Sari la conținut
  • Instalatii pentru compensarea factorului de putere

       (0 recenzii )

    donpetru

    1. Generalit??i

     

    Factorul de putere este raportul K dintre puterea activ? "P" ?i puterea aparent? "S" ?ntr-un circuit de curent alternativ.

    ?n regim sinusoidal, ?n cazul unui circuit, vom avea:

    - Puterea activ? (real?) este egal? cu produsul tensiunii ?i curentului ?n faz? cu ea:

    form01.JPG

    Unde reprezint? unghiul de defazaj ?ntre curent ?i tensiune (fig.1).

    - Puterea aparent? reprezint? produsul:

    form02.JPG

     

    M?rime utilizat? pentru dimensionarea anumitor elemente a circuitelor electrice.

     

    - Puterea reactiv? este produsul dintre tensiune ?i componenta curentului ?n cuadratur? cu ea:

    form03.JPG Avem rela?ia:

    form04.JPG Factorul de putere devine:

    form05.JPG

    factorul%20de%20putere01.JPG

    Deci, dac? se cunoa?te factorul de putere al unui circuit, se cunoa?te defazajul dintre tensiunea de alimentare (Ul) ?i curentul de linie (Il) sau alfel spus, defazajul dintre tensiunea de faz? (Uf) ?i curentul de faz? (If).

     

    ?ntr-un sistem trifazat, echilibrat ?i ca tensiune ?i ca curent, avem:

    form06%2007%2008.JPG

    - ? - defazajul ?ntre tensiunea de faz? ?i curentul de faz?;

    - I - curentul;

    - Uf - tensiunea de faz?;

    - Ul - tensiunea de linie sau ?ntre faze.

    form09.JPG ?n orice regim, puterea aparent? poate fi definit? sub forma:

    form10.JPG Deci, ?ntr-un regim trifazat echilibrat, factorul de putere se exprim? prin cos ?, ?n care ? este defazajul pe faz?.

    Obs! Factorul de putere are ca substrat fizic puterea reactiv?. 1.1.

     

    1.1 Determinarea factorului de putere

     

    Valoarea factorului de putere nu este constant?; ea variaz? ?n timp ?n func?ie de m?rimea sarcinii, varia?iile de tensiune etc., at?t pentru fiecare receptor inductiv ?n parte, c?t ?i pentru ?ntreaga instala?ie electric? a unei ?ntreprinderi sau a unui sistem energetic.

    Se deosebesc:

    a.Factorul de putere instantaneu ?ntr-un sistem trifazic:

    form11.JPG Aceast? m?rime se poat? m?sura direct cu cosfimetru sau se determin? ?n baza citirilor simultane a puterii, a tensiunii ?ntre faze ?i a intensit??ii.

    b. Factorul de putere mediu:

    form12.JPG care reprezint? media aritmetic? a unui num?r de ?n" valori instantanee ale factorului de putere, luate la intervale egale de timp.

     

    c. Factorul de putere mediu ponderat, determinat pentru un anumit interval de timp pe baza citiri contoarelor de putere activ? ?i reactiv?, unde:

    form13.JPG

    Wr - energia reactiv? consumat? ?n perioada considerat?;

    Wa - energia activ? ?n acela?i interval.

     

    Factorul de putere mediu ponderat este cel care se stabile?te ?i se ia ?n considerare ?n mod uzual. El este de dou? feluri:

    - natural, c?nd se stabile?te pentru un consumator care nu are instala?ii de compensare a puterii reactive sau, dac? le are, aceste instala?ii se deconecteaz? ?n timpul m?sur?tori;

    - general, c?nd se stabile?te f?r? deconectarea eventualelor instala?ii de compensare existente.

     

    ?n cazul consumatorilor prev?zu?i cu instala?ii de compensare a energiei reactive care nu se pot deconecta la efectuarea m?suratorilor, factorul de putere natural mediu ponderat se determin? cu formula:

    form14.JPG

    unde: Wre? este energia reactiv? produs? de instala?iile de compensare ?n intervalul de timp considerat.

