Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Повышение коэффициента мощности в промышленных сетях

Повышение коэффициента мощности в промышленных сетях

СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ ЗА СЧЕТ РАЦИОНАЛИЗАЦИИ РАБОТЫ ТОКОПРИЕМНИКОВ

Повышение коэффициента мощности промышленного предприятия сводится в основном к рационализации работы основных потребителей реактивной мощности — асинхронных двигателей и трансформаторов.

Ниже приводятся основные мероприятия, направленные к рационализации работы асинхронных двигателей:

1. Замена малозагруженных двигателей двигателями меньшей мощности или замена на двигатели той же мощности, но с улучшенными характеристиками.

2. Понижение рабочего напряжения для двигателей, работающих с малыми коэффициентами загрузки, путем:

1) Переключения малозагруженных двигателей (при загрузке 35% и ниже) напряжением 127/220 и 220/380 В с треугольника на звезду с помощью специальных переключателей или постоянной перепайкой статорных обмоток. Для двигателей с часто изменяющейся нагрузкой применяются автоматические переключатели с треугольника на звезду и обратно.

2) Секционирование статорных обмоток двигателей, загруженных до 50% номинальной мощности (рис. 3). Это мероприятие на практике осложняется необходимостью изготовления переключателей и перемотки обмотки с устройством до 18 выводов для их перепайки или их присоединения к переключателю. Коэффициент мощности при этом повышается с 0,5 до 0,8.

3) Понижение напряжения фабрично-заводских силовых сетей путем переключения ответвлений понижающих цеховых трансформаторов для случая, когда все двигатели в цехе мало загружены и питаются от одного и того же трансформатора.

3. Ограничение времени работы двигателей на х. х., которое осуществляется на практике чаще всего с помощью автоматических ограничителей.

Если межоперационное время превышает 10 сек., применение ограничителей х. х. дает экономию активной и реактивной энергии, которая подсчитывается из выражений

4. Повышение качества ремонта асинхрон­ных двигателей. Выпуск из ремонта двигате­лей с большой неравномерностью загрузки от­дельных фаз с увеличенным током х. х. или с отклонением от заводских обмоточных данных вызывает значительное повышение потребле­ния двигателями реактивной мощности из сети.

5. Рационализация работы трансформато­ров, заключающаяся в замене и перегруппи­ровке их, а также отключении трансформато­ров во время работы на холостом ходу.

101. Причины, влияющие на величину «косинуса фи» потребителя, и меры, принимаемые для увеличения «косинуса фи»

А. Причины низкого «косинуса фи». 1. Недогрузка электродвигателей переменного тока. При недогрузке электродвигателя потребляемая им активная мощность уменьшается пропорционально нагрузке. В то же время реактивная мощность изменяется меньше. Поэтому чем меньше нагрузка двигателя, тем с меньшим коэффициентом мощности он работает.

Так, например, асинхронный двигатель в 400 квт при 1000 оборотах в минуту имеет косинус фи, равный при полной нагрузке 0,83. При 3/4 нагрузки тот же двигатель имеет cos=0,8. При 1/2 нагрузки cos=0,7 и при 1/4 нагрузки cos =0,5.

Двигатели, работающие в холостую, имеют «косинус фи», равный от 0,1 до 0,3 в зависимости от типа, мощности и скорости вращения.

2. Неправильный выбор типа электродвигателя. Двигатели быстроходные и большой мощности имеют более высокий «косинус фи», чем тихоходные и маломощные двигатели. Двигатели закрытого типа имеют cos ниже, чем двигатели открытого типа. Двигатели, неправильно выбранные по типу, Мощности и скорости, понижают cos.

3. Повышение напряжения в сети. В часы малых нагрузок, обеденных перерывов и т. п. напряжение сети на предприятии увеличивается на несколько вольт. Это ведет к увеличению намагничивающего тока индуктивных потребителей (реактивной составляющей их полного тока), что в свою очередь вызывает уменьшение cos предприятия.

4. Неправильный ремонт двигателя. При перемотке электродвигателей обмотчики вследствие неправильного подбора провода иногда не заполняют пазы машины тем количеством проводников, которое было в фабричной обмотке. При работе такого двигателя, вышедшего из ремонта, увеличивается магнитный поток рассеяния, что приводит к уменьшению cos двигателя.

