POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

Laboratorium Elektrotechniki

SPRAWOZDANIE:

KOMPENSACJA MOCY BIERNEJ

WYKONALI:

Kopeć Dominik

Szmorąg Krzysztof

Ślusarczyk Paweł

Tkaczyszyn Sławomir

Zdanowicz Paweł

WSTĘP TEORETYCZNY

Moc czynna - jest to moc pobierana przez odbiorniki o charakterze rezystancyj-
nym (grzejniki, żarówki).

Moc bierna - jest to moc pobierana przez odbiornik posiadający reaktancję (cew-
ka, kondensator).

Moc pozorna - Moc ta jest wektorową sumą składowej czynnej i biernej. Cha-
rakteryzuje odbiorniki posiadające rezystancję i reaktancję
np. silniki elektryczne.

U - napięcie skuteczne

I - prąd skuteczny

ϕ - kąt przesunięcia fazowego między prądem i napięciem

Zmniejszenie mocy pozornej jest możliwe jedynie przez ograniczenie mocy biernej Q, ponieważ pobór mocy czynnej P jest narzucony przez warunki pracy odbiornika. Wskaźnikiem udziału mocy czynnej w przesyłanej mocy pozornej jest współczynnik mocy.

Wartość współczynnika mocy racjonalnie eksploatowanego układu elektroenergetycznego powinna przekraczać 0,8.Wartość współczynnika mocy dla silników indukcyjnych zależy od:

1. Stopnia obciążenia silnika.

2. Wartości napięcia zasilającego.

3. Konstrukcji silnika.

4. Stanu technicznego silnika.

Ze względów ekonomicznych użytkownicy urządzeń elektrycznych dążą do powiększenia wartości współczynnika mocy w sposób:

• Naturalny:

• Dobór silników indukcyjnych o właściwej mocy i zamianę niedociążonych na silniki o mniejszej mocy.

• Ograniczenie do minimum pracy jałowej silników.

• Staranny remont silników.

• Sztuczny:

• Instalowanie baterii kondensatorów.

• Instalowanie kompensatorów wirujących.

Najczęściej stosowanym sposobem poprawy współczynnika mocy jest włączenie do obwodu kondensatorów.

Prąd pojemnościowy kondensatora spowodował skompensowanie części składowej biernej prądu odbiornika. Składowa czynna prądu nie zmienia się, więc ze wzrostem współczynnika mocy z cosϕ₁ do cosϕ₂ zmniejsza się moduł prądu pobieranego ze źródła.

W sieciach trójfazowych kondensatory łączy się w zestawy, tzw. baterie, w których kondensatory połączone są w gwiazdę lub w trójkąt.

Kompensowanie mocy biernej indukcyjnej może odbywać się indywidualnie, grupowo, centralnie lub przez połączenie tych sposobów kompensacji. Kompensacja indywidualna polega na połączeniu baterii kondensatorów bezpośrednio do każdego odbiornika energii biernej. W przypadku dużej liczby odbiorników małej mocy stosuje się kompensacje grupową przez ustawienie baterii kondensatorów w rozdzielniach niskiego napięcia. Kompensacja centralna polega na instalowaniu kondensatorów w stacji transformatorowej niskiego napięcia.

WYNIKI Z POMIARÓW

Lp	Włączona część baterii	Uf	I	Ic		I0			Pf
				[V]	[A]						[W]
1	----	220	0,82		-		0,82	36
2	C\2	220	0,5		0,3		0,82	34
3	C	220	0,29		0,58		0,82	36
4	1,5C	220	0,2		0,88		0,82	34
5	2C	220	0,4		1,18		0,82	36
6	2,5C	220	0,68		1,46		0,82	32
7	3C	220	0,95		1,76		0,82	36

OBLICZENIA

OBLICZENIE MOCY CZYNNEJ ODBIORNIKÓW

P₁=108 P₂=102 P₃=108 P₄=102 P₅=108 P₆=96 P₇=108

OBLICZENIE MOCY POZORNEJ ODBIORNIKÓW

OBLICZENIE CAŁKOWITEJ MOCY BIERNEJ

OBLICZENIE WSPÓŁCZYNNIKÓW MOCY

OBLICZENIE WYMAGANEJ MOCY BIERNEJ BATERII

ϕ₁ - kąt mocy silnika bez kompensacji

ϕ₂ - aktualna wartość kąta mocy

ϕ₁=78°29′ ϕ₅=65°51′

ϕ₂=71°59′
ϕ₆=77°38′

ϕ₃=55°38′ ϕ₇=80°04′

ϕ₄=39°24′

WYNIKI POMIARÓW I OBLICZEŃ

Lp	Włączona część baterii	Uf	I	Ic	I0	Pf	P		S	Q	cosϕ	Qb
				[V]	[A]			[W]			[VA]	[var]	-	[var]
1	----	220	0,82	-	0,82	36		108	541,2	530,3	0,1995	---
2	C\2	220	0,5	0,3	0,82	34		102	330	313,8	0,3091	187
3	C	220	0,29	0,58	0,82	36		108	191,4	158	0,5643	372,1
4	1,5C	220	0,2	0,88	0,82	34		102	132	83,8	0,7727	584,4
5	2C	220	0,4	1,18	0,82	36		108	264	240,9	0,4091	770,9
6	2,5C	220	0,68	1,46	0,82	32		96	448,8	438,4	0,2139	909
7	3C	220	0,95	1,76	0,82	36		108	627	617,6	0,1723	1147

WYKRES WEKTOROWY

Skala 1A=10cm

WNIOSKI

Z wykonanych pomiarów i obliczeń uzyskaliśmy różne współczynniki mocy. Praca badanego silnika przebiegała najbardziej ekonomicznie (najmniejszy pobór mocy pozornej) przy cosϕ=7727. Wartość ta i tak nie spełnia zaleceń normowych eksploatacji silników (cosϕ>0,8). Bardziej ekonomiczną pracę silnika można uzyskać przez dobór baterii kondensatorów o odpowiedniej pojemności.

W wykonanym ćwiczeniu uzyskaliśmy różne wartości mocy czynnej co nie zgadza się z teorią ponieważ moc czynna dla określonego silnika jest stała i narzucona przez warunki jego pracy. Niedokładność ta może być spowodowana niedokładnością wskazań użytego w ćwiczeniu watomierza.

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

8

Kompensacja mocy biernej

---