AGH wydział EAIiE Elektrotechnika		Imię Nazwisko: Adam Kiełtyka Konrad Przeźmiński Marcin Kącki Jacek Górka Łukasz Cisowski Sylwester Paterek Mateusz Mierzwa Krzysztof Brański Mateusz Siewierski
Urządzanie i sieci elektroenergetyczne			Rok: III Moduł C gr : środa 11.00
Temat: Kompensacja mocy biernej
Data oddania:		Ocena:

1. Wstęp teoretyczny.

Dążenie do zapewnienia właściwej rentowności przedsiębiorstwa oraz wysokie ceny za energię elektryczną zmusiły odbiorców energii do ciągłej kontroli poziomu jej zużycia. Racjonalne gospodarowanie energią elektryczną wymaga również kontrolowania poziomu pobieranej mocy biernej. Jest to szczególnie istotne ze względu na fakt, że pobór mocy biernej można dość łatwo zoptymalizować i co najważniejsze odbywa się to bez ingerencji w ilość pracujących urządzeń i bez zmniejszania sumarycznego obciążenia przedsiębiorstwa pobieraną mocą czynną. Wykorzystując znane prawa fizyki i fakt, że większość instalowanych urządzeń pobiera moc bierną o charakterze indukcyjnym, można zredukować wartość poboru mocy biernej przez wprowadzenie do układu zasilania odbiorników o charakterze pojemnościowym. W ten sposób moc pobierana przez urządzenia indukcyjne jest kompensowana przez odbiory pojemnościowe. Ten sposób optymalizacji nazywany jest kompensacją mocy biernej. Optymalizacja kosztów to nie jedyny powód dla którego należy posiadać sprawny układ kompensacji. Skuteczna kompensacja eliminuje opłaty za moc bierną i zmniejsza o 3- 7% opłaty za moc czynną. Każda modernizacja, która przywróci sprawność systemu przyniesie wymierne korzyści finansowe. W naszym ćwiczeniu dokonaliśmy kompensacji mocy dla silnika indukcyjnego przy pomocy baterii kondensatorów.

2. 
   Schemat układu pomiarowego.

3. Pomiar współczynnika mocy silnika indukcyjnego w funkcji obciążenia dla prędkości obrotowej 1400 obr./min.

Pomiary przeprowadzono przy odłączonej baterii kondensatorów, regulując obciążenie silnika indukcyjnego pośrednio przez zmianę napięcia wzbudzenia generatora prądu stałego. Wyniki pomiarów przedstawiono w tabeli:

Itw[A]	Uwzb[V]	P1[W]	P2[W]	P[W]	cos fi
0	0	-280	660	380	0,4
2	15	-240	660	420	0,42
3	20	-200	660	460	0,44
4	22	-200	680	480	0,43
5	30	-180	740	560	0,46
6	38	-140	780	640	0,47
7	45	-100	820	720	0,51
8	50	-60	900	840	0,52
9	55	0	980	980	0,55
10	60	20	980	1000	0,59
11	65	80	1040	1120	0,61
12	70	200	1220	1420	0,65
13	80	280	1320	1600	0,68
14	90	400	1420	1820	0,71
15	95	500	1560	2060	0,73

Tabela 1. Pomiar współczynnika mocy.

Pomiar mocy przeprowadzono w układzie Arona gdzie: P=P1±P2 (od wartości prądu twornika 9A należało przełączyć watomierz W1

Wykres 1. Wykres zależności cosφ w funkcji obciążenia.

Zgodnie z poleceniem prowadzącego wybrano podpunkt w celu dobrania baterii kondensatorów dla połączenia w trójkąt i w gwiazdę.

Itw [A]	Uwzb [V]	P1 [W]	P2 [W]	P [W]	cosφ
5	30	-180	740	560	0,46

Założono, że cos
=0.96

więć:
=62,61,
=16,26

Moc baterii kondensatorów wyznaczamy ze wzoru:

Pojemność baterii kondensatorów dla połączeń w gwiazdę i trójkąt wynosi odpowiednio:

4. Wyznaczenie zależności współczynnika mocy, mocy biernej, mocy czynnej i prądu w układzie od mocy kompensacyjnej.

Dla wybranego obciążenia silnika zmieniano pojemności baterii kondensatorów przez załączanie kolejnych sekwencji, pomiary dokonano dla połączenia w gwiazdę i trójkąt. Wyniki przedstawiono w tabeli:

