению, человек не может тянуть груз строго горизонтально (он получит сильные боли в спине), поэтому высота его плеч добавляет некоторое количество реактивной мощности (квар).

Полная мощность, прикладываемая человеком (кВА), – это векторная сумма реактивной и активной мощностей.

Соотношение между активной, реактивной и полной мощностями, а также определение коэффициента мощности иллюстрируются треугольником мощностей, изображённым на рис. 3.

КМ = кВт/кВА = cosθ

кВА = кВт 2 + квар 2 = V х I х.

Заметим, что в мире нашей мечты по аналогии с кружкой пива:

• реактивная мощность должна быть очень мала (количество пены стремится к нулю);
• активная мощность и полная мощность должны быть почти равны друг другу

(больше пива, меньше пены).

Аналогично в идеальном мире по аналогии с человеком, который тащит груз:

• реактивная мощность очень мала (стремится к нулю);
• активная мощность и полная мощность почти равны друг другу (человеку не нужно
• тратить энергию на усилие, направленное вдоль его тела);
• угол θ между векторами активной и полной мощности стремится к нулю;
• cosθ стремится к единице;
• коэффициент мощности стремится к единице.

Поэтому чтобы иметь эффективную систему (будь то кружка пива или человек, который тащит тяжёлый груз), мы должны иметь коэффициент мощности, как можно более близкий к 1,0.

Однако бывает, что система распределения электроэнергии имеет коэффициент мощности гораздо меньше 1,0. Далее мы увидим, к чему это приводит.

Каковы причины низкого коэффициента мощности?

Так как коэффициент мощности является отношением активной мощности к полной мощности, легко понять, что к низкому коэффициенту мощности приводит ситуация, когда активная мощность невелика по сравнению с полной мощностью. Вспоминая нашу аналогию с пивной кружкой, можем сказать, что это бывает, когда уровень реактивной мощности (пены, плеч работника) велик.

Что приводит к большой величине реактивной мощности?

Индуктивные нагрузки, которые являются причиной возникновения реактивной мощности, включают в себя:

• трансформаторы,
• асинхронные электродвигатели,
• асинхронные генераторы (ветряные электрогенераторы),
• системы освещения на разрядных лампах высокой интенсивности.

Такие индуктивные нагрузки потребляют основную часть мощности в производственных комплексах.

Реактивная мощность (квар), необходимая реактивным нагрузкам, увеличивает количество полной мощности (кВА) в системе распределения энергии (рис. 4). Это увеличение реактивной и полной мощности приводит к увеличению угла θ между активной и полной мощностью. Напомним, что cosθ (или коэффициент мощности) приувеличении θ уменьшается.

Таким образом, причиной низкого коэффициента мощности являются индуктивные нагрузки с большой реактивной мощностью.

Почему следует повышать коэффициент мощности?

Есть несколько причин для увеличения коэффициента мощности. Вот некоторые преимущества, которые можно получить при улучшении коэффициента мощности.

1.Снижение платы поставщику электроэнергиив связи со следующими факторами:

a) Уменьшение величины максимальной мощности, предъявляемой к оплате.

Напомним, что причиной низкого коэффициента мощности являются индуктивные нагрузки, которым нужна реактивная мощность. Увеличение реактивной мощности приводит к увеличению полной мощности, потребляемой от поставщика электроэнергии.

Таким образом, низкий коэффициент мощности предприятия вынуждает поставщика увеличивать мощность генерации и пропускную способность линии, чтобы справиться с дополнительным потреблением.

При увеличении коэффициента мощности используется меньше реактивной мощности. Это приводит к уменьшению активной мощности, то есть к снижению платы поставщику.

б) Исключение штрафа за коэффициент мощности.

Поставщики электроэнергии обычно выставляют дополнительный счёт потребителям, если их коэффициент мощности меньше 0,95 (если коэффициент мощности потребителя падает ниже 0,85, некоторые поставщики не гарантируют энергоснабжение). Таким образом, при увеличении коэффициента мощности можно избежать повышенных расходов на электроэнергию.

2.Увеличение пропускной способности системы энергоснабжения и уменьшение потерь электроэнергии

При добавлении в систему конденсаторов (являющихся источниками реактивной мощности) увеличивается коэффициент мощности и улучшается пропускная способность системы для активной мощности.

