Повна версія

Головна arrow Природознавство arrow Електроенергетичні системи та мережі. Енергозбереження

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

КОЕФІЦІЄНТ ПОТУЖНОСТІ І ЙОГО ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ЗНАЧЕННЯ

Коефіцієнтом потужності cosφ називають відношення активної потужності споживача до повної потужності:

Кожен споживач електричної енергії характеризується номінальним струмом і напругою і номінальною повною потужністю, рівними добутку номінальної напруги на номінальний струм. Для трифазної системи змінного струму

Найкраще використання потужності генератора буде при його роботі з номінальними значеннями струму і напруги і при . У цьому випадку активна потужність генератора буде дорівнює його повній потужності:

При номінальних значеннях струму і напруги і змінюється cosφ потужність генератора буде прямо пропорційна останньому, а

зменшення cos #? призведе до неповного використання його потужності.

З іншого боку, якщо приймач електричної енергії працює з постійною активною потужністю при постійній напрузі, але при різних cosφ, то його ток змінюється обернено пропорційно cos # ?. Таким чином, зі зменшенням cosφ ток приймача і живильної його мережі збільшується, що призводить до додаткових втрат електричної енергії в лініях електропередачі:

В даний час прийняті наступні нормативні значення коефіцієнта потужності:

  • 0,85 - при харчуванні споживачів від генераторів електростанцій на генераторному напрузі;
  • 0,93 - при харчуванні споживачів від районних мереж напругою 110, 220 кВ і від мереж 35 кВ, що живляться від електростанцій через два ступені трансформації;
  • 0,95 - при харчуванні споживачів від мереж напругою 35 кВ, що живляться від районних електромереж через три ступені трансформації.

Причини і наслідки низького коефіцієнта потужності

Основними споживачами електричної енергії на промислових підприємствах є асинхронні двигуни (АД), які поряд з активною (корисної) споживають і реактивну потужність, що йде на створення магнітних полів.

Споживана асинхронними двигунами реактивна потужність може бути розділена на намагнічує, не залежну від навантаження і йде на створення основного магнітного потоку, і реактивну потужність, пропорційну квадрату навантаження і обумовлену магнітними полями розсіювання в двигуні. Повна реактивна потужність, споживана асинхронним двигуном, може бути визначена за формулою

де Q0 - намагнічує потужність холостого ходу двигуна; I 0 - струм холостого ходу, A; U H - номінальна напруга, В; до 3 - коефіцієнт завантаження; - приріст реактивної потужності при номінальному навантаженні, кВАр; - реактивна потужність двигуна при номінальному навантаженні, кВАр.

Повну реактивну потужність трансформатора визначають за формулою

"

де Q 0 т - намагнічує потужність трансформатора,

де - струм холостого ходу трансформатора у відсотках від номінального; - коефіцієнт завантаження трансформатора; - приріст реактивної потужності трансформатора.

В АТ і трансформаторах основна частка реактивної потужності доводиться на потужність Qq , що йде на створення основного магнітного потоку, що дорівнює потужності холостого ходу. Основними причинами порівняно великого споживання реактивної потужності, а значить, зниження величини коефіцієнта потужності є:

  • 1. Робота АТ і трансформаторів при неповному завантаженні. При цьому зменшується активна потужність електричної машини, тоді як реактивна залишається майже без змін, що веде до зниження cos (р.
  • 2. Недосконалість конструкції АД і його неякісний ремонт (наявність великого повітряного зазору між статором і ротором). Магнітний опір повітряного зазору становить приблизно 80% від загального опору.
  • 3. Підвищення напруги мережі. З підвищенням напруги у АТ і трансформаторів зростає магнітний потік, а отже, і споживана реактивна потужність, при цьому коефіцієнт потужності знижується.
  • 4. Зниження швидкості електричних машин. Тихохідні асинхронні двигуни мають більш складну магнітну ланцюг і споживають велику реактивну потужність, отже, мають більш низький cos #>, ніж швидкохідні. Низький cos ^ промислового підприємства призводить до збільшення потужності і розмірів генераторів і трансформаторів.

Приклад 6.5. На промисловому підприємстві встановлені асинхронні двигуни сумарною потужністю 12 000 кВт. Визначити необхідну потужність трансформаторів для випадків роботи двигунів з cosφ1 = 0,9 і cosφ2 = 0,75.

Визначаємо повну потужність трансформаторів для обох випадків

Різниця в 2667 кВА повинна бути покрита за рахунок встановлення більш потужних трансформаторів, в той час як корисна потужність залишається незмінною (12 000 кВт).

Втрати потужності на нагрівання проводів пропорційні квадрату струму

де I - повний струм, що протікає по дроту, A; R - опір лінії, Ом.

Величина струму I обернено пропорційна cosφ.

Приклад 6.6. Визначити втрати електричної енергії в лінії опором R = 4 Ом за даними прикладу 6.5 при напрузі 35 кВ і збитки при роботі із заниженим cos φ.

Визначаємо повний струм для обох випадків:

Визначаємо втрати потужності для першого і другого випадків:

Різниця втрат потужності складе:

Відповідно різниця втрат енергії за рік складе

де T - число годин роботи лінії в році, ч.

Збитки за рахунок низького cosφ за один рік складуть (при вартості електричної енергії С = 158,37 коп / кВт год згідно з тарифним меню на 2007 р):

Приклад 6.7. Визначити активну потужність трансформатора потужність 360 кВ А при cosφ1 = 0,8 і cosφ2 = 0,6.

Визначаємо активну потужність для кожного випадку:

Отже, чим нижче cos # ?, тим гірше використовується встановлена потужність обладнання. Таким чином, кожне підприємство повинно бути зацікавлене в підвищенні коефіцієнта потужності як окремих погребітелей, так і всього промислового об'єкта.

 
<<   ЗМІСТ   >>