Полупроводникимировой рынок

Сертификаты

Перед тем, как мы приступим к изучению структур реактивной мощности, давайте рассмотрим основные теоретические аспекты переменного тока.

Активная мощность

Если нагрузка является чисто сопротивлением, без индуктивных или ёмкостных компонентов, то кривые напряжения и тока пересекаются на одной точке (см. рис. 1). В таком случае говорят, что напряжение и ток находятся в фазе. Мощность (P) рассчитывается как произведение мгновенных значений напряжения (V) и тока (I).

Важно знать:

• Активная мощность преобразуется в другие формы энергии и измеряется счётчиком электроэнергии.
• При чисто активной нагрузке она вычисляется как произведение эффективных значений напряжения и тока.

Активная и реактивная мощность

На практике редко встречаются чисто сопротивительные нагрузки, обычно есть также индуктивная составляющая. Это характерно для устройств, работающих на магнитном поле, например, электродвигателей, трансформаторов и других. Также реактивный ток необходим для процессов коммутации в электрических преобразователях.

Полезная информация:

• При индуктивной нагрузке ток отстаёт от напряжения, а при емкостной – опережает.
• Расчёт мощности при смещении фазы происходит на основе значений напряжения и тока.

Реактивная мощность

Чисто индуктивная реактивная мощность потребляется некоторыми устройствами, такими как двигатели и трансформаторы. Силовые конденсаторы, с другой стороны, имеют чисто емкостную реактивную мощность.

Следует отметить, что силовые конденсаторы обычно имеют очень низкие потери, что делает их более эффективными в использовании.

Роль реактивной мощности в электроснабжении

Рис.3. Кривые напряжения, тока и мощности для чисто реактивной нагрузки (ϕ = 90°)

Если напряжение и ток имеют сдвиг по фазе на 90°, одна половина кривой мощности находится в положительной области, а другая – в отрицательной (рис. 3). Активная мощность равна нулю, так как положительная и отрицательная области уравновешивают друг друга. Реактивная мощность определяется как мощность, которая циркулирует между генератором и нагрузкой на частоте питающего напряжения для обеспечения нарастания и спада магнитного поля.

олная (кажущаяся) мощность

Значение полной мощности является основным параметром при выборе номинальных параметров сетей энергоснабжения. На полную мощность системы должны рассчитываться генераторы, трансформаторы, распределительные устройства, предохранители, автоматические выключатели и проводники.

Значение полной мощности – это результат произведения значений напряжения и тока без учёта фазового сдвига. Полная мощность определяется как векторная сумма активной и реактивной мощностей.

оэффициент мощности (cos φ и tg φ)

Удобным параметром для определения активного и реактивного компонентов мощности, напряжения и тока является косинус угла сдвига фаз (фазовый угол) между током и напряжением. В электротехнической практике этот параметр получил название коэффициент мощности.

Значение коэффициента мощности при полной нагрузке обычно маркируется на электрических машинах. Тангенс (tg) фазового угла φ удобен для выражения отношения реактивной мощности к активной.

Два следующих выражения показывают соотношение между косинусом и тангенсом фазового угла.

Так как система распределения электроэнергии должна быть рассчитана на полную мощность, предпринимаются усилия для снижения её значения. Если параллельно потребителю электроэнергии установлены конденсаторы соответствующей величины, реактивный ток циркулирует между конденсатором и потребителями. Это значит, что этот дополнительный ток не протекает по остальной части распределительной сети. Если таким способом достигнут коэффициент мощности, равный единице, через систему распределения протекает только активный ток.

Рис.5. Треугольник мощностей, иллюстрирующий действие компенсаций
Реактивная мощность QC, скомпенсированная конденсатором, – это разность между индуктивной реактивной мощностью до компенсации Q1 и реактивной мощностью после компенсации Q2, то есть QC = Q1 – Q2

еобходимость компенсации реактивной мощности

Ключевые моменты:

• Реактивная мощность важна для поддержания магнитного поля в электросетях.
• Полная мощность включает в себя активную и реактивную составляющие.
• Коэффициент мощности позволяет определить эффективность использования энергии.
• Компенсация реактивной мощности позволяет улучшить работу электрических систем.