     

    Factorul de putere se poate determina ?i cu ajutorul unor diagrame, cum ar fi:

     

    a).Diagrama P, Q, S ?i cos ? (fig.3), unde:

    - pe ordonat? sunt trecute valori ale puterii active P;

    - pe abcis? sunt trecute valori ale puterii reactive Q;

    - razele cercurilor cu originea ?n centrul axelor reprezint? valorile puterilor aparente S;

    - unghiurile f?cute de dreptele ce pleac? din originea axelor, cu axa P, reprezint? unghiurile; ?n diagram? sunt trasate o serie de drepte corespunz?toare unor unghiuri pentru cos cuprins ?ntre 0,7 ?i 0,95.

     

    Dac? se cunosc dou? elemente din cele patru: P, Q, S ?i cos ?, se citesc direct din diagrama celelalte dou? elemente.

     

    Exemplu: ?tiind c? puterile medii absorbite ?ntr-o instala?ie sunt P=70kW ?i Q=70kVAR, ob?inem S=100kVA ca urmare a m?rimii razei cercului ce trece prin punctul A de intersec?ie a celor dou? paralele duse prin punctele 7 la ordonat? ?i la abcis?. ?n acest caz pe raza respectiv? se cite?te cos? =0,7. Pentru determinarea puterii reactive QC necesar? a se compensa pentru ridicarea factorului de putere de la 0,7 la 0,85, de exemplu, din punctul de ?ntret?iere A stabilit mai sus, ne deplas?m spre st?nga pe dreapta ce duce la P=7. La ?nt?lnirea cu raza ce reprezint? cos?= 0,85, ?n punctul B, se coboar? o vertical? ?i se cite?te pe abcis? Q=43kVAR.

     

    Rezult?:

    form14_1.JPG

    factorul%20de%20putere02.JPG

    Sc?rile pentru P ?i Q sunt ?n unit??i relative; se pot ?ncadra ?n limitele diagramei, valori ale puterilor, indiferent de ordinul de m?rime a acestora.

     

    b). Diagrama Pa, Wa, Pr ?i Wr (fig.4), care se poate utiliza proced?ndu-se ca ?n exemplu de mai jos.

    Dac? se cunosc puterile electrice P=650kW ?i Q=500kVAR, se determin? punctele A ?i B pe cele dou? sc?ri. M?rimea factorului de putere instantaneu se afl? la intersec?ia dreptei AB cu diagonala ce d? valorile pentru cos ?, ?n punctul C aceast? valoarea este 0,8.

    Dac? se cunoa?te consumul de energie electric? ?ntr-un anumit intreval de timp, Wa=70 000 kWh ?i Wr= 33 000 kVArh, se determin? punctele A1 ?i B1 pe cele dou? sc?ri. M?rimea factorului de putere ponderat se afl? la intersec?ia dreptei A1B1 cu diagonala respectiv? (punctul C1) ?i anume cos?=0,95.

     

    1.2 Cauzele sc?derii factorului de putere.

     

    Sc?derea factorului de putere ?n re?elele electrice este determinat? de puterile reactive consumate de diferite receptoare din aceste re?ele.

     

    Receptoarele de putere reactiv? se pot ?mp?r?i ?n dou? mari grupe:

     

    a. Receptoare care consum? putere reactiv? necesar? producerii c?mpurilor magnetice:

    - ma?ini sincrone;

    - ma?ini sincrone subexcitate;

    - transformatoare;

    - linii electrice aeriene func?ion?nd ?n sarcin? ?i av?nd un caracter predominant inductiv.

     

    b. Receptoare care produc putere reactiv?:

    - ma?ini sincrone supraexcitate;

    - condensatoare statice;

    - linii electrice aeriene de ?nalt? tensiune sau linii electrice ?n cablu func?ion?nd cu sarcin? redus? ?i av?nd un caracter predominant capacitiv.

     

    Principalele cauze ale sc?derii factorului de putere ?n exploatare sunt:

    - func?ionarea motoarelor asincrone cu o sarcin? medie mai mic? dec?t cea nominal?;

    - func?ionarea motoarelor asincrone ?n gol, ?n anumite perioade;

    - modificarea caracteristicilor nominale de func?ionare a motoarelor, datorit? repara?iilor necorespunz?toare etc.;

    - func?ionarea cu sarcin? redus? a transformatoarelor.

