Материал: 2416

четырехпроводной цепи активную мощность можно измерить одним ваттметром, включенным по схеме, изображенной на рис. 3.11.

C

Рис. 3.11. Измерение активной мощности одним ваттметром в трехфазной четырехпроводной цепи при симметричной нагрузке

При несимметричной нагрузке мощность трехфазной цепи можно измерить тремя ваттметрами (рис. 3.12).

N

Рис. 3.12. Измерение активной мощности тремя ваттметрами в трехфазной четырехпроводной цепи при несимметричной нагрузке

80

При этом активная мощность трехфазной цепи равна сумме показаний ваттметров:

где Р1, Р2, Р3 – показания ваттметров W1, W2, W3 соответственно.

В трехпроводных трехфазных цепях при симметричной и несимметричной нагрузках широко применяют схему измерения мощности при помощи двух ваттметров (рис. 3.13).

Рис. 3.13. Измерение активной мощности двумя ваттметрами в трехфазной трехпроводной цепи при симметричной и несимметричной нагрузках

На этой схеме токовые (последовательные) обмотки ваттметров включены в фазы А и В, а потенциальные (параллельные) обмотки – на линейные напряжения U ΑC и U BC . Активная мощность нагрузки

3.5.3. Коэффициент мощности и его технико-экономическое значение. Компенсация реактивной мощности

На современных промышленных предприятиях широко распространены потребители электрической энергии, представляющие собой активно-индуктивную нагрузку, которые не только потребляют активную энергию из сети, но и загружают линию передачи реактивной энергией. К таким приемникам электроэнергии относятся асинхронные двигатели, трансформаторы, индукционные электронагревательные установки, люминесцентное освещение и т.д.

Отношение активной мощности к полной показывает, какая доля

81

полной мощности потребляется нагрузкой, и называется коэффициентом мощности.

Таким образом, коэффициент мощности численно равен cosϕ .

В качестве примера на рис. 3.14 показана зависимость силы тока от cosϕ .

I, А

1000

Ia I

800

600

400

Ip

200

Рис. 3.14. Зависимость силы тока от cos φ при напряжении сети U=380 В и Р=500 кВт

Из графика видно, что при снижении коэффициента мощности возрастает реактивная составляющая тока, а следовательно, возрастает общий ток линии.

Генераторы, питающие потребители, рассчитывают на определенную номинальную мощность:

При заданном напряжении U н генератор может быть нагружен током, не превышающим номинальное значение Iн (U н и Iн – соот-

ветственно линейные значения напряжения и тока). Поэтому увеличение тока потребителя вследствие снижения его cosϕ не должно

превышать определенных пределов.

Чтобы ток генератора не был выше номинального при снижении cosϕ потребителя, необходимо снижать его активную мощность. В этом случае генератор будет полностью загружен по току и недогружен по активной мощности. Недогрузка генератора активной

82

мощностью влечет за собой снижение КПД всей энергетической установки. Себестоимость электроэнергии от этого повышается.

Важным технико-экономическим показателем является и коэффициент реактивной мощности:

Коэффициент tgϕ наглядно выражает реактивную мощность в до-

лях от активной мощности. Связь между коэффициентом мощности и коэффициентом реактивной мощности выражается следующей зависимостью:

Коэффициент мощности является недостаточным показателем для оценки реактивной составляющей нагрузки, особенно при высоких значениях коэффициента мощности, что видно из зависимостей реактивной мощности Q от коэффициента мощности cosϕ и коэффи-

циента реактивной мощности tgϕ, приведенных в табл. 3.1.

Таблица3.1

Зависимостиреактивноймощностиоткоэффициентамощности иоткоэффициентареактивноймощности

cosϕ = 0,96 реактивная нагрузка составляет 29% от активной. Поэтому более показательным является коэффициент реактивной мощности tgϕ, выражающий непосредственное значение реактивной мощности

в долях от активной.

Чтобы повысить экономичность энергетических установок, принимают меры для уменьшения реактивной мощности в линии электропередачи. Коэффициент мощности при этом возрастает.

83

Повышения коэффициента мощности промышленного предприятия можно достигнуть лишь правильным сочетанием направленных на это мероприятий, каждое из которых должно быть технически и экономически обосновано. Мероприятия по повышению коэффициента мощности можно разделить на следующие группы:

1)уменьшение потребления реактивной мощности приемниками электрической энергии без применения компенсирующих устройств;

2)применение компенсирующих устройств.

К первой группе мероприятий относятся:

а) упорядочение технологического процесса, ведущее к улучшению энергетического режима оборудования;

б) замена малозагруженных асинхронных двигателей двигателями меньшей мощности;

в) понижение напряжения питания асинхронных двигателей, систематически работающих с малой нагрузкой;

г) ограничение режимов холостого хода двигателей и трансформаторов;

д) повышение качества ремонта двигателей; е) замена малозагруженных трансформаторов трансформаторами

меньшей мощности.

Правильный выбор мощности асинхронных двигателей и трансформаторов, их качественный ремонт и эксплуатация дают возможность понизить коэффициент реактивной мощности до 0,75 и повысить коэффициент мощности до 0,80.

Однако понижение коэффициента реактивной мощности естественным способом в большинстве случаев не позволяет понизить его до величины, требуемой энергоснабжающими организациями (0,4–0,3). Тогда прибегают к искусственным способам понижения коэффициента реактивной мощности при помощи компенсирующих устройств.

Для компенсации реактивной мощности, потребляемой электроустановками промышленного предприятия, могут быть применены синхронные компенсаторы и статические конденсаторы.

Рассмотрим способ компенсации реактивной мощности статическими конденсаторами. На рис. 3.15 показаны асинхронные двигатели, являющиеся приемниками электрической энергии, и эквивалентная схема одной фазы, в которой обмотка статора асинхронного двигателя представлена активным и индуктивным сопротивлениями. В качестве компенсирующего устройства включены конденсаторы.

Активная мощность одной фазы приемника электроэнергии при

84