К примеру, трансформатор 1000 кВА с коэффициентом мощности 80% выдаёт мощность 800 кВт (600 квар):

1000 кВА =

Отсюда реактивная мощность – 600 квар.

При увеличении коэффициента мощности до 90% можно получить более высокую активную мощность при той же величине полной мощности:

1000 кВА =

Отсюда реактивная мощность – 436 квар.

Активная мощность системы увеличивается до 900 кВт, при этом потребляемая от поставщика реактивная мощность составляет только 436 квар.

Нескорректированный коэффициент мощности приводит к потерям мощности системы распределения электроэнергии. При увеличении коэффициента мощности эти потери уменьшаются. В связи с продолжающимся ростом стоимости энергии повышение энергоэффективности предприятия имеет очень большое значение. При уменьшении потерь в системе появляется возможность подключения к ней дополнительной нагрузки.

3. Увеличение уровня напряжения в энергосистеме, уменьшение нагрева и более эффективная работа электродвигателей

Как уже говорилось, нескорректированный коэффициент мощности приводит к потерям мощности в системе распределения электроэнергии. При этом может снижаться уровень напряжения. Чрезмерное падение напряжения может стать причиной перегрева и преждевременного выхода из строя электродвигателей и других индуктивных устройств.

Поэтому при увеличении коэффициента мощности падение напряжения на фидерных кабелях и связанные с этим проблемы минимизируются. Двигатели будут меньше нагреваться и работать более эффективно, также несколько увеличатся их мощность и пусковой момент.

Как можно скорректировать (улучшить) коэффициент мощности?

Как упоминалось выше, источники реактивной мощности (индуктивные нагрузки) уменьшают коэффициент мощности. К таким нагрузкам относятся:

• трансформаторы
• асинхронные электродвигатели
• асинхронные генераторы (ветряные электрогенераторы)
• системы освещения на разрядных лампах высокой интенсивности.

Соответственно, потребители реактивной мощности увеличивают коэффициент мощности. К ним относятся:

• конденсаторы
• синхронные генераторы (энергоснабжения и аварийные)
• синхронные двигатели.

Поэтому нет ничего удивительного, что одним из методов увеличения коэффициента мощности является установка в систему конденсаторов. Этот и другие способы увеличения коэффициента мощности рассматриваются далее.

1. Установка конденсаторов (генераторов реактивной мощности).

При установке конденсаторов уменьшается величина реактивной мощности (пены из нашего примера), при этом увеличивается коэффициент мощности. На рис. 5 показан принцип действия этого метода.

Реактивная мощность (квар) индуктивных нагрузок всегда имеет сдвиг на 90º относительно активной мощности (кВт).

Индуктивность и ёмкость действуют со сдвигом на 180º относительно друг друга. Конденсаторы запасают реактивную энергию и затем её отдают со знаком, противоположным знаку реактивной энергии индуктивности. Наличие в цепи конденсатора и индуктивности приводит к постоянному поочерёдному перетеканию энергиимежду ними.

Поэтому, если схема сбалансирована, вся энергия, отдаваемая индуктивностью, поглощается конденсатором. Ниже приводится пример того, как конденсатор уменьшает влияние индуктивной нагрузки.

2. Минимизация работы двигателей на холостом ходу или с малой нагрузкой.

Мы уже говорили о том, что причиной низкого коэффициента мощности является наличие асинхронных двигателей. Но если говорить более конкретно, к низкому коэффициенту мощности приводит работа асинхронных двигателей с малой нагрузкой.

3. Недопущение работы оборудования при напряжении, превышающем его номинальное напряжение.

4. Замена стандартных двигателей по мере их выхода из строя на двигатели с повышенным кпд.

Даже у двигателей с повышенным кпд нагрузка сильно влияет на коэффициент мощности. Поэтому для реализации заложенного в его конструкцию высокого коэффициента мощности двигатель должен работать с нагрузкой, близкой к номинальной.

Когда окупаются инвестиции в коррекцию коэффициента мощности?

При установке конденсаторов на предприятии можно улучшить коэффициент мощности. Но установка конденсаторов стоит денег. Возникает вопрос: когда снижение платежей за электроэнергию окупит стоимость конденсаторов?