     

    1.3 Efectele sc?derii factorului de putere

     

    a.Cre?terea pierderilor de putere ?n rezisten?a conductoarelor

    Pentru o valoare dat? a puterii active P, pierderile ohmice cresc ?n raport invers propor?ional cu p?tratul factorului de putere.

    Astfel, ?ntr-un sistem trifazat echilibrat, valoarea pierderilor este dat? de expresia:

    form15.JPG unde R reprezint? rezisten?a unui conductor.

    Se mai poate scrie:

    form16.JPG

    Pierderile produse de fiecare din puterile P ?i Q sunt independente ?i acest lucru d? posibilitatea compens?rii puterii reactive, reduc?ndu-se pierderile produse de aceasta, f?r? a se influen?a pierderile datorate puterii active. De asemenea, se poate calcula amortizarea investi?iilor necesare instala?iilor de compensare a factorului de putere.

     

    b. Necesitatea supradimension?ri instala?iilor

    Puterea electric? nominal? a instala?iilor de producere, transport ?i distribu?ie a energiei electrice se exprim? prin puterea lor aparent?.

    form17.JPG Deci, cu c?t valoarea factorului de putere al instala?iilor este mai mic?, cu at?t puterea lor nominal? trebuie s? fie mai mare, pentru o aceea?i putere activ?.Rezult? necesitatea supradimension?rii instala?iilor respective.

     

    c. Reducerea posibilit??ilor de ?nc?rcare cu putere activ? a instala?iilor

    Capacitatea de producere, transport ?i distribu?ie a energiei electrice este determinat? de puterea lor aparent?. ?n cazul ?n care factorul de putere realizat efectiv ?n exploatare este mai mic dec?t cel avut ?n vedere la proiectarea instala?iilor, posibilitatea ?nc?rc?rii lor cu putere activ? scade.

     

    2. Mijloace pentru ?mbun?t??irea factorului de putere

     

    form18.JPG

    Regulamentul pentru furnizarea ?i utilizarea energiei electrice prevede aplicarea de major?ri la valoarea facturii energiei electrice furnizate, ?n func?ie de valoarea factorului de putere mediu lunar, cu care consumatorul preia energia electric? din re?elele furnizorului conform unui anumit tip de tarif, a?a cum se arat? ?n tabelul al?turat (exemplu: tarif de tip D - monom simplu, joas? tensiune, conform ultimului Ordin ANRE nr.71/2007). Pentru valori intermediare ale factorului de putere, procentul de majorare se stabile?te prin interpolare.

     

    Factorul de putere, care caracterizeaz? de altfel calitatea consumului de energie electric?, poate fi imbun?t??it prin reducerea puterii reactive absorbite de receptoare.

     

    Cele mai indicate mijloace sunt:

     

    a. Mijloace naturale:

    - func?ionarea dup? grafic a transformatoarelor;

    - folosirea de motoare sincrone ?n locul celor asincrone;

    - ?nlocuirea motoarelor asincrone supradimensionate;

    - montarea de comutatoare stea-triunghi;

    - ?nlocuirea transformatoarelor slab ?nc?rcate;

    - montarea de limitatoare de mers ?n gol la motoarele asincrone, transformatoare de sudur? etc.

     

    b. Mijloace speciale (artificiale):

    - echiparea motoarelor asincrone cu compensatoare de faza;

    - montarea de compensatoare sincrone;

    - montarea de condensatoare statice.

     

    Mijloacele speciale se folosesc pentru reducerea puterii de energie reactiv? ce nu a putut fi compensat? prin mijloace naturale.

     

    Folosirea tuturor acestor mijloace, mai pu?in func?ionarea dup? grafic a transformatoarelor ?i folosirea comutatoarelor stea-triunghi, se face ?n urma unui calcul tehnico economic prin care se compar? cheltuielile dinainte ?i dup? ?mbun?t??irea factorului de putere.

