onetwoclick.ru
Потребители реактивной мощности
Асинхронные электродвигатели и трансформаторы
Асинхронные электродвигатели и трансформаторы потребляют 60…80 % реактивной энергии в промышленных электросетях. Рассмотрим потребление ими реактивной мощности, основываясь на схемах замещения АД и Тр. Эти схемы идентичны, отличаются только ветвью, имитирующей нагрузку.
Значения сопротивлений ротора АД аналогично вторичной обмотки трансформатора, приводятся с учетом коэффициентов трансформации к параметрам цепей статора АД (первичной обмотки Тр), г0 и х0 — сопротивления ветви намагничивания.
В обоих случаях реактивная составляющая тока нагрузки равна:
Реактивная мощность холостого хода не зависит от нагрузки, а реактивная мощность короткого замыкания зависит от квадратакоэффициента загрузки: в АД — по активной мощности, в Тр — по полной мощности.
При номинальной нагрузке АД значения обеих составляющихреактивной мощности АД примерно равны.
В паспортах АД приводятся значения коэффициента мощности при номинальной нагрузке, что позволяет легко определить Q0 и ЩЩ при любом значении ку В АД значение Q0 составляет около 50 % от номинальной мощности. Этим значением можно пользоваться при приблизительных расчетах.
Значения Q0 составляет 2… 5 % от номинальной мощности Тр. Это объясняется отсутствием воздушного зазора в магнитопроводе Тр, благодаря чему для создания основного магнитного потока требуются меньшие значения намагничавающего тока iор и реактивной мощности.
Несмотря на это суммарное потребление реактивной мощности трансформаторами соизмеримо с потреблением АД, поскольку суммарная номинальная мощность Тр, как правило, во много раз больше, чем АД.
Для уменьшения потребления реактивной мощности:
- АД выбирают двигатели с небольшим запасом по активной мощности;
- выполняют переключения статорных обмоток с треугольника на звезду при их загрузке ниже 40… 50 %;
- исключается режим холостого хода путем установки соответствующих ограничителей;
- заменяют асинхронные двигатели синхронными той же мощности, если это возможно по техникоэкономическим условиям.
Для уменьшения потерь реактивной мощности в Тр рекомендуется отключение в резерв Тр, загруженных менее 40 % от номинальной мощности, а также перевод нагрузки на другой трансформатор либо замена на менее мощный Тр.
Дуговые сталеплавильные печи
Дуговые сталеплавильные печи относятся к числу крупных потребителей реактивной мощности. В значительной мере это объясняется необходимостью обеспечения непрерывности горения электрической дуги, что возможно только при наличии индуктивности в цепи ДСП. Достаточный для непрерывного горения дуги угол сдвига по фазе между первыми гармониками тока и напряжения определяется выражением
где Ud — минимальное необходимое напряжение для горения дуги; Um — амплитудное значение напряжения источника питания.
Наличие автоматических регуляторов, позволяющих воздействовать на уровни Ud и Um, позволяет осуществлять работу ДСП с углами ф < 32,5е. Таким образом, минимально возможные соотношения между реактивной и активной мощностями, потребляемыми ДСП без применения регуляторов, позволяющих изменить соотношение Ud и Um, составляет:
На практике в большинстве случаев Qn > 0,637 что объясняется наличием значительных индуктивностей в цепи ДСП.ДСП относятся к резкопеременным несимметричным нагрузкам.
Оценивать значения реактивной мощности, потребляемой ДСП, на основании чисто теоретических предпосылок очень затруднительно изза влияния конструктивных параметров ДСП, материала электродов, состава скрапа, несимметрии и несинусоидальности режима и ряда других параметров. Поэтому на практике используются усредненные данные, полученные в результате многочисленных измерений на действующих ДСП.
Средние значения tgсp за весь период плавки для печей различной емкости составляют:
- Тип печи tgcp
- ДСП12 и ДСП25 – 0,65
- ДСП100 – 0,90
- ДСП200 – 0,97
Для печей ДСП100 и ДСП200 приведенные значения tg<p могут использоваться также при оценке 30 минутного максимума реактивной нагрузки. Для ДСП меньшей емкости значение tgq>pсоответствующее 30 минутному максимуму, принимается равным приведенному выше с коэффициентом 0,47.
Максимальное значение реактивной мощности имеет место при так называемом эксплуатационном коротком замыкании:
где Sn.т. — номинальная мощность печного трансформатора; kэкз — кратность эксплуатационного короткого замыкания, соответствующего режиму соприкосновения электродов с плавящимся металлом (среднее значение кэ к 3 для печей ДСП12…ДСП25 — 3,2…3,5; для ДСП100…ДСП200 1,5…2,3).
Вентильные преобразователи
В настоящее время более 50 % электроэнергии, поставляемой промышленными предприятиями, преобразуется с помощью выпрямителей и инверторов; эти устройства называются вентильными преобразователями (ВП).
Они являются крупными потребителями реактивной мощности.
На основе ВП строятся современные регулируемые источники реактивной мощности.
Угол сдвига фаз между первыми гармониками напряжения и тока определяется по формуле
Индукционные печи предназначены для расплавления металлов индуцированными токами, для чего необходимо создание сильных магнитных полей.
Для этой цели необходима значительная реактивая мощность, поэтому коэффициент мощности индукционных (печей очень низкий (от 0,1 до 0,6), в связи с чем в комплект индукционной печи входят регулируемые батареи конденсаторов. Установи дуговой и контактной электросварки являются однофазными резко переменными нагрузками с cos от 0,2 до 0,6.