Все эти понятия играют важную роль в электроэнергетике и позволяют оптимизировать работу электрических сетей в целях повышения эффективности и надёжности энергоснабжения.

Реактивная мощность и ее влияние на энергоснабжение

Реактивный ток, циркулирующий между генератором энергоснабжающей компании и потребителем, превращается в тепловую энергию в системе распределения электроэнергии. Это создает дополнительную нагрузку на генераторы, трансформаторы, кабели и распределительное устройство. В результате возникают потери электроэнергии и падение напряжения. Если доля реактивного тока высока, проводники не могут полностью использоваться для передачи полезной энергии, что потенциально требует увеличения их сечения.

С точки зрения энергоснабжающей компании низкий коэффициент мощности приводит к увеличению затрат на начальные инвестиции и обслуживание, что затем переносится на потребителей. Для решения этой проблемы помимо счетчика активной энергии устанавливается счетчик реактивной энергии.

Методы компенсации реактивной мощности

Индивидуальная компенсация

В этом случае конденсаторы устанавливаются параллельно каждой индуктивной нагрузке. Этот способ полностью исключает дополнительную нагрузку на кабельную сеть. Недостатком является то, что конденсатор работает только при работе подключенного потребителя электроэнергии. Кроме того, установка конденсатора около машины может быть сложной из-за ограниченного места или дополнительных затрат.

Групповая компенсация

Электрические машины, включаемые одновременно, объединяются в группу и имеют общий конденсатор компенсации. Вместо нескольких индивидуальных конденсаторов устанавливается один, расчет его емкости производится специально.

Централизованная компенсация

Этот метод предполагает общую систему компенсации реактивной мощности на объекте. Он распределяется по всей системе, что может уменьшить затраты на установку, но требует более высокой общей мощности конденсаторов.

Реактивная мощность может оказывать значительное влияние на энергоснабжение, поэтому важно принимать меры по ее компенсации для оптимальной работы системы.

Компенсация реактивной мощности

Ёмкость компенсации реактивной мощности устанавливается в центральной точке, например, на вводном распределительном щите низкого напряжения. Такая система покрывает общее потребление реактивной мощности. Ёмкость делится на несколько секций, которые подключаются и отключаются с помощью автоматического реле регулирования реактивной мощности и контакторов в соответствии с нагрузкой.

Централизованная компенсация реактивной мощности

Этот метод используется сегодня в большинстве случаев. Централизованную систему компенсации реактивной мощности легко контролировать. Современные реле регулирования реактивной мощности позволяют постоянно контролировать состояние контактора, cosφ, активный и реактивный ток и гармоники, имеющиеся в системе распределения электроэнергии.

Преимущества:

• Простой принцип действия
• Простота контроля состояния
• Хорошее использование ёмкости
• Простота монтажа
• Меньшая величина необходимой ёмкости за счет учета неодновременности нагрузки
• Снижение затрат для систем распределения электроэнергии, в которых есть проблемы с гармониками, так как проще обеспечить отстройку от резонансных частот.

Недостатки:

• Не уменьшаются реактивные токи во внутренней распредсистеме потребителя
• Дополнительные затраты на систему автоматического управления

Гибридная компенсация реактивной мощности

С экономической точки зрения часто оказывается, что целесообразным может быть сочетание трех методов, описанных выше.