При сильном износе подшипников ротор двигателя может задевать при вращении за статор. Вместо того чтобы сменить подшипники, обслуживающий персонал иногда идет по неправильному и вредному пути и подвергает ротор обточке.

Читать еще:  Электрическое обозначение двигателей на принципиальных электрических схемах

Увеличение воздушного зазора между ротором и статором вызывает увеличение намагничивающего тока и уменьшение cos двигателя.

Б. Способы увеличения «косинуса фи». Вышеперечисленные последствия низкого cos с достаточной убедительностью говорят о том, что необходимо вести борьбу за высокий cos . К мерам увеличения соs относятся:

1. Правильный выбор типа, мощности и скорости вновь устанавливаемых двигателей.

2. Увеличение загрузки двигателей.

3. Недопущение работы двигателей вхолостую продолжительное время.

4. Правильный и высококачественный ремонт двигателей.

5. Применение статических (т. е. неподвижных, невращающнхся) конденсаторов.

Малый вес конденсаторов, отсутствие вращающихся частей, незначительные потери энергии в них, легкость обслуживания, безопасность и надежность в работе дают возможность широкого применения статических конденсаторов для повышения cos двигателей.

Подбирая величину емкости при параллельном соединении индуктивности и емкости, можно добиться уменьшения угла сдвига фаз между напряжением и общим током при неизменной активной и реактивной мощности, потребляемой ветвью с индуктивностью. Этот угол можно сделать равным нулю. Тогда ток, текущий на общем участке цепи, будет иметь наименьшую величину и совпадать по фазе с напряжением сети.

Это явление называется компенсацией сдвига фаз и широко используется на практике.

По экономическим соображениям невыгодно доводить угол до нуля, практически целесообразно иметь cos =0,9—0,95.

Рассмотрим расчет емкости конденсаторов, которые нужно включить параллельно индуктивной нагрузке, чтобы повысить cos до заданной величины.

На фиг. 174, а изображена схема включения индуктивной нагрузки в сеть переменного тока. Для увеличения коэффициента мощности параллельно потребителю включена батарея конденсаторов. Векторная диаграмма начинается с построения вектора напряжения U. Ток I1 вследствие индуктивного характера нагрузки отстает по фазе от напряжения сети на угол 1.

Необходимо уменьшить угол сдвига фаз между напряжением U и общим током до величины .

Отрезок OC, представляющий активную слагающую тока I1 равен:

Ток на общем участке цепи I равен геометрической сумме то ка нагрузки I1 и тока конденсатора IC. Из треугольника оас и овс имеем:

Пример 20. Электрические двигатели шахты потребляют мощность 2000 кВт при напряжении 6 кВ и cos1=0,6. Требуется найти емкость конденсаторов, которую нужно подключить на шины установки, чтобы увеличить cos до 0,9 при f=50 гц.

Реле контроля нагрузки, контроля мощности и cos φ

Реле контроля нагрузки позволяют контролировать различные варианты сбоя в работе промышленного оборудования, имеющего своим основным элементов двигатель или насос. Для этого реле контроля подключается в цепь питания электродвигателя, измеряет активную мощность или коэффициент мощности (cos φ) и осуществляет управляющее воздействие при выходе контролируемых значений за предустановленные пороги срабатывания.

Реле контроля мощности и коэффициента мощности cos φ не контролируют параметры цепи питания, как реле контроля фаз. Для вычисления активной мощности или коэффициента мощности необходимо измерить величину напряжения и ток по одной из фаз цепи питания электродвигателя, это может быть однофазная или трехфазная нагрузка. Выводы о работе и состоянии двигателя, делаются на основе контроля за показаниями изменения потребляемой мощности во время работы с помощью реле.

Варианты контроля нагрузки:

  • Реле активной мощности — реле контроля потребляемой активной мощности однофазными и трехфазными нагрузками в сетях переменного тока, позволяют уверенно контролировать как ситуацию перегрузки, так и ситуацию недогрузки.
  • Реле коэффициента мощности — реле контролирующее фазовое смещение между током и напряжением и анализирует cos-φ, что позволяет уверенно определять только ситуацию недогрузки или перегрузки, при существенном изменении коэффициента мощности в этом случае.
  • Реле контроля тока позволяют уверенно определять только ситуацию перегрузки, во время скачка тока.

