Коэффициент мощности в силовой электронике

July 16, 2013 by admin Комментировать »

Как всем известно, коэффициент мощности в цепях переменного тока определяется как отношение активной мощности к произведению тока на напряжение. Все эти величины ясно определены для синусоидальных напряжений и токов. Коэффициент мощности можно улучшить добавлением в силовую цепь системы потребления электроэнергии конденсаторов, ток через которые, опережая по фазе напряжение, скомпенсирует обычно отстающий ток в системе. Для обеспечения оптимального управления коэффициентом мощности эти конденсаторы обычно можно подключать к системе и отключать от нее.

Как было отмечено в гл. 1, для промышленных потребителей электроэнергии плата за нее складывается из двух частей — за киловатт-часы, потребленные за месяц, и за то, что эта энергия была доставлена потребителю с учетом его условий работы. Если потребитель работает с низким коэффициентом мощности, он потребляет больше тока, увеличивается его электропотребление, и за это он должен платить больше.

Штрафные коэффициенты, связанные с коэффициентом мощности, варьируются в пределах от 1 до 2 к пиковому электропотреблению. На Рис. 14.1 показан график зависимости штрафного коэффициента от коэффициента мощности, применяемой в одной из потребительских сетей. Соответствующая формула выглядит как F = 0.8 + ().6 tvarh/kWh, где rvarh — произведение реактивной мощности на часы, а kWh — произведение активной мощности на часы потребления. Но значение Fuc должно быть меньше 1 и больше 24 Как уже было отмечено в гл. 1, типовые значения платы за электроэнергию составляют 0.03…0.05 долл. за киловатт-час, и 5…15 долл. в месяц за киловатт-час с коррекцией на коэффициент мощности.

Рис. 14.1. Расчетштрафною коэффициента

Мучения, доставляемые плохим коэффициентом мощности, могут быть продемонстрированы следующим примером. Если завод потребляет 100 000 кВт-ч в месяц, при цене электроэнергии 0.04 долл. месячная плата составит 4000 долл. Если пиковое электропотребление составляет 400 кВт, а коэффициент мощности равен 1,то плата за электропотребление при тарифе Ю.Одолл./кВт также составит 4000долл.. А если коэффициент мохцности равен только 0.7, счет за электропотребление составит 5650 долл., т. e. увеличится на41%. В общем увеличение коэффициента мощности обычно является выгодным делом.

" По формуле, приведенной выше, штрафной коэффициент не может быть меньше 1.4. По-видимому, в оригинале текста ошибка. Но суть не в конкретной формуле расчета платы за энергопотребление, а в тенденции ее повышения при снижении коэффициента мощности. — Примеч. пер.

На Рис. 14.2 изображено электропотребление 400 кВт при коэффициенте мощности 0.7, как в примере, рассмотренном выше. Суммарная (активная + реактивная) мощность при этом составляет 571 кВА, а только реактивная — 408 кВАР. Если добавить конденсаторную батарею на 300 кВАР, то реактивная мощность снизится до 108 кВАР, суммарная мощность станет 415 кВА, коэффициент мощности возрастет до 0.965, и никаких повышающих коэффициентов при оплате не будет.

Рис. 14.2. Коррекция коэффициептамощности

Другим выигрышем, достигаемым при коррекции коэффициента мощности, является улучшение стабильности напряжения на фидере. Добавление конденсаторов уменьшает токи, сдвинутые на 90° относительно напряжения сети. Однако чрезмерная коррекция может создать проблемы. Большинство компаний — владельцев распределительных сетей приветствуют установку конденсаторов на концах фидеров питания, особенно когда эти конденсаторы подключаются только в рабочее время. Но у некоторых возникают проблемы из-за чрезмерного роста напряжения в периоды малых нагрузок, и они вводят тарифы, направленные против пониженного коэффициента мощности при большой емкостной составляющей в токе потребления. Реактивные токи нагружают сеть одинаково: что при отставании тока от напряжения, что при опережении током напряжения.

Некоторые заводские инженеры патологически боятся появления емкостной составляющей в потребляемом от сети токе (опережающего коэффициента мощности). Автор этого никогда не мог понять. Было научно до-

казано, что опережающий коэффициент мощности не наносит вреда ни машинам, ни людям. Единственно, что при слишком большом опережении током напряжения и малых нагрузках возможно повышение напряжения в сети.

На больших заводах коррекция коэффициента мощности выполняется в точке соединения внешней распределительной сети с заводской сетью. Это, как правило, дешевле, чем использовать множество маленьких конденсаторов, особенно когда еще требуется коммутационная аппаратура или имеет место большой уровень гармоник в потребляемом токе.

Источник: Сукер К. Силовая электроника. Руководство разработчика. — М.: Издательский дом «Додэка-ХХI, 2008. — 252 c.: ил. (Серия «Силовая электроника»).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты