Politechnika Lubelska

Wydział Elektryczny

Laboratorium Aparatów Elektrycznych

Ćwiczenie nr 7

Temat: Badanie układów samoczynnej kompensacji mocy biernej.

Grupa ED 8.3 Komada Paweł Podsiadły Mariusz Młynek Grzegorz

Data: 19.03.1998 r.

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z układami do samoczynnej kompensacji mocy biernej stosowanymi w zakładach przemysłowych.

2. Schemat układu pomiarowego.

Q_C - bateria kondensatorów

Q_L - odbiorniki indukcyjne

P - odbiorniki rezystancyjne

3. Badanie układu bez kompensacji mocy biernej.

a) Tabela pomiarów i obliczeń (  ^_

Lp	I'1	I2	I3	P'	Q'	I1	S	P	Q	QC	cos
-	A	A	A	W	Var	A	VA	W	Var	Var	-
1	2	5	0	80	700	5	3291	240	1212	0	0,1942
2	1,75	5	0,56	70	600	4,38	2883	210	1039	369	0,1981

1 - bez kompensacji

2 - z częściową kompensacją

Przykładowe obliczenia (Lp 2)

I₁ = I'₁ = ⁵/₂*1,75 ≈ 4,38 A

S = 3^1/2*U_s*I₁ = 3^1/2*380*4,38 ≈ 2883 VA

P = 3*P' = 3*70 = 210 W

Q = 3^1/2*Q' = 3^1/2*600 ≈ 1039 Var

Q_c = 3^1/2*U_s*I­₃ = 3^1/2*380*0,56 ≈ 369 Var

cos = P/(P² + Q²)^1/2 = 210/(210² + 1039²)^1/2 ≈ 0,1981

4. Charakterystyka regulatora RC - 2.

a) Tabela pomiarów i obliczeń.

	I'1	I2	P'	Q'	I1	P	Q	S	cos
	A	A	W	Var	A	W	Var	VA	-
	0,43	1	70	110	1,08	210	191	711	0,7398
zał	0,82	2	140	200	2,05	420	346	1349	0,7718
	1,23	3	220	290	3,08	660	502	2027	0,7959
	1,60	4	280	370	4,00	840	641	2633	0,7950
	0,44	1	90	60	1,10	270	104	724	0,9332
wył	0,81	2	170	110	2,03	510	191	1336	0,9365
	1,23	3	260	180	3,08	780	312	2027	0,9285
	1,65	4	350	200	4,13	1050	346	2718	0,9498

Przykładowe obliczenia (zał 2)

I₁ = I'₁ = ⁵/₂*0,82 ≈ 2,05 A

S = 3^1/2*U_s*I₁ = 3^1/2*380*2,05 ≈ 1349 VA

P = 3*P' = 3*140 = 420 W

Q = 3^1/2*Q' = 3^1/2*200 ≈ 346 Var

cos = P/(P² + Q²)^1/2 = 420/(420² + 346²)^1/2 ≈ 0,7718

b) Charakterystyka cos = f(I₂)

5. Charakterystyka regulatora RC - 4.

a) Tabela pomiarów i obliczeń.

	I'1	I2	P'	Q'	I1	P	Q	S	cos
	A	A	W	Var	A	W	Var	VA	-
	0,50	1	80	130	1,25	240	225	823	0,7295
zał	0,83	2	160	180	2,08	480	312	1369	0,8384
	1,25	3	240	250	3,13	720	433	2060	0,8570
	1,65	4	320	310	4,13	960	537	2718	0,8727
	0,50	1	100	60	1,25	300	104	823	0,9448
wył	0,83	2	180	100	2,08	540	173	1369	0,9523
	1,25	3	260	170	3,13	780	294	2060	0,9357
	1,65	4	340	220	4,13	1020	381	2718	0,9368

Przykładowe obliczenia (wył 2)

I₁ = I'₁ = ⁵/₂*0,83 ≈ 2,08 A

S = 3^1/2*U_s*I₁ = 3^1/2*380*2,08 ≈ 1369 VA

P = 3*P' = 3*180 = 540 W

Q = 3^1/2*Q' = 3^1/2*100 ≈ 173 Var

cos = P/(P² + Q²)^1/2 = 540/(540² + 173²)^1/2 ≈ 0,9523

b) Charakterystyka cos = f(I₂)

6. Kompensacja mocy biernej w układzie o zmiennym obciążeniu (przy wykorzystaniu regulatora RC - 2).

a) Tabela pomiarów i obliczeń.

wielkość		załączanie					wyłączanie
I'1	A	1,80	1,60	1,35	1,25	1,15	1,50	1,25	0,95	0,65	0,30
I2	A	5,00	4,00	3,40	3,00	2,80	3,80	3,00	2,35	1,60	0,70
I3	A	0,36	0,62	0,94	1,20	1,48	1,50	1,20	0,90	0,34	0,28
P'	W	80	70	70		70	70	10	0	0	0	0
Q'	Var	620	480	380	260	160	-500	-480	-360	-260	-120
t	s	0	45	37	46	100	0	7	24	13	31
t	s	0	45	82	128	228	0	7	31	44	74
I1	A	4,5	4,0	3,38	3,13	2,88	3,75	3,13	2,38	1,63	0,75
P	W	240	210	210	210	210	30	0	0	0	0
Q	Var	1074	831	658		450	277	-866	-831	-624	-450	-207
QC	Var	237	658	619		790	974	987	790	592	224	184
S	VA	2962	2633	2225		2060	1896	2468	2060	1566	1073	494
cos	-	0,2181	0,2450	0,3040		0,4229	0,6041	0,0346	0	0	0	0

b) Charakterystyki S = f(t), P = f(t), Q = f(t)

I - dla załączania

II - dla wyłączania

7. Uwagi i wnioski.

Badane regulatory RC są typowymi przemysłowymi regulatorami stosowanymi do samoczynnej kompensacji mocy biernej. Jak wiadomo poprawa współczynnika mocy polega na zmianie charakteru odbioru. Jeżeli odbiór ma charakter indukcyjny (większość rzeczywistych przypadków) to by poprawić cos należy dołączyć pojemności, które spowodują zmniejszenie składowej biernej mocy.

Jak widać w punkcie 2 zastosowanie częściowej kompensacji poprawia (choć nieznacznie) współczynnik mocy. Regulatory RC są układami analizującymi zmiany współczynnika mocy i załączają bądź wyłączają kondensatory w zależności od jego wielkości. Jak widać z charakterystyk regulatorów wyznaczonych w punktach 4 i 5 wraz ze wzrostem prądu odbiorników generalnie następuje wzrost cos zarówno przy załączaniu jak i wyłączaniu regulatora. Z charakterystyk tych widać też, że zakres zmian współczynnika mocy w których pracują regulatory obejmuje wartości od ok. 0,72 - załączenie do ok. 0,95 - wyłączenie. Jak wynika z ostatniego punktu ćwiczeń wraz z czasem zmieniała się liczba załączanych (odłączanych) kondensatorów w zależności charakteru odbioru. Dla warunków ćwiczenia szybciej następowało wyłączanie kondensatorów niż ich załączanie w celu poprawy współczynnika mocy.

Regulatory takie jak badane w ćwiczeniu są dobrym rozwiązaniem dla zakładów przemysłowych. Ich stosowanie pozwala na ograniczony nadzór nad wartością cos. Pozwalają one na „zaprogramowanie” dopuszczalnych granic w których może zmieniać się wartość współczynnika mocy.

---