MaszynyElektryczne Instr cw3zgwiazdka str1

*

ĆWICZENIE 3

POPRAWA WSPÓŁCZYNNIKA MOCY - KOMPENSACJA MOCY BIERNEJ

3.1.    Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z problemem i metodami poprawy współczynnika mocy odbiorników przemysłowych.

3.2. Program ćwiczenia

-    identyfikacja odbiornika (pomiary mocy i wyznaczenie współczynnika mocy),

-    dobór i połączenie baterii kondensatorów do poprawy współczynnika mocy,

-    pomiary mocy układu z kompensacją mocy biernej.

3.3. Omówienie programu ćwiczenia

3.3.1.    Uwagi ogólne

Większość dużych odbiorników energii elektrycznej w zakładach przemysłowych to odbiorniki o charakterze czynnoindukcyjnym. Należą do nich m.in. nagrzewnice, spawarki, transformatory oraz silniki indukcyjne, które stanowią grupę najliczniejszą. Odbiorniki takie, oprócz mocy czynnej P, pobierają moc bierną Q, która jest niezbędna do ich funkcjonowania. Pobieranie potrzebnej mocy biernej z odległych źródeł (elektrowni) jest niekorzystne, gdyż powoduje wzrost prądów zasilających, a w konsekwencji wzrost strat przesyłowych, konieczność zwiększenia przekroju przewodów linii zasilających oraz zmniejsza możliwość obciążenia generatorów i transformatorów mocą czynną. Wszystko to powoduje wzrost kosztów eksploatacyjnych ponoszonych przez odbiorców energii. W związku z tym, w zakładach przemysłowych o dużym zapotrzebowaniu na moc bierną, stosuje się środki zmierzające do zmniejszenia tego zapotrzebowania, czyli poprawy współczynnika mocy.

Naturalne sposoby poprawy współczynnika mocy polegają na:

-    właściwym doborze mocy instalowanych maszyn (nie w pełni obciążone silniki indukcyjne wykazują niski współczynnik mocy),

-ograniczaniu czasu pracy jałowej maszyn i urządzeń, wyłączanie niepracujących transformatorów, spawarek itp.

Jeśli naturalne sposoby nie są wystarczające, wówczas stosuje się tzw. kompensację mocy biernej. Polega to na wytworzeniu potrzebnej mocy biernej wewnątrz zakładu, zamiast pobierania jej z sieci energetycznej.' Do wytwarzania mocy biernej indukcyjnej służą baterie kondensatorów o odpowiednio dobranej pojemności (kompensatory statyczne) oraz kompensatory maszynowe, tzw. kompensatory synchroniczne.

Rozróżnia się kompensację indywidualną, kiedy urządzenia kompensatorowe są instalowane na zaciskach poszczególnych odbiorników, lub grupową, gdy kompensatory są instalowane w rozdzielni lub podstacji zasilającej grupę odbiorników lub cały zakład. W tym drugim przypadku stosuje się zwykle automatyczną regulację pozwalającą na utrzymywaniu wypadkowego współczynnika mocy na zadanym poziomie, aby uniknąć przekompensowania, tj. stanu, w którym zakład będzie pobierał moc bierną pojemnościową. Regulacja polega na odpowiednim dopasowaniu pojemności baterii kondensatorów (w kompensatorach statycznych) lub na regulacji prądu wzbudzenia kompensatora synchronicznego.

Ze względu na koszt kompensatorów moc bierna pobierana przez zakład nie jest kompensowana w pełni, a jedynie do wartości współczynnika mocy cos(p = 0,9-0,95.

Rysunek 3.1 przedstawia schemat zastępczy obwodu odbiornika i baterii do poprawy współczynnika mocy oraz odpowiadający im wykres wektorowy prądów i napięć.

a)    b)

/    I_c

Rys. 3.1. Schemat układu do poprawy współczynnika mocy (a) oraz wykres wektorowy (b)

Znając moc czynną odbiornika (zakładu) oraz jego współczynnik mocy cosęądb można, na podstawie wykresu, znaleźć pojemność baterii kondensatorów potrzebną do uzyskania wypadkowego współczynnika mocy cosęv W przypadku odbiorników trójfazowych zależność na pojemność baterii ma postać