Общая характеристика. Как уже указывалось, многие виды электрического оборудования обладают не только активным, но и индуктивным сопротивлением

Как уже указывалось, многие виды электрического оборудования обладают не только активным, но и индуктивным сопротивлением. В качестве примеров можно назвать, в частности:

• Однофазные и трехфазные электродвигатели переменного тока;

• Приводы с полупроводниковыми преобразователями;

• Трансформаторы;

• Разрядные лампы высокой интенсивности.

При работе всех этих устройств потребляется как активная, так и реактивная электрическая мощность. Активная мощность преобразуется в полезную работу, в то время как реактивная мощность расходуется на создание электромагнитных полей. Реактивная мощность совершает периодические колебания между генератором и нагрузкой (с частотой источника).

Конденсаторные батареи и подземные кабели также вносят вклад в формирование реактивной мощности.

Полная мощность рассчитывается как геометрическая сумма активной и реактивной мощности, представленная взаимно перпендикулярными векторами. Именно полная мощность определяет требования к генерирующим, сетевым и распределительным мощностям. Это обозначает, что генераторы, трансформаторы, линии электропередач, распределительное оборудование и т.д. должны быть рассчитаны на более высокую номинальную мощность, чем в том случае, если бы нагрузка потребляла только активную мощность.

Вследствие этого компании, эксплуатирующие генерирующие и передающие мощности (это может быть как внешний поставщик, так и пред-приятие, производящее электроэнергию для собственных нужд) сталкиваются с необходимостью дополнительных затрат на оборудование и дополнительными потерями энергии. Поэтому внешние поставщики взимают с потребителей дополнительную плату в том случае, если доля реактивной мощности превышает определенное пороговое значение. Как правило, в качестве порогового уровня выбирается величина cos (запаздывание тока по фазе относительно напряжения) в диапазоне 1,0 и 0,9 при которой негативные эффекты, связанные с реактивной мощностью, могут считаться несущественными.

Коэффициент мощности = см. форм. 1.6.

Например, в ситуации, представленной на схеме на рис. 1.6:

• активная мощность равна 100 кВт, полная мощность равна 142 кВА, и следовательно:

• коэффициент мощности равен 100/142 = 0,70.

Это означает, что только 70 % тока, поставляемого энергетической компанией, используется для совершения полезной работы.

Активная мощность = 100 кВт

Реактивная

мощность =

100 кВАр

Полная мощность

= 142 кВА

Рис. 1.6. Активная, реактивная и полная мощность

Корректировка коэффициента мощности (компенсация реактивной мощности), например, посредством подключения конденсаторов параллельно нагрузке, позволяет устранить или снизить потребность в производстве и передаче реактивной мощности. Средства корректировки коэффициента мощности оказываются наиболее эффективными в том случае, если они применяются в непосредственной близости от нагрузки и основаны на современных технологиях. Поскольку коэффициент мощности может изменяться со временем вследствие изменения характеристик и состава оборудования, представляющего собой индуктивную нагрузку, его изменение должно проводиться с определенной периодичностью. Период между изменениями зависит от характера предприятия и использования оборудования и, как правило, находится в диапазоне от 3 до 10 лет. Кроме того, конденсаторы, используемые для компенсации реактивной мощности, со временем изнашиваются и, как следствие, также нуждаются в периодических проверках (легко наблюдаемым признаком износа является нагрев конденсатора при работе).

В качестве прочих мер, направленных на повышение коэффициента мощности, можно, в частности:

• свести к минимуму работу двигателей на холостом ходу или со значительной недогрузкой:

• избегать эксплуатации оборудования при напряжении, превышающем номинальное;

• по мере исчерпания ресурса или выхода из строя традиционных электродвигателей заменять их энергоэффективными;

• даже в случае энергоэффективных двигателей коэффициент мощности существенно зависит от вариаций нагрузки. Двигатель, спроектированный для работы с высоким коэффициентом мощности, должен работать при мощности, близкой к номинальной, для реализации этого потенциала;