Меню

Как повысить коэффициента мощности



Способы повышения коэффициента мощности

date image2015-02-27
views image10719

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Большинство потребителей электрической энергии синусоидального тока представляют активно-индуктивные нагрузки, токи которых отстают по фазе от напряжения сети. Для потребителей электрической энергии при заданном напряжении питающей сети U и потребляемой активной мощности Р, ток потребителя зависит от величины cos j :

то есть с уменьшением cos j ток возрастает. Электрические генераторы, трансформаторы и электрические сети рассчитываются на определенные значения напряжения и тока . Поэтому при cos j = 0.5 и полной загрузке током генераторов, трансформаторов и сетей, потребителю может быть передана активная мощность, составляющая 50% от номинальной активной мощности трансформаторов и генераторов при cos j = 1. Таким образом, генераторы, трансформаторы и сеть будут полностью загружены по току и недогружены по активной мощности. Поэтому величину cos j, характеризующую использование номинальной мощности источника электрической энергии, называют коэффициентом мощности. Работа потребителей с малым коэффициентом мощности, кроме ухудшения условий использования источника питания, приводит к увеличению мощности потерь в линиях передач, вследствие увеличения передаваемого тока.

Существует несколько способов для увеличения коэффициента мощности, основанных на подключении к нагрузке приемника с емкостным током:

1. Применение синхронных двигателей, которые позволяют регулировать cos j при изменении тока возбуждения (синхронные компенсаторы).

2. Параллельно приемникам электрической энергии подключают конденсаторы.

Емкость конденсаторов, необходимая для уменьшения угла сдвига фаз между током и напряжением от j1 до требуемого значения j 2 определяется из выражения:

Обычно при помощи конденсаторов компенсацию угла j осуществляют, повышая cos j до 0.9 — 0.95, так как дальнейшая компенсация требует больших затрат на установку конденсаторов, которые экономически неоправданны.

Источник

Повышение коэффициента мощности в цепях синусоидального тока

Повышение коэффициента мощности в цепях синусоидального токаБольшинство современных потребителей электрической энергии имеют индуктивный характер нагрузки, токи которой отстают по фазе от напряжения источника. Так для асинхронных двигателей, трансформаторов, сварочных аппаратов и других реактивный ток необходим для создания вращающегося магнитного поля у электрических машин и переменного магнитного потока трансформаторов.

Активная мощность таких потребителей при заданных значениях тока и напряжения зависит от cos φ:

P = UICosφ , I = P / UCosφ

Снижение коэффициента мощности приводит к увеличению тока.

Косинус фи особенно сильно снижается при работе двигателей и трансформаторов вхолостую или при большой недогрузке. Если в сети есть реактивный ток мощность генератора, трансформаторных подстанции и сетей используется не полностью. С уменьшением cos φ значительно возрастают потери энергии на нагрев проводов и катушек электрических аппаратов.

Повышение коэффициента мощности в цепях синусоидального токаНапример, если активная мощность остается постоянной, обеспечивается током 100 А при cos φ =1, то при понижении cos φ до 0,8 и той же мощности сила тока в сети возрастает в 1,25 раза ( I а = I сети х cos φ , I с = I а / cos φ ).

Потери на нагрев проводов сети и обмоток генератора (трансформатора) Pнагр = I 2 сети х Rсети пропорциональны квадрату тока, то есть они возрастают в 1,25 2 = 1,56 раза.

При cos φ = 0,5 сила тока в сети при той же активной мощности равна 100 / 0,5 = 200 А, а потери в сети возрастают в 4 раза (!). Возрастают потери напряжения в сети, что нарушает нормальную работу других потребителей.

Читайте также:  Какая мощность у генератора лифан

Счетчик потребителя во всех случаях отсчитывает одно и то же количество потребляемой активной энергии в единицу времени, но в последнем случае генератор подает в сеть силу тока, в 2 раза большую, чем в первом. Нагрузка же генератора (тепловой режим) определяется не активной мощностью потребителей, а полной мощностью в киловольт-амперах, то есть произведением напряжения на силу тока, протекающего по обмоткам.

Если обозначить сопротивление проводов линии R л, то потери мощности в ней можно определить так:

Таким образом, чем выше потребителя, тем меньше потери мощности в линии и дешевле передача электроэнергии.

Коэффициент мощности показывает, как используется номинальная мощность источника. Так, для питания приемника 1000 кВт при φ = 0,5 мощность генератора должна быть S = P / cos φ = 1000 / 0 ,5 = 2000 кВА, а при cosφ = 1 S = 1000 кВА.

Следовательно, повышение коэффициента мощности увеличивает степень использования мощности генераторов.