Как измерить коэффициент мощности:

Измерить коэффициент мощности можно косвенными методами.

В однофазной сети косинус фи можно определить по показаниям амперметра, вольтметра и ваттметра по формуле:

cos φ = P / (U х I), где

Читать еще:  Что отвечает за мощность двигателя

Р, U, I — показания приборов.

в цепи трехфазного тока

cos φ = P w / ( √ 3 х Uл х Iл)

где Pw — мощность всей системы, Uл, Iл — линейные напряжение и ток, измеренные вольтметром и амперметром.

В симметричной трехфазной цепи значение косинус фи можно определить из показаний двух ваттметров P w 1 и P w 2 по формуле:

Общая относительная погрешность рассмотренных методов равна сумме относительных погрешностей каждого прибора, поэтому точность косвенных методов невелика.

Численное значение косинус фи зависит от характера нагрузки. Если нагрузкой являются лампы накаливания и нагревательные приборы, то косинус фи = 1, если нагрузка содержит еще и асинхронные электродвигатели, то косинус фи

Поэтому на практике в электрических сетях определяют так называемый средневзвешенный коэффициент мощности за какое-то определенное время, допустим, за сутки или месяц. Для этого в конце рассматриваемого периода снимают показания счетчиков активной и реактивной энергии Wa и Wv и определяют средневзвешенное значение коэффициента мощности по формуле:

Это значение средневзвешенного коэффициента мощности желательно иметь в электрических сетях равным 0,92 — 0,95.

Для измерения cos φ (косинуса фи) используют фазометры, позволяющие измерить непосредственно фазовый сдвиг между напряжением и током нагрузки.

Фазометр — электроизмерительный прибор, предназначенный для измерения углов сдвига фаз между двумя изменяющимися периодически электрическими колебаниями.

Электродинамические фазометры в которых неподвижная катушка включена последовательно с нагрузкой, а подвижные катушки — параллельно нагрузке, так, что ток одной из них отстает от напряжения на угол β1. Для этого последовательно с катушкой включена активно-индуктивная нагрузка, а ток другой опережает напряжение на некоторый угол β2 , для чего включена активно-емкостная нагрузка, причем β1 + β2 = 90 о

Угол отклонения стрелки такого прибора зависит только от значения косинуса фи.

Цифровые фазометры для измерения фазового сдвига между двумя напряжениями.

В цифровых фазометрах прямого преобразования для измерения фазового сдвига его преобразуют в интервал времени и измеряют последним. Исследуемые напряжения подают на два входа прибора, на цифровом отсчетном устройстве прибора снимают показания числа импульсов, поступающих на счетчик прибора за один период исследуемых напряжений, которое соответствует фазовому сдвигу в градусах (или в долях градуса).

Из щитовых приборов, предназначенных для измерения, наиболее простой фазометр типа Д31, который может работать в однофазных сетях переменного тока с частотой 50, 500, 1000, 2400, 8000 Гц. Класс точности 2,5. Пределы измерений косинуса фи от 0,5 емкостного фазового сдвига до 1 и от 1 до 0,5 индуктивного фазового сдвига. Фазометры включают через измерительные трансформаторы тока с вторичным током 5 А и измерительные трансформаторы напряжения с вторичным напряжением 100 В.

Для измерения косинуса фи в трехфазной сети при симметричной нагрузке можно применять щитовые фазометры типа Д301. Класс их точности 1,5. Последовательные цепи включают на ток 5 А непосредственно, а также через трансформатор тока, параллельные цепи включают непосредственно на 127, 220, 380 В, а также через измерительные трансформаторы напряжения.

Диапазоны измерения параметров реле:

Для двигателей небольшой мощности измерение параметров можно проводить напрямую в следующих диапазонах:

    диапазон измерения тока до 10А, двигатель до

4.7кВт
диапазон измерения тока до 12А, двигатель до

5.7кВт
диапазон измерения тока до 16А, двигатель до

для расширения диапазона измерения используются трансформаторы тока.

Что такое коэффициент мощности двигателя или косинус фи

Показатель коэффициента мощности двигателя, который обозначается как «косинус фи», обычно стараются сделать как можно больше. Чем меньше будет значение, тем большую силу должен иметь ток, чтобы выделить в цепи нужную мощность. Если при расчетах в чем-то ошибиться, то неизбежно увеличится потребление электроэнергии, а коэффициент полезного действия при этом, наоборот, уменьшится.

