И способы его повышения

Значительную часть приемников электрической энергии составляют трехфазные асинхронные двигатели, обслуживающие силовые промышленные установки (компрессоры, насосы, вентиляторы) и производственные механизмы (в основном станки), установки электрического освещения, электрические печи, а также преобразовательные агрегаты, служащие для питания приемников постоянного тока. Все эти приемники, кроме установок электрического освещения, как правило, являются симметричными.

Большая часть промышленных приемников потребляет из сети как активную, так и реактивную энергию. Основными потребителями реактивной энергии являются асинхронные двигатели и трансформаторы, потребляющие соответственно 60÷65% и 20÷25% общего количества реактивной энергии.

При загрузке линий передач и трансформаторов значительными потоками реактивной энергии возникают дополнительные потери на нагрев, потери напряжения (особенно в сетях районного значения), уменьшается пропускная способность линий электропередачи и трансформаторов, возникает необходимость увеличения площадей сечений проводов воздушных и кабельных линий, а также мощности или количества трансформаторов. Поэтому в современных системах электроснабжения стремятся частично разгружать линии электропередачи и трансформаторы от реактивной энергии, приближая в соответствии с технико-экономическими возможностями источники реактивной энергии к местам ее потребления. Это приводит к увеличению коэффициента мощности установок.

Повышение коэффициента мощности имеет огромное технико-экономическое значение: так, его повышение на 0,01 только в одной крупной энергосистеме дает ежегодно экономию нескольких миллионов киловатт-часов.

Повышение коэффициента мощности промышленных предприятий должно осуществляться прежде всего за счет выполнения следующих мероприятий:

1) упорядочение энергетического режима оборудования;

2) рациональное использование установленных мощностей асинхронных двигателей и трансформаторов;

3) замена мало загруженных двигателей двигателями меньших мощностей;

4) ограничение режимов холостого хода трансформаторов и двигателей и др.

В случае необходимости прибегают к искусственным мерам повышения коэффициента мощности с помощью компенсирующих устройств (источников реактивной энергии) - синхронных компенсаторов (мощных синхронных двигателей) и статических конденсаторов.

Коэффициент мощности трехфазных приемников

, (4.11)

где Q_К - реактивная мощность компенсирующих устройств.

Чем больше реактивная энергия, вырабатываемая компенсирующими устройствами, установленными вблизи приемников, тем выше коэффициент мощности.

Выбор компенсирующих устройств осуществляют на основе технико- экономических расчетов. Применение синхронных компенсаторов в маломощных установках нецелесообразно, поэтому на промышленных предприятиях при мощности компенсирующего устройства меньше 5 Мвар (U = 6 кВ) и 10 Мвар (U = 10 кВ) экономически целесообразна установка батарей конденсаторов (БК).

Реактивная мощность конденсаторов в одном элементе составляет 4÷10 квар: из двух элементов собирают батареи требуемой мощности, соединяют их треугольником и включают в трехфазную сеть. В этом случае при заданном напряжении требуются конденсаторы меньшей ёмкости. Установки конденсаторов делятся на три вида: индивидуальные, групповые и централизованные. В централизованных установках мощность конденсаторов используется более эффективно.

В соответствии с указаниями по компенсации реактивной мощности в распределительных сетях каждому предприятию нормируется не коэффициент мощности, а непосредственное экономически обоснованное значение реактивной энергии, которую ему разрешается потреблять из сети. В соответствии со специальными договорами предприятиям устанавливается оптимальный tg j, определяемый по показаниям счетчиков реактивной и активной энергии (tg j = Q _ср / P _ср). Если предприятие работает с tg j, близким к оптимальному, то оно получает скидку на оплату за электроэнергию (что дает общую экономию средств). Если же tg j отличается от оптимального, то устанавливается надбавка к тарифу (до 30 %).

Контрольные вопросы и задания (к главе 4)

1. Дайте определение трехфазной цепи.

2. Дайте определение фазы трехфазной цепи.

3. Назовите преимущества трехфазных цепей.

4. Опишите принцип действия самого простого трехфазного генератора.

5. Обозначения трехфазных ЭДС, способы представления трехфазных ЭДС.

6. Несвязанные и связанные трехфазные системы.

7. Назовите способы соединения обмоток трехфазных генераторов.

8. Трехпроводная и четырехпроводная трехфазные системы.

9. Фазные и линейные напряжения и токи, связь между ними.

10. Запишите фазные и линейные напряжения в комплексной форме.

11. Соединение приемников звездой. Начертите векторные диаграммы напряжений и векторные диаграммы токов при симметричном режиме и обрыве фазы.

12. Соединение приемников треугольником. Начертите векторные диаграммы напряжений и векторные диаграммы токов при симметричном режиме, а также обрыве фазы и линейного провода.

13. Запишите формулы для определения активной, реактивной и полной мощности трехфазных цепей для общего случая.

14. Запишите формулы для определения мощности трехфазных цепей в симметричном режиме.

15. Назовите основные мероприятия, которые проводятся с целью повышения коэффициента мощности промышленных предприятий.