Для повышения коэффициента мощности (cos φ ) электрических установок применяют компенсацию реактивной мощности .

Увеличения коэффициента мощности (уменьшения угла φ — сдвига фаз тока и напряжения) можно добиться следующими способами:

1) заменой мало загруженных двигателей двигателями меньшей мощности,

2) понижением напряжения

3) выключением двигателей и трансформаторов, работающих на холостом ходу,

4) включением в сеть специальных компенсирующих устройств, являющихся генераторами опережающего (емкостного) тока.

На мощных районных подстанциях для этой цели специально устанавливают синхронные компенсаторы — синхронные перевозбужденные электродвигатели.

Синхронные компенсаторы

Чтобы повысить экономичность энергетических установок наиболее часто используют батареи конденсаторов , подключаемые параллельно индуктивной нагрузке (рис. 2 а).

Включение конденсаторов для компенсации реактивной мощности

Рис. 2 Включение конденсаторов для компенсации реактивной мощности: а — схема, б, в — векторные диаграммы

Для компенсации cos φ в электрических установках до нескольких сотен кВА применяют косинусные конденсаторы. Их выпускают на напряжение от 0,22 до 10 кВ.

Емкость конденсатора, необходимую для повышения cosφ от существующего значения cosφ 1 до требуемого cosφ 2 , можно определить по диаграмме (рис. 2 б, в).

косинусные конденсаторыПри построении векторной диаграммы в качестве исходного вектора принят вектор напряжения источника. Если нагрузка представляет собой индуктивный характер, то вектор тока I 1 отстает от вектора напряжения на угол φ 1 I а совпадает по направлению с напряжением, реактивная составляющая тока I р отстает от него на 90° (рис. 2 б).

После подключения к потребителю батареи конденсаторов ток I определяется как геометрическая сумма векторов I 1 и I c . При этом вектор емкостного тока опережает вектор напряжения на 90° (рис. 2, в). Из векторной диаграммы видно, что φ 2 1 , т.е. после включения конденсатора коэффициент мощности повышается от cos φ1 до cos φ2

Емкость конденсатора можно рассчитать при помощи векторной диаграммы токов (рис. 2 в) Ic = I р1 — I р = I а tg φ1 — I а tg φ 2 = ωCU

Учитывая, что P = UI а , запишем емкость конденсатора С = (I а / ωU ) х ( tg φ1 — tg φ 2 ) = (P / ωU 2 ) х ( tg φ1 — tg φ2 ) .

На практике обычно коэффициент мощности повышают не до 1,0, а до 0,90 — 0,95, так как полная компенсация требует дополнительной установки конденсаторов, что часто экономически не оправдано.

Источник

Основные способы повышения коэффициента мощности

Повышение коэффициента мощности может быть осуществлено:

Читайте также:  Газовые котлы buderus потребляемая мощность

улучшением использования электрооборудования и приме­нением, где это возможно, синхронных двигателей вместо асин­хронных;

применением специальных технических средств.

Улучшение использования электрооборудования заключается в основном в увеличении загрузки, асинхронных двигателей и трансформаторов, в замене малозагруженных асинхронных дви­гателей и трансформаторов двигателями и трансформаторами меньшей мощности. Это мероприятие в некоторых случаях мо­жет дать весьма ощутимый эффект.

Применение синхронных двигателей, которые работают с опережающим коэффициентом мощности, может значительно повысить общий коэффициент мощности по предприятию з це­лом. При отсутствии синхронных двигателей коэффициент мощ­ности, как правило, всегда ниже требуемой величины и прихо­дится применять специальные меры для его Повышения.

Искусственное повышение коэффициента мощности осуще­ствляется за счет компенсации потребляемой реактивной мощ­ности с помощью установки специальных компенсаторов реак­тивной мощности.

На рис. 31.1 показан принцип компенсации реактивной мощ­ности, потребляемой из энергосистемы.

До компенсации потребляемые из энергосистемы реактив­ная и полная мощности равны Q и S. После компенсации реак­тивная мощность, потребляемая из энергосистемы, будет меньше на величину мощности компенсатора QK, т. е. Q’=Q—QK, умень­шится и полная мощность до величины, равной S’, что приве­дет к повышению коэффициента мощности на шинах под­станции.

Компенсация реактивной мощности может быть осуществ­лена применением синхронных компенсаторов и статических конденсаторов.

Синхронный компенсатор представляет собой синхронную машину, работающую как двигатель — вхолостую, т. е. без на­грузки. Применяют их при требуемой мощности компенсатора в несколько тысяч квар.