Глава 3. Определение требуемой величины конденсатора

Обычно энергоснабжающие компании имеют фиксированные тарифы для небольших потребителей электроэнергии, а с крупными потребителями заключаются договоры на условиях, являющихся предметом переговоров. В большинстве договоров стоимость электроэнергии включает в себя следующие составляющие:

1. Наибольшее потребление за месяц (или за год) в течение периода в 15 мин.
2. Измеряемая с помощью измерителя активной энергии, обычно учитывается по обычному и внепиковому тарифам.
3. Измеряемая с помощью измерителя реактивной энергии, иногда учитывается по обычному и внепиковому тарифам.

Обычной практикой является выставление счёта за реактивную энергию, только если реактивная мощность превышает 50% от активной мощности нагрузки. Это соответствует cos φ = 0,9. При этом не ставится условие, что коэффициент мощности никогда не должен опускаться ниже 0,9. Начисления основываются на среднем значении коэффициента мощности за месяц. В некоторых регионах предусматриваются другие значения коэффициента мощности, например 0,85 или 0,95.

В других тарифах мощность тарифицируется не в кВт, а в кВА. В этом случае стоимость реактивной энергии включается в цену за мощность. Для минимизации платы в этом случае необходимо стремиться к cos φ = 1. В любом случае можно считать, что если правильно выбраны параметры устройств компенсации реактивной мощности, затраты на реактивную энергию могут быть сэкономлены.

3.2 Ориентировочная оценка

Точные методы определения необходимой реактивной мощности приводятся в следующих разделах настоящего руководства. Но иногда может оказаться нужным быстро оценить порядок требуемой величины. Приведённые данные можно использовать для того, чтобы проверить правильность результатов расчёта. Также может возникнуть случай, когда инженер выполнил точный расчёт, но сомневается в результате и предполагает, что в его рассуждениях имеется ошибка. Приведённые ниже данные можно использовать, чтобы удостовериться, что величины, полученные при расчёте, являются правильными.

➛ Двигатели с индивидуальной КРМ➛ 35 – 40% номинальной мощности двигателя

➛ Трансформаторы с индивидуальной КРМ➛ 2,5% мощности трансформатора➛ 5% для старых трансформаторов

➛ Централизованная КРМ➛ 25 – 33% мощности трансформатора для получения cos φ = 0,9➛ 40 – 50% мощности трансформатора для получения cos φ = 1

Таблица 1. Ориентировочная оценка требуемой мощности конденсатора

3.3 Список потребителей

При проектировании новой установки для нового объекта или части объекта целесообразно сначала сделать ориентировочную оценку предъявляемых требований. Более точная картина складывается при составлении перечня подключаемых нагрузок с их электрическими характеристиками с учётом коэффициента одновременности. В случаях, когда впоследствии возможно расширение системы, система компенсации реактивной мощности должна быть спроектирована и установлена таким образом, чтобы расширение не сопровождалось большими расходами. Должны быть рассчитаны на увеличение нагрузки кабели к системе компенсации реактивной мощности и релейная защита; также должно быть предусмотрено место для установки дополнительных конденсаторов.

3.4 Определение требуемой емкости конденсатора с помощью измерений

Амперметры и измерители коэффициента мощности часто устанавливаются в распределительном щите. Также для измерения тока удобны токовые клещи. Измерения производятся на питающей линии (например, на трансформаторе) или на линии, питающей оборудование, реактивную мощность которого нужно компенсировать. Одновременное измерение напряжения в распредсистеме повышает точность расчёта, но вместо этого может быть использовано значение номинального напряжения (например, 380 или 400 В).

Активная мощность P определяется по измеренным на-пряжению V, полному току Is и коэффициенту мощности:

Если задан целевой коэффициент мощности cos φ, мощность конденсатора может быть рассчитана по следующей формуле. Однако проще определить коэффициент «f» по таблице 2 (стр. 12) и умножить его на рассчитанное значение активной мощности.