Lp.	Układ	C [μF]	Q [Var]	U [V]	I [A]	cos fi	P' [W]	Q'[Var]	P1 [W]	P2 [W]	P'' [W]	P3 [W]	Q'' [Var]
1	gwiazda	0	0,0	380	2,6	0,43	424,8	892,0	-200	780	580	960	1662,8
2	gwiazda	6,3	285,7	380	2,2	0,46	384,6	742,3	-100	680	580	800	1385,6
3	gwiazda	9,3	421,7	380	2	0,49	372,4	662,5	-80	620	540	720	1247,1
4	gwiazda	12,7	575,8	380	1,8	0,53	362,5	580,0	-20	580	560	640	1108,5
5	gwiazda	15,6	707,3	380	1,6	0,56	340,5	503,7	0	540	540	560	969,9
6	gwiazda	17,9	811,6	380	1,4	0,6	319,2	425,6	20	480	500	480	831,4
7	gwiazda	24,3	1101,8	380	1,1	0,71	296,8	294,4	100	420	520	320	554,3
8	gwiazda	30,6	1387,5	380	0,9	0,93	318,1	125,7	200	320	520	160	277,1
9	gwiazda	37	1677,6	380	0,8	0,92	279,7	119,1	280	280	560	0	0,0
10	gwiazda	43,5	1972,4	380	1	0,8	304,0	228,0	320	200	520	-80	-138,6
11	trójkąt	6,3	857,0	380	1,3	0,58	286,5	402,4	0	500	500	440	762,1
12	trójkąt	9,3	1265,0	380	0,9	0,83	283,9	190,8	140	360	500	240	415,7
13	trójkąt	12,7	1727,5	380	0,9	0,89	287,5	147,3	280	240	520	0	0,0
14	trójkąt	15,6	2122,0	380	1,3	0,65	308,8	361,0	400	100	500	-160	-277,1
15	trójkąt	17,9	2434,8	380	1,6	0,52	316,2	519,3	520	0	520	-360	-623,5
16	trójkąt	24,3	3305,4	380	3	0,45	513,0	1018,1	800	-260	540	-840	-1454,9
17	trójkąt	30,6	4162,4	380	4,2	0,4	638,4	1462,8	1040	-500	540	-1360	-2355,6
18	trójkąt	37	5032,9	380	5,6	0,3	638,4	2030,0	1320	-720	600	-1920	-3325,5
19	trójkąt	43,5	5917,1	380	7	0,22	585,2	2594,8	1620	-1020	600	-2400	-4156,9

Tabela 2. Wyznaczenie parametrów obwodu w układzie od mocy kompensacyjnej.

Znaki minus w mocach oznacza iż zmienił się charakter mocy. Zgodnie z wyliczonymi we wcześniejszym punkcie wartościami pojemności baterii najmniejsze wartości mocy biernej nastąpiły dla pkt. 18,2 dla gwiazdy i 6,09 dla trójkąta co potwierdza słuszność wyliczenia teoretyczne. Dla dużo większych wartości pojemności baterii kondensatorów obserwujemy przekompensowanie, które także jest niekorzystne. Dlatego tak ważny jest odpowiedni dobór baterii kondensatorów dla danych obciążeń. Wartość prądu w zależności od mocy baterii przedstawia wykres:

Wykres 2. Zależność prądu od wartości mocy zainstalowanej baterii.

Wykres 3. Zależność współczynnika mocy od mocy baterii kompensacyjnej.

Jak widać charakterystyka dąży do 1 a następnie spada zmieniając charakter prądu. Moc czynna nie zależy od kompensacji dlatego nie powinna się zmienić po niej (Wykres 4) natomiast moc Q powinna maleć aż do przekompensowania gdzie powinna znowu wzrosnąć zmieniając swój charakter- wykres 5.

Wykres 4. Zależność mocy czynnej od mocy baterii kompensacyjnej.

Moc czynna zmienia się nie znacznie i jest ona spowodowana przez błąd pomiaru a nie przez zastosowanie kompensacji.

Wykres 5. Zależność mocy biernej w obwodzie od mocy baterii kondensatorów.

Jak łatwo zauważyć gdy Q''=Qc charakterystyki przechodzą przez zero i w obwodzie występuje tylko moc czynna.

---