Контрольные задачи (к главе 4)

1. В симметричной трехфазной цепи определен ток фазы А приемника А. Запишите, чему будут равны токи фаз В и С, постройте векторную диаграмму токов.

2. В симметричной трехфазной цепи определено напряжение фазы А приемника В. Запишите, чему будут равны напряжения фаз В и С, постройте векторную диаграмму напряжений.

3. В симметричной трехфазной цепи определен ток фазы А приемника А. Запишите, чему будут равны токи фаз В и С, постройте векторную диаграмму токов.

4. В симметричной трехфазной цепи определено напряжение фазы А приемника В. Запишите, чему будут равны напряжения фаз В и С, постройте векторную диаграмму напряжений.

5. В симметричной трехфазной цепи определен ток фазы А приемника А. Запишите, чему будут равны токи фаз В и С, постройте векторную диаграмму токов.

6. В симметричной трехфазной цепи определено напряжение фазы А приемника В. Запишите, чему будут равны напряжения фаз В и С, постройте векторную диаграмму напряжений.

7. В симметричной трехфазной цепи определен ток фазы В приемника А. Запишите, чему будут равны токи фаз А и С, постройте векторную диаграмму токов.

8. В симметричной трехфазной цепи определено напряжение фазы В приемника В. Запишите, чему будут равны напряжения фаз А и С, постройте векторную диаграмму напряжений.

9. В симметричной трехфазной цепи определен ток фазы В приемника А. Запишите, чему будут равны токи фаз А и С, постройте векторную диаграмму токов.

10. В симметричной трехфазной цепи определено напряжение фазы В приемника В. Запишите, чему будут равны напряжения фаз А и С, постройте векторную диаграмму напряжений.

11. В симметричной трехфазной цепи определен ток фазы В приемника А. Запишите, чему будут равны токи фаз А и С, постройте векторную диаграмму токов.

12. В симметричной трехфазной цепи определено напряжение фазы В приемника В. Запишите, чему будут равны напряжения фаз А и С, постройте векторную диаграмму напряжений.

13. В симметричной трехфазной цепи определен ток фазы С приемника А. Запишите, чему будут равны токи фаз А и В, постройте векторную диаграмму токов.

14. В симметричной трехфазной цепи определено напряжение фазы С приемника В. Запишите, чему будут равны напряжения фаз А и В, постройте векторную диаграмму напряжений.

15. В симметричной трехфазной цепи определен ток фазы С приемника А. Запишите, чему будут равны токи фаз А и В, постройте векторную диаграмму токов.

16. В симметричной трехфазной цепи определено напряжение фазы С приемника В. Запишите, чему будут равны напряжения фаз А и В, постройте векторную диаграмму напряжений.

17. В симметричной трехфазной цепи определен ток фазы С приемника А. Запишите, чему будут равны токи фаз А и В, постройте векторную диаграмму токов.

18. В симметричной трехфазной цепи определено напряжение фазы С приемника В. Запишите, чему будут равны напряжения фаз А и В, постройте векторную диаграмму напряжений.

19. В симметричной трехфазной цепи определен ток фазы А приемника А. Запишите, чему будут равны токи фаз В и С, постройте векторную диаграмму токов.

20. В симметричной трехфазной цепи определено напряжение фазы А приемника В. Запишите, чему будут равны напряжения фаз В и С, постройте векторную диаграмму напряжений.

21. В симметричной трехфазной цепи определен ток фазы А приемника А. Запишите, чему будут равны токи фаз В и С, постройте векторную диаграмму токов.

22. В симметричной трехфазной цепи определено напряжение фазы А приемника В. Запишите, чему будут равны напряжения фаз В и С, постройте векторную диаграмму напряжений.

23. В симметричной трехфазной цепи определен ток фазы А приемника А. Запишите, чему будут равны токи фаз В и С, постройте векторную диаграмму токов.

24. В симметричной трехфазной цепи определено напряжение фазы А приемника В. Запишите, чему будут равны напряжения фаз В и С, постройте векторную диаграмму напряжений.

25. В симметричной трехфазной цепи определен ток фазы В приемника А. Запишите, чему будут равны токи фаз А и С, постройте векторную диаграмму токов.

26. В симметричной трехфазной цепи определено напряжение фазы В приемника В. Запишите, чему будут равны напряжения фаз А и С, постройте векторную диаграмму напряжений.

27. В симметричной трехфазной цепи определен ток фазы С приемника А. Запишите, чему будут равны токи фаз А и В, постройте векторную диаграмму токов.

28. В симметричной трехфазной цепи определено напряжение фазы С приемника В. Запишите, чему будут равны напряжения фаз А и В, постройте векторную диаграмму напряжений.

29. В симметричной трехфазной цепи определен ток фазы А приемника А. Запишите, чему будут равны токи фаз В и С, постройте векторную диаграмму токов.

30. В симметричной трехфазной цепи определено напряжение фазы А приемника В. Запишите, чему будут равны напряжения фаз В и С, постройте векторную диаграмму напряжений.