Наибольшее распространение в качестве компенсаторов ре­активной мощности получили статические конденсаторы. Их преимущества:

незначительная величина потерь активной мощности (0,3— 0,1 % полной реактивной мощности);

надежность работы и простота эксплуатации благодаря от­сутствию вращающихся и трущихся частей;

малый вес, исключающий необходимость в специальных фундаментах;

простота и легкость подбора необходимого числа конденса­торов;

независимость работы всей компенсирующей установки от выхода из строя отдельного конденсатора;

установка конденсаторов в любой точке сети: у приемников тока, на КРП и ГПП.

Мощность батареи конденсаторов

где Wa — суточный расход активной электроэнергии, кВт∙ч; Ф1 и ф2 — угол сдвига фаз до и после компенсации реактивной мощности; &и — коэффициент использования статических кон­денсаторов во времени, равный 0,9—0,95.

Число конденсаторов (на все три фазы) определяют по уравнению

где QK— мощность батареи конденсаторов, квар; qK— номи­нальная мощность одного конденсатора, квар; Uном — номиналь­ное напряжение на шинах подстанции, кВ; UK — номинальное напряжение конденсатора, кВ.

Компенсация реактивной мощности может быть индивиду­альной, групповой и централизованной.

При индивидуальной компенсации конденсаторы устанавли­вают непосредственно у отдельных двигателей или трансфор­маторов. При этом от реактивной мощности разгружается вся линия до потребителя электроэнергии.

При групповой компенсации конденсаторы устанавливают на распределительных пунктах (РП), к которым подключают несколько потребителей электроэнергии.

Для централизованной компенсации конденсаторная уста­новка подключается к шинам ГПП или КРП.

В зависимости от способа компенсации конденсаторные ус­тановки включаются по различным схемам.

При индивидуальной компенсации конденсаторная установка присоединяется через общий выключатель с электродвигателем или трансформатором (рис. 31.2).

При централизованной и групповой компенсации конденса­торная установка присоединяется к шинам 6 кВ ГПП, КРП или распределительного пункта через отдельный выключатель, при мощности конденсаторной установки больше 400 квар — через масляный или вакуумный выключатель, если мощность конденсаторов меньше 400 квар — через выключатель нагрузки (рис. 31.3).

Читайте также:  Подбор кабеля по мощности двигателя 380

Для обеспечения безопасности обслуживания конденсатор­ных установок необходимо снять электрический заряд отклю-

ченной от сети конденсаторной установки. Для этого к конден­саторной батарее подключают наглухо разрядное сопротивле­ние. В схеме индивидуальной компенсации (см. рис. 31.2) разрядным сопротивлением являются обмотки двигателя или тран­сформатора.

При централизованной или групповой компенсации (см. рис. 31.3) разрядным сопротивлением являются первичные об­мотки трансформаторов напряжения НОМ-6. Для контроля це­лостности цепи разряда к вторичным обмоткам трансформато­ров напряжения подключены неоновые лампы.

Защита от коротких замыканий в конденсаторной установке осуществляется максимальной токовой защитой. Кроме того, каждый конденсатор защищен плавким предохранителем, кото­рый отключает конденсатор при коротком замыкании (пробое) в конденсаторе.

Для учета отданной конденсаторной установкой в сеть энер­гии устанавливают счетчик реактивной энергии.

Тарификация электроэнергии

Электроэнергия, расходуемая промышленными предприятиями, оплачивается по двухставочному тарифу, состоящему из основ­ной и дополнительной ставок.

С промышленных предприятий с годовым максимумом на­грузки не ниже 500 кВт основная плата взимается за 1 кВт за­явленной активной мощности, участвующей в суточном мак­симуме нагрузки энергосистемы. Под заявленной мощностью понимается наибольшая получасовая активная мощность и оп­тимальная реактивная мощность, потребляемые предприятием в часы суточного максимума нагрузок энергосистемы.

Дополнительная ставка предусматривает плату за каждый киловатт-час потребляемой активной энергии, учтенной счетчи­ками расчетного учета.

Кроме того, при расчетах за электроэнергию применяют шкалу скидок и надбавок. Скидки и надбавки определяются в зависимости от выполнения предприятием требований энергоснабжающей организации к потреблению реактивной мощ­ности в часы максимума активной нагрузки энергосистемы. Ко­личественным показателем этого являются оптимальный и фак­тический коэффициенты компенсации реактивной мощности.

Оптимальный коэффициент компенсации реактивной мощности

где Рм — заявленная

потребителем мощность, участвующая в максимуме нагрузки энергосистемы и зафиксированная в приложении к договору на использование электроэнергии, кВт; Q8 — оптимальная реактивная нагрузка потребителя, заданная энергоснабжающей организацией и зафиксированная в прило­жении к договору на пользование электроэнергией, квар; QM — фактическая реактивная нагрузка потребителя, участвующая в максимуме нагрузки энергосистемы, квар.

Скидка или надбавка к тарифу на электроэнергию опреде­ляется по шкале скидок и надбавок.

Стоимость электроэнергии (руб.), потребляемой предприя­тием за определенный промежуток времени (месяц, квартал, год), определяется по формуле

где с — ставка за каждый киловатт заявленной мощности, руб.; d — стоимость 1 кВт∙ч активной энергии, учтенной счетчиками, руб./кВт∙ч; Wа — расход активной энергии, кВт∙ч; α— над­бавка ( + ) или скидка (—) в зависимости от значений коэф­фициентов компенсации реактивной мощности.

Прокрутить вверх

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право.

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор.

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.).

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Источник

Как повысить коэффициента мощности



Основные способы повышения коэффициента мощности

Повышение коэффициента мощности может быть осуществлено:

улучшением использования электрооборудования и приме­нением, где это возможно, синхронных двигателей вместо асин­хронных;

применением специальных технических средств.

Улучшение использования электрооборудования заключается в основном в увеличении загрузки, асинхронных двигателей и трансформаторов, в замене малозагруженных асинхронных дви­гателей и трансформаторов двигателями и трансформаторами меньшей мощности. Это мероприятие в некоторых случаях мо­жет дать весьма ощутимый эффект.

Применение синхронных двигателей, которые работают с опережающим коэффициентом мощности, может значительно повысить общий коэффициент мощности по предприятию з це­лом. При отсутствии синхронных двигателей коэффициент мощ­ности, как правило, всегда ниже требуемой величины и прихо­дится применять специальные меры для его Повышения.

Искусственное повышение коэффициента мощности осуще­ствляется за счет компенсации потребляемой реактивной мощ­ности с помощью установки специальных компенсаторов реак­тивной мощности.

На рис. 31.1 показан принцип компенсации реактивной мощ­ности, потребляемой из энергосистемы.

До компенсации потребляемые из энергосистемы реактив­ная и полная мощности равны Q и S. После компенсации реак­тивная мощность, потребляемая из энергосистемы, будет меньше на величину мощности компенсатора Q K, т. е. Q’=Q—Q K, умень­шится и полная мощность до величины, равной S’, что приве­дет к повышению коэффициента мощности на шинах под­станции.

Компенсация реактивной мощности может быть осуществ­лена применением синхронных компенсаторов и статических конденсаторов.

Синхронный компенсатор представляет собой синхронную машину, работающую как двигатель — вхолостую, т. е. без на­грузки. Применяют их при требуемой мощности компенсатора в несколько тысяч квар.

Наибольшее распространение в качестве компенсаторов ре­активной мощности получили статические конденсаторы. Их преимущества:

незначительная величина потерь активной мощности (0,3— 0,1 % полной реактивной мощности);

надежность работы и простота эксплуатации благодаря от­сутствию вращающихся и трущихся частей;

малый вес, исключающий необходимость в специальных фундаментах;

Читайте также:  Как проверить мощность видеокарты для майнинга

простота и легкость подбора необходимого числа конденса­торов;

независимость работы всей компенсирующей установки от выхода из строя отдельного конденсатора;

установка конденсаторов в любой точке сети: у приемников тока, на КРП и ГПП.

Мощность батареи конденсаторов

где W a — суточный расход активной электроэнергии, кВт∙ч; Ф1 и ф2 — угол сдвига фаз до и после компенсации реактивной мощности; & и — коэффициент использования статических кон­денсаторов во времени, равный 0,9—0,95.

Число конденсаторов (на все три фазы) определяют по уравнению

где Q K— мощность батареи конденсаторов, квар; q K— номи­нальная мощность одного конденсатора, квар; U ном — номиналь­ное напряжение на шинах подстанции, кВ; U K — номинальное напряжение конденсатора, кВ.

Компенсация реактивной мощности может быть индивиду­альной, групповой и централизованной.

При индивидуальной компенсации конденсаторы устанавли­вают непосредственно у отдельных двигателей или трансфор­маторов. При этом от реактивной мощности разгружается вся линия до потребителя электроэнергии.

При групповой компенсации конденсаторы устанавливают на распределительных пунктах (РП), к которым подключают несколько потребителей электроэнергии.

Для централизованной компенсации конденсаторная уста­новка подключается к шинам ГПП или КРП.