Измеренный полный ток IS: 248 АИмеющийся коэффициент мощности cos φ факт 0,86Требуемый коэффициент мощности cos φ целевой 0,92Напряжение V 397 В

Описанные выше измерения, естественно, дают значения только в данный момент времени. Однако нагрузка может сильно меняться в течение суток и в зависимости от времени года. Поэтому измерения должны проводиться персоналом, знакомым с электроустановкой. Должны проводиться несколько измерений, при этом должны быть включены нагрузки, реактивная мощность которых должна быть скомпенсирована. Измерения должны проводиться быстро, и все показания должны считываться по возможности одновременно, чтобы любое внезапное изменение нагрузки не исказило результаты.

3.5 Измерения с регистрацией активной и реактивной мощности

Более реальные результаты получаются с помощью приборов с записью результатов измерений. Параметры могут записываться в течение длительного периода времени, при этом также фиксируются пиковые значения. Необходимое значение мощности конденсатора рассчитывается следующим образом:

– необходимая мощность конденсатора

– измеренная реактивная мощность

– измеренная активная мощность

– значение tg φ, соответствующее заданному значению cos φ (можно получить из таблицы 2, к примеру, для cos φ = 0,92 соответствующее значение tg φ = 0,43)

3.6 Измерения по показаниям счётчиков

В начале рабочей смены считываются показания счётчиков активной и реактивной энергии. Затем считываются показания обоих счётчиков через 8 часов. Если в течение этого времени был перерыв в работе, длительность 8-часового периода должна быть увеличена на время этого перерыва.

RM1 – начальные показания счётчика реактивной энергии

RM2 – конечные показания счётчика реактивной энергии

AM1 – начальные показания счётчика активной энергииAM2 – конечные показания счётчика активной энергии.

Используя это расчётное значение tgφ и заданное значение cosφ, из таблицы 2 можно получить значение коэффициента f. Необходимую мощность конденсатора можно рассчитать по следующей формуле, где k – коэффициент трансформации трансформаторов тока счётчиков:

Пример: Расчет:

Были получены следующие показания счётчиков: (AM1) = 115,3 (AM2) = 124,6

Показания счётчика активной энергии (RM1) = 311,2 (RM2) = 321,2

Время между замерами 8 ч.

Трансформатор тока (ТТ) коэффициент передачи 150/5 А (= 30)

Таблица 2. Коэффициент f (f = tan φфакт – tan φцелевой)

3.7 Определение емкости конденсатора с помощью счёта энергоснабжающей компании

Величину необходимой мощности конденсатора можно определить относительно просто и точно с помощью месячного счёта энергоснабжающей компании. Если потребление энергии постоянно в течение года, за основу может быть взято потребление за год или за любой месяц (кроме месяца, в котором происходит закрытие года). Если имеются сезонные колебания, разумеется, должен быть выбран счёт сезона с высоким потреблением. Если используется раздельное измерение по обычному и внепиковому тарифам, для расчёта как правило берутся результаты для обычного тарифа. Можно считать, что мощность конденсатора, выбранного таким образом, будет приемлемой для компенсации реактивного тока в ночное время. Однако в некоторых случаях, когда преимущественно используется более дешёвая внепиковая энергия, внепиковым потреблением пренебрегать нельзя.

3.7.1 Тариф за киловатт-час

В тарифе за киловатт-час максимальная мощность, активная энергия и реактивная энергия тарифицируются как отдельные статьи. Как правило, в договорах на поставку электроэнергии не предусматривается плата за реактивную энергию, если её величина не превышает 50% активной энергии. При этом оплачивается только количество, которое превышает эту величину. Это примерно соответствует cos φ = 0,9. Однако рекомендуется использовать при расчёте немного большее значение, например, 0,92, чтобы иметь небольшой запас по номинальной мощности конденсатора.

Пример расчёта с использованием данных из счёта энергоснабжающей компании:

Активная мощность: 99 кВт Активная энергия (обычный тариф): 17 820 кВт·ч Реактивная энергия (обычный тариф): 19 245 квар·ч

Теперь можно из таблицы 2 получить реальное значение cos φ. Расчётное значение tg φ = 1,08 соответствует значению cos φфакт = 0,68. Затем из таблицы 2 получаем коэффициент f = 0,65 (cos φцелевой = 0,92).

