2907774108

nr ćwiczenia 04	POLITECHNIKA ŚLĄSKA, WYDZIAŁ TRANSPORTU KATEDRA TRANSPORTU SZYNOWEGO
	LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI
	INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA POMIAR MOCY PRĄDU PRZEMIENNEGO

Kompensacja mocy biernej

Z punktu widzenia gospodarki elektroenergetycznej bardzo ważne jest zagadnienie odpowiedniej wartości współczynnika mocy costp. Zbyt mała wartość cosip powoduje duże straty ekonomiczne. Odbiorniki energii elektrycznej: silniki elektryczne, urządzenia grzejne, oświetleniowe są dobierane pod kątem mocy czynnej. Wartość prądu w odbiorniku, a zatem i w przewodach oraz urządzeniach rozdzielczych łączących odbiornik ze źródłem energii elektrycznej zależy od wartości współczynnika mocy, gdyż

Jeżeli współczynnik mocy odbiornika jest mały, to dostarczenie określonej mocy P, przy danym napięciu, wymaga przepływu prądu o większej wartości niż w przypadku dużej wartości współczynnika mocy cosq>. Straty mocy czynnej w przewodach łączących źródło z odbiornikiem

AP = R_pl²

gdzie R_P - rezystancja przewodów.

Jeżeli do wzoru (5.32) podstawimy zależność (5.31), to otrzymamy:

AP = Rp

U²cos²<p

Strata mocy czynnej jest więc odwrotnie proporcjonalna do kwadratu współczynnika mocy. Zwiększony pobór prądu wywołany małą wartością współczynnika mocy wymaga również zastosowania prądnic i transformatorów o większej wartości mocy znamionowej, która jest podawana jako moc pozorna. Gdyby odbiornik pobierał moc czynną przy cos<p to moc czynna prądnicy byłaby równa mocy znamionowej i jej warunki pracy byłyby optymalne. Jeżeli cos<p<l, to moc czynna jest mniejsza od mocy znamionowej mimo że prądnica pracuje przy wartości znamionowej napięcia i prądu.

Sprawność wytwarzania energii elektrycznej jest wówczas mała. Z tych też powodów dąży się do tego, aby współczynnik mocy był bliski jedności. Poprawa współczynnika mocy polega na kompensowaniu mocy biernej indukcyjnej mocą bierną pojemnościową. Na rys.5.7a pokazano schemat zastępczy odbiornika o charakterze RL. Przy zasilaniu napięciem U oraz prądzie Iri, odbiornik ten pobiera z sieci moc czynną P oraz moc bierną Qi, którą należy skompensować. Jedną z powszechnie stosowanych metod jest kompensacja mocy biernej za pomocą baterii kondensatorów lub silników synchronicznych. Prąd pobierany przez odbiornik Ri jest opóźniony względem napięcia na jego zaciskach o kąt fazowy (pi (rys.5.7b). Jeżeli równolegle do odbiornika włączymy baterię kondensatorów o pojemności C, to prąd pobierany przez tę baterię będzie wynosił:

l_c = aiCU

(5.34)

Prąd I_c wyprzedza napięcie U o kąt fazowy n/2, zatem ma zwrot przeciwny do prądu II, który opóźnia się względem napięcia U o kąt n/2. Można teraz dobrać tak wartość pojemności C, aby I_c=Il lub aby współczynnik mocy układu cosę>2 miał inną wartość, tj. większą od wartości współczynnika mocy cosę>i. W pierwszym przypadku:

lc = k = iRLSinip!

Moc bierna baterii kondensatorów

Q_c = Ul_c = UI_RLsintp₁

a odpowiadająca tej mocy pojemność baterii wynosi: Qc

<2 =

a>U²

Jest to kompensacja idealna, tzn. moc bierna indukcyjna odbiornika zostaje skompensowana mocą bierną pojemnościową baterii kondensatorów i wartość współczynnika mocy układu jest równa jedności.