В зависимости от способа компенсации конденсаторные ус­тановки включаются по различным схемам.

При индивидуальной компенсации конденсаторная установка присоединяется через общий выключатель с электродвигателем или трансформатором (рис. 31.2).

При централизованной и групповой компенсации конденса­торная установка присоединяется к шинам 6 кВ ГПП, КРП или распределительного пункта через отдельный выключатель, при мощности конденсаторной установки больше 400 квар — через масляный или вакуумный выключатель, если мощность конденсаторов меньше 400 квар — через выключатель нагрузки (рис. 31.3).

Для обеспечения безопасности обслуживания конденсатор­ных установок необходимо снять электрический заряд отклю-

ченной от сети конденсаторной установки. Для этого к конден­саторной батарее подключают наглухо разрядное сопротивле­ние. В схеме индивидуальной компенсации (см. рис. 31.2) разрядным сопротивлением являются обмотки двигателя или тран­сформатора.

Читайте также:  Как определить мощность источника бесперебойного питания 1

При централизованной или групповой компенсации (см. рис. 31.3) разрядным сопротивлением являются первичные об­мотки трансформаторов напряжения НОМ-6. Для контроля це­лостности цепи разряда к вторичным обмоткам трансформато­ров напряжения подключены неоновые лампы.

Защита от коротких замыканий в конденсаторной установке осуществляется максимальной токовой защитой. Кроме того, каждый конденсатор защищен плавким предохранителем, кото­рый отключает конденсатор при коротком замыкании (пробое) в конденсаторе.

Для учета отданной конденсаторной установкой в сеть энер­гии устанавливают счетчик реактивной энергии.

Электроэнергия, расходуемая промышленными предприятиями, оплачивается по двухставочному тарифу, состоящему из основ­ной и дополнительной ставок.

С промышленных предприятий с годовым максимумом на­грузки не ниже 500 кВт основная плата взимается за 1 кВт за­явленной активной мощности, участвующей в суточном мак­симуме нагрузки энергосистемы. Под заявленной мощностью понимается наибольшая получасовая активная мощность и оп­тимальная реактивная мощность, потребляемые предприятием в часы суточного максимума нагрузок энергосистемы.

Дополнительная ставка предусматривает плату за каждый киловатт-час потребляемой активной энергии, учтенной счетчи­ками расчетного учета.

Кроме того, при расчетах за электроэнергию применяют шкалу скидок и надбавок. Скидки и надбавки определяются в зависимости от выполнения предприятием требований энергоснабжающей организации к потреблению реактивной мощ­ности в часы максимума активной нагрузки энергосистемы. Ко­личественным показателем этого являются оптимальный и фак­тический коэффициенты компенсации реактивной мощности.

Оптимальный коэффициент компенсации реактивной мощности

Источник

Способы повышения коэффициента мощности

Большинство потребителей электрической энергии синусоидального тока представляют активно-индуктивные нагрузки, токи которых отстают по фазе от напряжения сети. Для потребителей электрической энергии при заданном напряжении питающей сети U и потребляемой активной мощности Р, ток потребителя зависит от величины cos j :

то есть с уменьшением cos j ток возрастает. Электрические генераторы, трансформаторы и электрические сети рассчитываются на определенные значения напряжения и тока . Поэтому при cos j = 0.5 и полной загрузке током генераторов, трансформаторов и сетей, потребителю может быть передана активная мощность, составляющая 50% от номинальной активной мощности трансформаторов и генераторов при cos j = 1. Таким образом, генераторы, трансформаторы и сеть будут полностью загружены по току и недогружены по активной мощности. Поэтому величину cos j, характеризующую использование номинальной мощности источника электрической энергии, называют коэффициентом мощности. Работа потребителей с малым коэффициентом мощности, кроме ухудшения условий использования источника питания, приводит к увеличению мощности потерь в линиях передач, вследствие увеличения передаваемого тока.

Читайте также:  Газовые котлы buderus потребляемая мощность

Существует несколько способов для увеличения коэффициента мощности, основанных на подключении к нагрузке приемника с емкостным током:

1. Применение синхронных двигателей, которые позволяют регулировать cos j при изменении тока возбуждения (синхронные компенсаторы).

2. Параллельно приемникам электрической энергии подключают конденсаторы.

Емкость конденсаторов, необходимая для уменьшения угла сдвига фаз между током и напряжением от j 1 до требуемого значения j 2 определяется из выражения:

Обычно при помощи конденсаторов компенсацию угла j осуществляют, повышая cos j до 0.9 — 0.95, так как дальнейшая компенсация требует больших затрат на установку конденсаторов, которые экономически неоправданны.

Источник