     

    Pentru evitarea modific?rii caracteriticilor nominale de func?ionare a motoarelor, este necesar? verificarea bunei execu?ii a repara?iilor din punctul de vedere a bobinajului ?i a ?ntrefierului. Desfiin?area transmisiilor conduce de asemenea la ?mbun?t??irea factorului de putere, prin evitarea timpului de mers ?n gol sau cu sarcin? redus?, a motoarelor transmisiilor.

     

    3. Utilizarea mijloacelor pentru reducerea consumului de energie reactiv?

     

    3.1 Mijloace naturale

     

    a.Func?ionarea dup? grafic a transformatoarelor

    factorul%20de%20putere03.JPG

    Se utilizeaz? ?n sta?iile sau posturile de transformare cu multe transformatoare ?n paralel ?i unde se ?nregistreaz? o varia?ie mare a sarcinilor ?n timpul unei zile. ?n fig.5 sunt trasate curbele de pierderi totale de putere activ? ?n transformatoare ?i ?n re?eaua consumatorului, func?ie de puterea aparent? absorbit, pentru combina?iile posibile de func?ionare ?n paralel a transformatoarelor.

     

    Aceste variante de func?ionare se stabilesc ?in?nd seama de limitele de varia?ie a sarcinii cerute ?i de condi?iile de siguran?? ?n alimentare, impuse de categoria receptoarelor.

     

    Din graficul prezentat rezult? c? func?ionarea optim? a transformatoarelor are loc atunci c?nd la sarcina S

     

    b. Folosirea motoarelor sincrone ?n locul celor asincrone

    Este un procedeu eficient ?i simplu din punct de vedere tehnic, fiind indicat a se utiliza ori de c?te ori procesele tehnologice permit acest lucru. Motoarele sincrone se pot folosi pentru ac?ionarea ventilatoarelor, pompelor, compresoarelor ?i ?n general acolo unde este nevoie de reglarea vitezei mecanismelor ac?ionate.

     

    Pentru puteri peste 100kW, folosirea motoarelor asincrone se va face numai pe baza considerentelor tehnice.Posibilitatea unui motor sincron de a ?mbun?t??i factorul de putere depinde de ?nc?rcarea acestuia cu putere activ?; ea este cu at?t mai mare cu c?t sarcina lui activ? este mai mic?.

     

    c. ?nlocuirea motoarelor asincrone supradimensionate

    Motoarele asincrone absorb puteri reactive mari at?t la mersul ?n sarcin?, c?t ?i la mersul ?n gol. Puterea reactiv? absorbit? la sarcin? nominal? variaz? ?ntre 0,35...0,70 din puterea activ? nominal?, iar la mersul ?n gol ?ntre 0,30...0,55, func?ie de m?rimea ?i modul de construc?ie a electromotorului.

    ?nlocuirea unui motor asincron de putere mai mare printr-unul de putere mai mic?, este avantajoas? numai atunci c?nd reducerea pierderilor active de mers ?n gol al motorului ?i reducerea pierderilor de putere activ? ?n re?ea, datorit? puterii consumate de motorul nou ales, este mai mare dec?t cre?terea pierderilor active ?n cupru datorit? mic?or?rii puterii motorului.

     

    ?n acest fel:

    - dac? motoarele asincrone au o ?nc?rcare medie de 70% ?i mai mult din puterea lor nominal? sau au un timp de func?ionare sub 1500 ore/an, nu se vor ?nlocui;

    - dac? motoarele asincrone au o ?nc?rcare medie cuprins? ?ntre 45 ?i 70% din puterea lor nominal?, ?nlocuirea lor se poate face ?n baza calculelor tehnico-economice;

    - dac? motoarele asincrone au o ?nc?rcare medie sub 45% din puterea lor nominal?, vor fi ?nlocuite cu motoare de putere mai mic?, f?r? efectuarea unui calcul tehnico-economic, dar cu condi?ia ca motoarele alese s? nu dep??easc? ?nc?lzirea admis? la eventuale suprasarcini.