Можно провести расчёт окупаемости. В качестве примера рассмотрим часть энергосистемы предприятия, показанную на рис. 6. Коэффициент мощности составляет 0,65.

• нагрузка – 163 кВт;
• время работы — 730 часов в месяц;
• 480 В, 3 фазы;
• потери в системе — 5%;
• коэффициент мощности — 65%;

прейскурант тарифов на электроэнергию:

• тариф на электроэнергию — $4,08/кВт·ч;
• плата за мощность — $2,16/кВт;
• штраф за реактивную мощность — $0,15/квар.

Мы можем рассчитать общую величину ежемесячной платы за электроэнергию следующим образом.

Сначала рассчитаем плату за потреблённую энергию:

163 кВт х 730 ч/мес. х $4,08/кВт·ч = $4854,79/мес.

Затем определяем плату за мощность:

163 кВт х $2,16/кВт = $352,08/мес.

И, наконец, определяем штраф за реактивную мощность:

190 квар х 730 ч/мес. х $0,15/квар·ч = $208/мес.

Теперь предположим, что в систему установлена конденсаторная батарея (рис. 7). 190 квар конденсатора компенсируют 190 квар асинхронного двигателя икоэффициент мощности становится равным 1,0.

Параметры системы с конденсаторами:

• скорректированный КМ = 1,0

Можно рассчитать снижение потерь:

снижение потерь = 1- (0,65 2 / 1,00 2 ) = 0,58

Поэтому снижение потерь в системе составит:

снижение потерь в системе = 0,58 х 0,05 (потери) = 0,029

Уменьшение общей активной нагрузки составит:

163 кВт х 0,029 = 4,7 кВт

Теперь можно рассчитать экономию при оплате за потреблённую энергию:

4,7 кВт х 730 ч/мес. х $4,08/кВт·ч = $141,00/мес

Затем определяем экономию на плате за мощность:

4,7 кВт х $2,16/кВт = $10,15/мес

И, наконец, напомним, что штраф за реактивную мощность равен нулю.

Теперь определим срок окупаемости конденсаторной батареи.

• Стоимость конденсатора — $30,00/квар.

Месячная экономия составляет:

$ 141,00 – стоимость потреблённой энергии

$ 10,15 – плата за мощность

$ 208,00 – штраф за реактивную мощность

Время окупаемости затрат составляет:

$30,00/квар х 190 квар/$359/мес. = 16 мес.

Установка конденсаторов окупится через 16 месяцев.

Что делать дальше?

Нужно посмотреть какой коэффициент мощности на предприятии и что можно сделать, чтобы его улучшить.

«Хомов электро» может помочь в определении оптимального способа коррекции коэффициента мощности для вашего предприятия. Мы также можем помочь выбрать место установки и тип конденсаторов, устанавливаемых в системе энергоснабжения.

Вы всегда можете позвонить нам или отправить сообщение по факсу или электронной почте, а также обратиться через наш веб-сайт.

Мы всегда рады обсудить проблемы, связанные с конкретными условиями работы вашего предприятия.

Кафедра АППиЭ

_21. Николаева. Коэффициент мощности и способы его повышения

Автор Николаева Мария, Суббота, апреля 02, 2016, 06:38:59

Страницы 1
Страницы 1

• Кафедра АППиЭ
• ► КОНФЕРЕНЦИИ
• ► Дни науки АмГУ 2016 Секция Автоматика, управление и моделирование
• ► _21. Николаева. Коэффициент мощности и способы его повышения

• Помощь | Условия и правила | Вверх ▲

• SMF 2.1 Beta 2 © 2015, Simple Machines

Страница создана за 0.070 секунд с 22 запросами.

Улучшение коэффициента мощности потребителей: эффективные методы и рекомендации

Коэффициент мощности — это показатель эффективности работы вашего электрооборудования. Вероятно, вы сталкивались с проблемами, связанными с низким коэффициентом мощности, такими как высокие счета за электроэнергию и перегрузки электрической сети.

Значение коэффициента мощности можно повысить различными способами. В этой статье мы рассмотрим шесть эффективных методов, которые помогут вам улучшить коэффициент мощности вашего электрооборудования и сэкономить деньги.

Первый способ — установка компенсатора реактивной мощности. Компенсатор реактивной мощности позволяет уравнять активную и реактивную мощности, что приводит к улучшению коэффициента мощности и снижению потребляемой электроэнергии.

Второй способ — использование энергосберегающих ламп и светодиодных лампочек. Традиционные лампы нередко создают нежелательную реактивность, которая снижает коэффициент мощности. Замена таких ламп на энергосберегающие или светодиодные поможет увеличить эффективность вашего оборудования.

Третий способ — оптимизация использования электрооборудования. Избегайте многократного включения и выключения электроприборов, поскольку это может снижать коэффициент мощности. Старайтесь использовать оборудование эффективно и экономно, чтобы достичь лучших результатов.

Четвертый способ — проверка и замена устаревшего оборудования. Старое или неисправное электрооборудование может потреблять электроэнергию неэффективно и снижать коэффициент мощности. Регулярная проверка и замена устаревшей техники помогут поддерживать высокую энергоэффективность.

Пятый способ — правильная проводка и распределение нагрузки. Уверьтесь, что провода и розетки в вашем помещении соответствуют нормам безопасности и обеспечивают равномерное распределение нагрузки. Правильная проводка поможет избежать перегрузок и повысит коэффициент мощности вашего оборудования.

И, наконец, шестой способ — использование электронных стабилизаторов напряжения. Стабилизаторы напряжения регулируют входное напряжение и обеспечивают стабильное питание для вашего оборудования, предотвращая скачки напряжения, которые могут снижать коэффициент мощности.

Теперь, когда вы знакомы с различными способами повысить коэффициент мощности, можно приступить к их реализации. Помните: эффективное использование электрооборудования не только сэкономит вам деньги, но и улучшит работу всей электрической сети.

Чему служит коэффициент мощности?

Активная мощность — это электрическая мощность, которую действительно использует электрооборудование для выполнения работы. Она измеряется в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт).

Полная мощность — это комбинированная электрическая мощность, которую потребляет электрооборудование, включая активную мощность и реактивную мощность. Она также измеряется в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт).

Коэффициент мощности показывает, насколько эффективно электрооборудование использует потребляемую энергию. Высокий коэффициент мощности указывает на эффективное использование электрической энергии, в то время как низкий коэффициент мощности может указывать на потери энергии и неэффективное использование ресурсов.

Оптимизация коэффициента мощности имеет ряд преимуществ. Повышение коэффициента мощности может привести к снижению потребляемой энергии, улучшению эффективности системы электропитания, снижению нагрузки на сеть и устранению перегрузок. Это также способствует сокращению затрат на электроэнергию и снижению негативного влияния на окружающую среду.

Проблемы низкого коэффициента мощности

1. Увеличение потребляемой мощности. Когда коэффициент мощности низкий, для выполнения работы требуется больше энергии. Это приводит к увеличению потребляемой мощности и, как следствие, к более высоким счетам за электричество.

2. Перегрев оборудования. Низкий коэффициент мощности также может привести к перегреву электрооборудования. Потери в электрической системе вызывают потерю энергии в виде тепла, что может повлечь за собой повреждение оборудования.

3. Потери энергии в кабелях и трансформаторах. В электрической сети с низким коэффициентом мощности происходят дополнительные потери энергии. Кабели и трансформаторы становятся нагретыми и теряют энергию. Это приводит к снижению эффективности работы системы, а также может привести к их преждевременному выходу из строя.

4. Ограничение мощности. Когда коэффициент мощности низкий, основной источник электрической сети может ограничить мощность, выделяемую оборудованию. Это может ограничить возможности работы системы и вызвать простои и перерывы в производственном процессе.

5. Негативное воздействие на окружающую среду. Низкий коэффициент мощности приводит к повышенному потреблению электроэнергии, что может негативно сказываться на окружающей среде. Большой энергопотребление требует больше ресурсов и может приводить к негативным последствиям для экологии.

6. Непредвиденные сбои в работе оборудования. Высокие потери энергии и перегрузки в электрической системе могут вызывать непредвиденные сбои в работе оборудования. Это может привести к простоям и потерям производительности, а также повлечь за собой дополнительные расходы на ремонт и замену неисправного оборудования.