  • Важный показатель
  • Мгновенная мощность
  • Активная и реактивная
  • Увеличение значения

Важный показатель

Косинус фи — показатель приборов, работающих от электротока. Это параметр, который характеризует искажения формы переменного тока. Если говорить математическим языком, этот показатель можно охарактеризовать как отношение активной мощности к полной. Чем выше это значение, тем эффективнее устройство расходует электроэнергию.

Читать еще:  В какую машину можно поставить двигатель 2jz

Для объяснения физического значения коэффициента в пример можно взять расчет других связанных с ним параметров для одного из устройств. Допустим:

  1. В сеть переменного тока был включен идеальный конденсатор.
  2. Поскольку переменное напряжение периодически меняет свою полярность, устройство будет то заряжаться, то вновь возвращать сохраненную энергию к источнику.
  3. В итоге будет происходить циркуляция электронов.

В электросетях с постоянным током мощность, как и другие ключевые параметры, остается неизменной в течение некоторого периода. Для таких случаев применимо понятие мощности, представляющей собой произведение двух важных параметров тока — его силы и напряжения. Однако это нельзя сказать о токе переменном, ведь его параметры постоянно меняются. Именно поэтому нельзя просто определить значение по той формуле коэффициента мощности, которая используется для ее определения в случае с электросетью с постоянным током. По этой причине было введено такое понятие, как мгновенная мощность.

Мгновенная мощность

Этот показатель имеет непосредственное отношение к выделению энергии и к механической работе: то есть к тем явлениям, которые имеют инерционный характер. Применяется он исключительно для расчетов. В оценке расчетов различных показателей электрических сетей применяются также действующие значения силы тока и напряжения.

Измерительные приборы, знакомые со школьной скамьи — вольт- и амперметр — предназначены для измерения этих значений. Такой показатель, как полная мощность, по сути представляет собой произведение действующих силы тока и напряжения: достаточно их лишь перемножить.

Этот показатель используют при определении требований электросети. Измеряется не в ваттах, для этого существует специальная единица измерения с названием, которое прямо указывает на то, что именно нужно перемножить для определения значения — вольт-ампер.

Активная и реактивная

С появлением в электросети реактивных элементов начинают происходить изменения. Эти элементы могут накапливать энергию и затем возвращать ее. В итоге образуется так называемая реактивная мощность. Впрочем, она не выполняет никакую полезную работу. Разумеется, возвращается энергия уже с некоторыми потерями, поэтому в любой электросети реактивное значение пытаются свести к минимуму.

Активная мощность — это усредненное значение мгновенной за определенный временной отрезок. Она способна выполнять полезную работу. Для определения полной нужно активную и реактивную возвести в квадрат и затем из суммы этих квадратов извлечь квадратный корень.

Активную можно узнать, перемножив силу тока, напряжение и косинус фи. Если он будет равен единице, то активная мощность будет полностью соответствовать полной. Это будет означать, что потерь энергии нет вообще, и любая работа является полезной.

Коэффициент полезного действия в этом случае будет равен 100%. Случается это лишь на активной нагрузке, в сети, где нет реактивных элементов. Следовательно, при реактивной мощности не выполняется работа, однако, происходят потери, которые имеют обратно пропорциональную зависимость от косинуса фи. Чем ближе значение к единице, тем меньше потеря.

Увеличение значения

Косинус фи можно увеличить либо с помощью специальных компенсирующих устройств, либо без них. Первый способ подразумевает упорядочение процесса, которое улучшает энергетический режим. Определить коэффициент помогают специальные электроизмерительные приборы, называемые фазометрами.

Увеличивая значение косинуса фи в электрике, пытаются достичь трех главных целей:

  1. Таким способом хотят сэкономить электроэнергию.
  2. Увеличение косинуса фи способствует также экономии материала, который используется для изготовления проводников. Это тоже является экономией.
  3. Высокое значение показателя говорит о высоком коэффициенте полезного действия.

Показатель косинус фи обязательно нужно принимать во внимание при создании электросетей. Если он будет недостаточно высоким, это неизбежно приведет к огромным потерям энергии.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector