ЕЛЕКТРОТЕХНІКА У БУДІВНИЦТВІ

Підвищення коефіцієнта потужності в колах змінного струму

Більшість сучасних споживачів електричної енергії змінного струму яв­ляють собою індуктивні навантаження, струми яких відстають за фазою від на­пруг джерела живлення. Активна потужність таких споживачів визначається за формулой

P = U-I-cosf (5.74)

тобто залежить від коефіцієнта потужності cosw.

Джерела живлення при номінальній напрузі U забезпечують певну номі­нальну потужність Sn. Із зменшенням cosw споживача його струм зростає і може перевищувати номінальне значення, що є недопустимим.

Робота споживача з малим коефіцієнтом потужності приводить також до збільшення потужності втрат у лінії передачі електричної енергії від джерела до споживача. Якщо опір проводів цієї лінії R, то потужність втрат у ній

2 P2

АР =R • i2 =R • 2 • (5.75)

U cos w

Потужність втрат, як видно з (5.75), тим більша, чим нижче cosw устано­вки. Отже, чим нижче cos^ споживача, тим дорожче передача до нього еле­ктроенергії.

Щоб підвищити економічність енергетичних установок, вживають заходи щодо підвищення коефіцієнта потужності споживачів. Ідея підвищення cosw полягає в наступному. Загальний струм індуктивного споживача розглядають таким, що складається з активної й реактивної складових. Активна потужність споживача при даній напрузі визначається активною складовою струму: Р = U-Ia, тому при заданому значенні активної потужності вона повинна зали­шатися незмінною. Знизити струм споживача в цьому випадку можна тільки за рахунок зменшення індуктивної складової струму споживача. Це здійснюють шляхом паралельного підключення до навантаження будь-якого приймача з єм­нісним струмом, наприклад батареї спеціальних конденсаторів.

Визначимо формулу для розрахунку ємності батарей конденсаторів, яку необхідно включити паралельно індуктивному споживачеві з cosw, щоб довести коефіцієнт потужності установки до заданого значення cosw. Активна потуж­ність і напруга споживача задані.

На рис. 5Л2,а показана еквівалентна схема споживача ROT + jXcn і батарей конденсаторів C, а на рис. 5Л2.б - її векторна діаграма. З діаграми видно, що для одержання кута зрушення фаз необхідної величини ємнісна гілка кола по­винна мати струм, який дорівнює різниці реактивних складових струмів спожи-
вача до компенсації кута зрушення фаз Iрсп і після компенсації кута зрушення фаз I р:

• • •

Ic — Iрсп Ip. (5.76)

Рис. 5.12 - Еквівалентна схема споживача і батарей конденсаторів (а) і її векторна діаграма (б)

З векторної діаграми ці струми можна визначити через активну складову струму споживача Iacn:

!рсп = IacntgVcn і p = !acntgV.

Тому вираз (5.76) можна переписати у вигляді

Ic = Iacn (tgVcn - tgV) . (5.77)

Струм Ic в цьому рівнянні може бути виражений через напругу і ємність

(Ic — U • юС), а струм Iacn - через потужність і напругу (Iacn — P / U). Тому за­мість (5.77) матимемо іншу рівність:

P

U юС — U (tg^cn - tgV),

з якої можна знайти шукане значення ємності батарей конденсаторів:

P

С — QgVcn - tgV). (5.78)

coU

Найчастіше за допомогою батарей конденсаторів компенсацію кута зру­шення фаз регулюють до значень ^S9 0,9 - 0,95.