В целом, проблемы низкого коэффициента мощности нужно рассматривать серьезно и принимать меры для их устранения. Это позволит повысить эффективность работы электрооборудования, снизить расходы на электроэнергию и обеспечить более надежную и безопасную работу системы.

Потери энергии

При использовании электрооборудования происходят потери энергии, которые приводят к ухудшению коэффициента мощности. Эти потери могут быть вызваны различными факторами, такими как сопротивление проводов и соединений, реактивная мощность, сгущение магнитного поля и другие.

Сопротивление проводов и соединений является одним из основных источников потерь энергии. Большое сопротивление в системе электропитания может вызывать значительные потери мощности. Чтобы уменьшить сопротивление, необходимо использовать провода с большим сечением и качественные соединения.

Реактивная мощность также может приводить к потере энергии. Она возникает из-за несоответствия между напряжением и током в схеме электропитания. Для улучшения коэффициента мощности рекомендуется использовать компенсацию реактивной мощности с помощью конденсаторов или других устройств.

Сгущение магнитного поля также может привести к потерям энергии. Величина сгущения магнитного поля зависит от индуктивности оборудования. Чтобы уменьшить потери энергии, можно использовать фильтры или другие устройства, которые снижают индуктивность и, следовательно, сгущение магнитного поля.

Вышеупомянутые методы помогут снизить потери энергии и улучшить коэффициент мощности у вашего электрооборудования. Это приведет к улучшению энергоэффективности и экономии электроэнергии.

Выбор подходящего оборудования

При повышении коэффициента мощности своего электрооборудования важно выбрать подходящее оборудование, которое удовлетворит вашим потребностям. Рассмотрим несколько важных факторов, которые следует учитывать при выборе оборудования:

1. Размеры и вес: Обратите внимание на размеры и вес выбранного оборудования. Убедитесь, что оно соответствует доступному пространству и может быть безопасно установлено.
2. Энергоэффективность: При выборе оборудования следует обращать внимание на его энергоэффективность. Оптимальный вариант — оборудование, потребляющее минимальное количество энергии и обеспечивающее нужную мощность.
3. Надежность: Проверьте репутацию производителя и обратите внимание на отзывы пользователей о надежности выбранного оборудования. Это поможет вам сделать правильный выбор и избежать проблем в будущем.
4. Совместимость: Убедитесь, что выбранное оборудование совместимо с вашими существующими системами и оборудованием. Это позволит вам интегрировать новое оборудование без сложностей и проблем.
5. Гарантия и сервис: Проверьте, какие гарантии предоставляет производитель на выбранное оборудование. Также убедитесь, что доступен надежный сервисный центр, который сможет вам помочь в случае необходимости.
6. Бюджет: Наконец, учтите свой бюджет при выборе оборудования. Сравните цены различных производителей и выберите оптимальный вариант, который сочетает в себе качество и доступность.

Учитывая эти факторы, вы сможете выбрать подходящее оборудование, которое поможет вам повысить коэффициент мощности и оптимизировать работу вашей электроустановки.

Инверторные преобразователи

Основным преимуществом инверторных преобразователей является возможность регулирования коэффициента мощности в широком диапазоне, что позволяет адаптировать работу электрооборудования к конкретным условиям и требованиям производства. Благодаря этому, инверторные преобразователи становятся незаменимым оборудованием для электроэнергетических систем, требующих высокой стабильности работы и экономии энергии.

Инверторные преобразователи широко используются в таких сферах применения, как промышленность, энергетика, телекоммуникации, солнечная энергетика и автомобильный транспорт. Они позволяют эффективно управлять электрооборудованием, увеличивая его надежность и продолжительность службы.

Преимущества инверторных преобразователей:
1. Высокая точность регулирования коэффициента мощности
2. Энергоэффективность и экономия электроэнергии
3. Стабильная работа электрооборудования
4. Разнообразие применений в различных отраслях
5. Увеличение надежности и продолжительности службы оборудования
6. Совместимость с другими системами электропитания

Инверторные преобразователи обладают высоким уровнем технологической разработки и позволяют эффективно использовать энергию, повышая коэффициент мощности и снижая нагрузку на электросеть. Благодаря этому, владельцы электрооборудования могут значительно сэкономить на расходах за электроэнергию и повысить эффективность своего производства.