Необходимая мощность конденсатора определяется как произведение активной мощности на коэффициент f99 кВт х 0,65 = 64,35 квар

В данном случае должен быть выбран конденсатор с номинальной мощностью 75 квар. Если требуется учесть возможное расширение объекта в будущем, следует выбрать несколько большую ёмкость, например, 100 квар.

3.7.2 Тариф с оплатой за присоединённую мощность

В этом случае энергоснабжающая компания основывает счёт на максимальном количестве электроэнергии, потребленной пользователем в данном месяце. Если для этой цели измеряется не активная, а полная мощность, целесообразно выбрать конденсатор такой мощности, при которой будет достигаться cos φ = 1.

Максимальная активная мощность 104 кВт Коэффициент мощности cos φфакт 0,62

Из таблицы 2 для нескорректированного cos φфакт = 0,62 и заданного cos φцелевой = 1 находим коэффициент f= 1,27. Теперь можно рассчитать необходимую номинальную мощность конденсатора.

Произведение активной мощности на коэффициент f 104 кВт х 1,27 = 132,08 квар

В данном случае можно использовать систему компенсации реактивной мощности с мощностью компенсации от 150 до 175 квар со ступенчатым регулированием.

Глава 4. Практические примеры

4.1 Компенсация реактивной мощности в сети с газоразрядными лампами

Рис. 12. Индивидуальная компенсация конденсатором, включенным параллельно лампе. Газоразрядные лампы требуют использования балласта, ограничивающего протекающий через них ток. С натриевыми лампами низкого давления обычно используются трансформаторы с большой индуктивностью рассеяния, а прочие газоразрядные лампы включаются через дроссель. Соответствующий коэффициент мощности cos ϕ составляет примерно 0,5 при использовании дросселей, а в случае трансформатора с повышенным рассеянием он падает до 0,3.Для улучшения коэффициента мощности могут использоваться однофазные конденсаторы, подключаемые как параллельно или последовательно с нагрузкой.В цепи с одной лампой или двумя лампами в «тандемном» включении используется один конденсатор, включаемый параллельно с лампой/лампами. Его номинальное напряжение соответствует напряжению питания (230 В).Примечание: Конденсаторы, включаемые параллельно с источником питания образуют с реактивным сопротивлением сети колебательный контур. Это может привести к усилению высших гармоник, присутствующих в сети, и возникновению помех в системах дистанционного управления, работающих на звуковых частотах (более подробно этот вопрос рассмотрен на с.42). Схема с двумя лампами и несимметричным балластом, содержащая LC-контур в одной из параллельных ветвей (рис.13), является особенно выгодной, т.к. содержит только один конденсатор на две лампы. Цепь одной из ламп остается чисто индуктивной, а во второй цепи дроссель включается последовательно с конденсатором. Этот конденсатор должен быть рассчитан на напряжение выше сетевого (450 В), поскольку его включение последовательно с дросселем приводит к росту напряжения на нем. При использовании данной схемы не возникает помех, обусловленных резонансом из-за включения конденсаторов параллельно с сетью. Кроме того, благодаря тому, что токи ламп не совпадают по фазе, снижаются пульсации освещенности и риск возникновения стробоскопического эффекта при работе с вращающимися машинами. Вот почему многие энергоснабжающие компании требуют от потребителей установки конденсаторов последовательно с дросселями и, в целом, рекомендуют рассмотренную схему.

Рис. 13. Две лампы, включенные последовательно, с параллельно компенсирующим конденсатором (ном. напряжением 230В)

Электронные балласты для люминесцентных ламп, а также светодиодные светильники не требуют компенсации реактивной мощности как таковой. Однако из-за нелинейного характера нагрузки, особенно при большом количестве ламп, возрастает уровень высших гармоник тока (см. главу, по-священную качеству электроэнергии, начиная со страницы 32).

4.1.1 Таблица выбора для газоразрядных ламп

В данной таблице приведены конденсаторы, подходящие для различных типов ламп.

Емкость шунтирующего конденсатора

Ртутные лампы высокого давления

7.0/ 230 В

8.0/ 230 В

100/ 230 В

18.0/ 230 В

25.0/ 230 В

40.0/ 230 В

60.0/ 380 В

Натриевые лампы низкого давления

20.0/ 230 В

45.0/ 230 В

Натриевые лампы высокого давления

12.0/ 230 В

32.0/ 230 В

50.0/ 230 В

100.0/ 230 В

Примечание: В случае балластов с низкими потерями для последовательной установки можно применять конденсаторы с меньшей емкостью, чем указано в таблицах. Рекомендуемая емкость может варьировать от одного изготовителя ламп к другому, но емкость, указанная на дросселе всегда имеет приоритет.

Существуют типоразмеры конденсаторов, которые используются последовательно с балластами с низкими потерями чаще всего:

Емкость шунтирующего конденсатораЕмкость последовательного конденсатора

от 4 до 162.0/ 230 В

от 18 до 204.5/ 230 В2.9 / 450 В

от 36 до 404.5/ 230 В3.6 / 450 В

от 58 до 657.0/ 230 В5.7 / 450 В

6.0/ 230 В

35.0/ 230 В

85.0/ 230 В

100.0/ 380 В

4.1.2 Групповая компенсация реактивной мощности для газоразрядных ламп

Рис. 15.Групповая компенсация реактивной мощности газоразрядных ламп, распределенных по трем фазам (с конденсатором типа LKT)Если несколько газоразрядных ламп включаются и выключаются одновременно, и нагрузка при этом симметрична по фазам, можно использовать трехфазную конденсаторную сборку с номинальным напряжением 440 В.

QC = n ∙ C∙ 0.015

QC: компенсирующая мощность в квар n: количество ламп, распределенных по трем фазам С: шунтирующая емкость на лампу в мкФ

Пример: 24 люминесцентных ламп по 58 Вт

24 ∙ 7 мкФ∙ 0.015 = 2.52 квар

4.2 Индивидуальная компенсация реактивной мощности трансформаторов

Предписания энергоснабжающих компаний, касающиеся допустимых номиналов конденсаторов, подключаемых к трансформаторам, могут меняться в зависимости от региона. Перед установкой систем компенсации рассматриваемого типа, рекомендуется получить консультацию своей энергоснабжающей организации. Современные трансформаторы имеют магнитопровод, для намагничивания которого достаточно совсем небольшой реактивной мощности. Если мощность компенсирующего конденсатора окажется чрезмерной, возможно возникновение перенапряжений при холостом ходе трансформатора.

Для применения с трансформаторами лучше всего подходят конденсаторы со встроенными предохранителями-разъединителями. Если такие конденсаторы подключаются непосредственно к выводам трансформатора, следует учитывать, что кабели к конденсатору должны быть рассчитаны на полную мощность короткого замыкания.

100 – 160

200 – 250

315 – 400

500 – 630

Таблица 3. Примерные требования к мощности конденсаторов при индивидуальной компенсации реактивной мощности трансформаторов, установленные Федеральной ассоциацией энергетики и водных ресурсов Германии.

Рис. 16.Трансформатор с постоянно включенными компенсирующими конденсаторами Конденсатор с предохранителем-разъединителем может подключаться непосредственно к выводам трансформатора. Это означает, что кабели к конденсатору должны быть рассчитаны на полный ток короткого замыкания.Примечание: Рассматриваемые предохранители-разъединители работают при чисто емкостном токе. Соответственно, категорически запрещается размыкать их под нагрузкой, поскольку это может привести к возникновению электрической дуги.Если все же предполагается отключение конденсатора при работающем трансформаторе, следует использовать автоматический выключатель.