Улучшение фактора мощности

Вот несколько способов улучшить фактор мощности и снизить потери электроэнергии:

1. Используйте емкостные батареи или компенсационные устройства
2. Правильно распределите нагрузку по фазам
3. Отключите неиспользуемое оборудование
4. Выбирайте энергоэффективные модели оборудования
5. Проводите регулярное техническое обслуживание
6. Используйте системы управления энергопотреблением

При использовании этих способов вы сможете повысить коэффициент мощности вашего электрооборудования, снизить энергозатраты и улучшить эффективность вашей работы.

Установка компенсирующих устройств

Существует несколько типов компенсирующих устройств, включая конденсаторы, реакторы и статические компенсаторы. Каждое из этих устройств имеет свои особенности и применяется в различных ситуациях.

Установка компенсирующих устройств начинается с анализа электрической нагрузки и определения необходимого уровня компенсации. Затем производится подбор и расчет необходимых устройств. В случае с конденсаторами, необходимо определить их емкость и соединение в сеть. Реакторы, в свою очередь, требуют определения необходимого уровня индуктивности.

После проведения всех расчетов и выбора необходимого оборудования, производится физическая установка. Компенсирующие устройства могут быть установлены внутри или снаружи электрооборудования, в зависимости от его конструкции и потребностей.

Кроме того, необходимо обеспечить правильное подключение компенсирующих устройств к сети. Это включает в себя соединение устройств с трехфазной сетью и настройку их параметров в соответствии с требованиями системы.

Установка компенсирующих устройств требует знаний и опыта в области электротехники. Поэтому рекомендуется обратиться к специалистам или компаниям, специализирующимся на установке и настройке компенсирующих устройств.

В итоге, установка компенсирующих устройств может значительно повысить коэффициент мощности у вашего электрооборудования, что приведет к снижению расходов на электроэнергию и повышению энергоэффективности системы.

Конденсаторные банки

Главная функция конденсаторных банок заключается в компенсации реактивной мощности, что позволяет увеличить эффективность работы электроустановки. При наличии конденсаторной банки, реактивная мощность нагрузки уменьшается, а коэффициент мощности повышается.

Для достижения эффекта компенсации, конденсаторные банки устанавливаются непосредственно на месте использования электроэнергии. Они могут быть установлены как внутри электрооборудования, так и в отдельных щитовых.

Одним из главных достоинств конденсаторных банок является их быстрая реакция на изменения мощности нагрузки. Благодаря этому, они могут мгновенно компенсировать фазовый сдвиг между напряжением и током, что повышает коэффициент мощности.

Конденсаторные банки могут использоваться в широком спектре электрооборудования, включая промышленные и коммерческие установки. Они также могут быть применены для повышения мощности в системах энергоснабжения и производственных предприятиях.

Однако, перед установкой конденсаторных банок необходимо провести расчеты и учитывать особенности каждой конкретной системы. Неправильная установка или неподходящий выбор конденсаторных банок может привести к усугублению проблем с реактивной мощностью.

Повышение коэффициента мощности в промышленных сетях

Повышение коэффициента мощности промышленного предприятия сводится в основном к рационализации работы основных потребителей реактивной мощности — асинхронных двигателей и трансформаторов.

Рис.1. Зависимость средних значений к.п.д. от мощности (для асинхронных двигателей открытого и защищенного типов).

Рис. 2. Зависимость средних значений cos φ от мощности (для асинхронных двигателей открытого и защищенного типов).

Ниже приводятся основные мероприятия, направленные к рационализации работы асинхронных двигателей:

1. Замена малозагруженных двигателей двигателями меньшей мощности или замена на двигатели той же мощности, но с улучшенными характеристиками.

При замене двигателя двигателем меньшей мощности часто потери активной мощности из-за более низкого номинального к. п. д. но­вого двигателя могут остаться неизменными или же увеличиться (рис.1), а потребление реактивной мощности в ряде случаев умень­шиться (рис.2). Поэтому следует проверить целесообразность замены двигателей. Кроме того, следует учесть стоимость монтажных работ при замене двигателя.

Пример. Для привода центробежного наcoca установлен двигатель типа АД-82/2, который имеет следующие данные: Р = 60 кВт; U_н4 = 380 В; η_н = 0,895; cos φ_н = 0,91; Т= 4 000 час/год.
Стоимость электроэнергии 2 pyб/кВтч — k_э = 0,1. Предположим, что фактическая за­грузка двигателя Р = 30 кВт при cosφ₁ = 0,81, η₁ = 0,87 и Q₁ = 24,7 кВАр.
Определить целесообразность замены ука­занного двигателя на двигатель типа АД-72/2, имеющего данные: Р_н = 35 кВт; U_н = 380 В; η_н = 0,89; cosφ_н = 0,90; I₀ = 23,0 а.

Коэффициент загрузки двигателя АД-72/2 Р
, к.п.д. при этом .
Реактивная мощность, потребляемая дви­гателем, определяется формулой
где Q₀ — потребляемая реактивная мощность холостого хода. В данном случае
Следовательно,
Уменьшение потерь активной мощности в самом двигателе при замене находим из выражения
Так как , то замена целесообразна при любом k_э
Общая экономия потерь активной мощности равна:
Годовую экономию получим:

Следовательно, в данном случае такая замена двигателей целесообразна и дает значитель­ную годовую экономию.

Рис.3. Принципиальная схема переключения статорной обмотки асинхронного двигателя с трех параллельных ветвей на две.

2. Понижение рабочего напряжения для двигателей, работающих с малыми коэффициентами загрузки, путем:

1) Переключения малозагруженных двигателей (при загрузке 35% и ниже) напряжением 127/220 и 220/380 В с треугольника на звезду с помощью специальных переключателей или постоянной перепайкой статорных обмоток. Для двигателей с часто изменяющейся нагрузкой применяются автоматические переключатели с треугольника на звезду и обратно.

2) Секционирование статорных обмоток двигателей, загруженных до 50% номинальной мощности (рис. 3). Это мероприятие на практике осложняется необходимостью изготовления переключателей и перемотки обмотки с устройством до 18 выводов для их перепайки или их присоединения к переключателю. Коэффициент мощности при этом повышается с 0,5 до 0,8.

3) Понижение напряжения фабрично-заводских силовых сетей путем переключения ответвлений понижающих цеховых трансформаторов для случая, когда все двигатели в цехе мало загружены и питаются от одного и того же трансформатора.

Рис. 4. Диаграмма для нахождения показателя эффективности Э в зависимости от мощности х.х. электропривода.

3. Ограничение времени работы двигателей на х. х., которое осуществляется на практике чаще всего с помощью автоматических ограничителей.

Если межоперационное время превышает 10 сек., применение ограничителей х. х. дает экономию активной и реактивной энергии, которая подсчитывается из выражений

где z — число технологических циклов в час;
Р_н — номинальная мощность двигателя, кВт;

Э — коэффициент эффективности, опреде­ляемый по диаграмме рис. 4 в зави­симости от мощности х. х. двигателя, измеряемой ваттметром;

Э_р — коэффициент эффективности, опреде­ляемый по диаграмме рис. 5 в зави­симости от номинального коэффициента мощности двигателя;

Т_всп — продолжительность вспомогательного времени, сек/цикл.

Рис.5 Диаграмма для нахождения показателя эффективности Эр, определяемого в зависимости от номинального коэффициента мощности асинхронного двигателя.

Пример. Станок револьверный типа Р-136. Двигатель АД-42/4;
Р_н =5,8 кВт; cos φ_н = 0,86; P₀ = 1,25 кВт; режим: Т_всп = 16 сек.;
z = 38 циклов/час;
находим по диаграмме рис. 4 Э = 0,175, тогда
По cos φ_н = 0,86 и
находим из диаграммы рис. 5 Э_р=0,355, тогда

4. Повышение качества ремонта асинхрон­ных двигателей. Выпуск из ремонта двигате­лей с большой неравномерностью загрузки от­дельных фаз с увеличенным током х. х. или с отклонением от заводских обмоточных данных вызывает значительное повышение потребле­ния двигателями реактивной мощности из сети.

5. Рационализация работы трансформато­ров, заключающаяся в замене и перегруппи­ровке их, а также отключении трансформато­ров во время работы на холостом ходу.

Если при этом потребление реактивной мощности снижается, а потери активной мощ­ности увеличиваются или наоборот, то следует решить целесообразность замены и перегруппировки транс­форматоров.