4.3 Индивидуальная компенсация реактивной мощности двигателей

Величина компенсирующей мощности должна составлять порядка 90% кажущейся мощности двигателя на холостом ходу.

Это позволяет получить коэффициент мощности порядка 0.9 под номинальной нагрузкой и 0.95-0.98 на холостом ходу. Для асинхронных двигателей с номинальной скоростью 1500 об/мин Федеральная ассоциация энергетики и водных ресурсов Германии (BDEW) рекомендует ориентироваться на номиналы конденсаторов, приведенные в таблице 4. Приведенные значения должны быть увеличены на 5% для двигателей на 1000 об/мин и снижены на 15% для двигателей на 750 об/мин.

1 – 1.9

2 – 2.9

3 – 3.9

4 – 4.9

5 – 5.9

6 – 7.9

8 – 10.9

11 – 13.9

14 – 17.9

18 – 21.9

22 – 29.9

30 – 39.9примерно 40% мощности двигателя

40 и болеепримерно 35% мощности двигателя

Таблица 4. Примерные требования BDEW к мощности конденсаторов при индивидуальной компенсации реактивной мощности двигателей.

Примечание: В случае электрических машин с индивидуальной компенсацией реактивной мощности, когда конденсаторы подключаются непосредственно к клеммам двигателя, компенсирующая мощность ни при каких обстоятельствах не должна быть завышенной. В частности это относится к двигателям центрифуг с большими маховыми массами на валу, которые могут долго вращаться по инерции после отключения. Шунтирующий конденсатор может привести к переходу двигателя в генераторный режим и возникновению опасных перенапряжений, способных вывести из строя и конденсатор, и двигатель.

В простейшем случае конденсатор подключается непосредственно к клеммам двигателя. При этом не требуется какой-либо дополнительной защиты конденсатора от перегрузок по току, т.к. эту функцию выполняет защита двигателя. Если для защиты двигателя используется автоматический выключатель, рекомендуется снизить его порог срабатывания.

Примечание: Регулируемые электроприводы в зависимости от используемой технологии не потребляют или почти не потребляют реактивную мощность. Однако из-за нелинейного характера нагрузки они потребляют из сети несинусоидальный ток и являются источником гармоник в ней (см. главу, посвященную качеству электроэнергии, начиная со страницы 32).

Рис. 17.Типовая схема постоянно включенного компенсатора реактивной мощности двигателя Сниженный ток отсечки выключателя:

Трехфазный конденсатор разряжается непосредственно через обмотки двигателя, сопротивление которых невелико. Поэтому разрядные сопротивления не требуются.

4.3.1 Индивидуальная компенсация реактивной мощности двигателей лифтов и подъемников

Рис. 18.Схема компенсации реактивной мощности двигателя подъемника с отдельным контактором подключения конденсатора и цепью быстрого разрядаДвигатели подъемников и лифтов оборудуются средствами обеспечения безопасности, в частности механическими тормозами, автоматически срабатывающими при пропадании питания. Если трехфазный шунтирующий конденсатор будет подключен непосредственно к двигателю, то наличие в нем запасенной энергии может привести к задержке экстренного торможения и даже несрабатыванию тормоза. Поэтому конденсатор следует включать в цепь до магнитного пускателя, или иного коммутационного аппарата, управляющего двигателем.Конденсатор при этом должен подключаться через отдельный контактор и иметь цепь быстрого разряда, представляющую собой либо разрядные дроссели непосредственно на выводах конденсатора, либо разрядные сопротивления, подключаемые через дополнительные контакты контактора.

В системе управления должна быть предусмотрена блокировка, исключающая повторное подключение конденсаторов до их полного разряда. Поскольку частые коммутации приводят к износу механических контактов, для переключения ступеней конденсатора рекомендуется использовать твердотельные ключи. Такие ключи могут коммутироваться в момент перехода тока через ноль и иметь время срабатывания порядка нескольких миллисекунд.

4.3.2 Переключатели «звезда-треугольник»

Рис. 19.Переключатель «звезда-треугольник» с ручным приводом. Специальное исполнение для двигателей с индивидуальной компенсациейЕсли предполагается совместное использование трехфазных конденсаторов и переключателей «звезда-треугольник» с ручным приводом, следует выбирать переключатели, специально предназначенные для использования в схемах с индивидуальной компенсацией реактивной мощности.Мостиковые контакты таких переключателей имеют конструкцию, исключающую кратковременное прерывание тока во время переключения конденсатора в «противофазу».Такое прерывание вызывает броски тока при перезаряде конденсаторов, что создает риск повреждения как самих конденсаторов, так и переключателя.В положении переключателя «отключено» (питание с двигателя снято), мостиковый контакт нейтрали «звезды» не должен быть замкнут, т.к. это вызывает короткое замыкание конденсатора.

4.3.3 Группы контакторов «звезда-треугольник»

Рис. 20.Двигатель с контактором «звезда-треугольник» и индивидуальной компенсациейКак и в случае с ручными переключателями, при использовании контакторов должно быть исключено прерывание тока при переключении со «звезды» на «треугольник» (т.е. линейный контактор должен оставаться включенным). При отключении двигателя контакты нейтрали «звезды» должны размыкаться. Конденсатор может быть подключен к линейному контактору со стороны нагрузки или к зажимам U, V и W двигателя (но не X, Y, Z, т.к. эти выводы закорачиваются контактами нейтрали «звезды»).

Примечание: Ни при каких обстоятельствах мощность компенсации не должны оказаться завышенной. В особенности это относится к двигателям с большими маховыми массами на валу, которые могут долго вращаться по инерции после отключения. Шунтирующий конденсатор слишком большой емкости может привести к переходу двигателя в генераторный режим и возникновению опасных перенапряжений. По этой же причине при пуске с переключением «звезда-треугольник» контакты нейтрали звезды не должны оставаться замкнутыми, если двигатель отключается. В противном случае возможно возникновение еще более высоких перенапряжений, чем в случае с соединением обмоток в «треугольник».

4.4 Системы компенсации реактивной мощности

Системы компенсации реактивной мощности (КРМ) состоят из следующих компонентов:

Рис. 21.Типичная модульная система компенсации реактивной мощностиРеле управления реактивной мощностьюГруппы конденсаторов, подключаемые и отключаемые контакторами или твердотельными коммутаторамиРеакторы (дроссели) фильтров, если требуется отстройка от высших гармоникГрупповая защита от токов короткого замыканияТермостатированная система вентиляции, если требуется отстройка от высших гармоникУказанные компоненты могут быть смонтированы на общей установочной плите. Если предполагается будущее расширение системы по модульному принципу, она может быть размещена в шкафу. Системы КРМ устанавливаются в распределительных сетях, в которых необходимая реактивная мощность постоянно изменяется. Компенсирующие конденсаторы могут быть разделены на несколько «ступеней», подключение и отключение которых осуществляется специальным контроллером, воздействующим на контакторы или твердотельные ключи

Централизованная система КРМ является самой простой в части наблюдения за ее работой. Современные контроллеры КРМ позволяют отслеживать в режиме реального времени состояние коммутационных аппаратов, cos ϕ, активную и реактивную составляющие тока, уровень гармоник в сети. Обычно при централизованной КРМ требуемая полная мощность конденсаторов оказывается меньше, чем при индивидуальной компенсации, поскольку в первом случае возможен учет коэффициента одновременности нагрузок. Это позволяет оптимально использовать установленную мощность конденсаторов.

Типичная схема автоматизированной системы компенсации реактивной мощности