     

    d. Montarea comutatoarelor stea-triunghi

    Cre?terea tensiuni de alimentare a motoarelor asincrone peste tensiunea lor nominal?, ?nr?ut??e?te factorul de putere, m?rind fluxul rezultant ?n stator, ?n cazul motoarelor insuficient ?nc?rcate.Mic?orarea tensiunii de alimentare se poate face prin:

    - modificarea conexiuni statorului din triunghi ?n stea;

    - modificarea num?rului de spire a bobinajului statoric;

    - reducerea tensiunii prin schimbarea ploturilor la transformatoarele ce alimenteaz? motoare asincrone.

     

    ?mbun?t??irea factorului de putere la motoarele asincrone, care func?ioneaz? ?n mod normal ?n conexiunea triunghi ?i care merg timp ?ndelungat cu sarcin? mai redus? dec?t 33% din cea nominal? iar ?n restul timpului cu sarcin? mai mare, se realizeaz? (dac? ?nlocuirea motorului nu este posibil? deoarece exist? perioade c?nd func?ioneaz? la o sarcin? apropiat? de cea nominal?) prin mic?orarea fluxului magnetic ?n motor ?n timpul func?ion?rii cu sarcin? redus?, folosind pentru aceast? conexiunea stea, prin realizarea unui comutator stea-triunghi.

     

    Prin aceast? modificare a conexiunilor, tensiunea aplicat? fiec?rei faze a bobinajului se mic?oreaz? cu raportul , concomitent cu sc?derea cuplului ?i a puterii ?n raportul 1/3. Men?inerea conexiunii ?n stea este admis? p?n? la atingerea unui cuplu cerut de 44% din cel nominal, dup? care se trece la conexiunea ?n triunghi, pentru a evita func?ionarea instabil? a motorului, supra?nc?lzirea bobinajului.

     

    Montarea comutatoarelor stea-triunghi la motoarele asincrone conduce la economii de putere activ? ?i reactiv?; cheltuielile implicate sunt mici iar din aceast? cauz? nu este necesar un calcul de eficien??.Sec?ionarea ?nf??ur?rii statorului este ?n func?ie de condi?iile de pornire ?i de mers ale motorului.Reducerea tensiunii transformatoarelor este un procedeu obi?nuit ?n exploatare.

     

    e. ?nlocuirea transformatoarelor slab ?nc?rcate

    ?nlocuirea unui transformator de o putere mai mare, lucr?nd sub?nc?rcat, prin altul de putere mai mic?, este eficient atunci c?nd pierderile totale de energie (?n transformator, ?n re?eaua consumatorului ?i ?n sistem) scad ca urmare a acestei ?nlocuiri.

     

    Este cazul transformatoarelor ?nc?rcate peste 1500 ore/an sub 50% din puterea lor nominal?.Pentru transformatoare ?nc?rcate peste 50% din puterea lor nominal? sau care se afl? sub tensiune sub 1500 ore/an, nu se pune problema ?nlocuiri.

     

    f. Montarea limitatoarelor de mers ?n gol

    Se face, obi?nuit, ?n cazul motoarelor electrice asincrone ?i al transformatoarelor de sudur? la care durata de mers ?n gol ?ntre fazele de lucru este mai mare de 20% din ?ntregul timp de folosire a ma?inii.

     

    Se ?ntocme?te calculul de eficien?? pentru a stabili dac? economia de energie activ? realizat? anual prin oprirea motoarelor pe durata timpului auxiliar, dep??e?te sporul de consum anual datorat num?rului majorat de porniri ?i dac? valoarea acestei economii justific? cheltuielile pentru montarea limitatoarelor de mers ?n gol.Introducerea de limitatoare automate de mers ?n gol reduce at?t consumul de putere activ? c?t ?i consumul de putere reactiv?, ?mbun?t??ind factorul de putere al instala?iilor.

     

    S-a stabilit c? pentru durate de mers ?n gol mai mari de 10 secunde, folosirea limitatoarelor de mers ?n gol conduce la economii ale energiei active. Pentru durate mai mici, este indicat ca limitatorul de mers ?n gol s? fie prev?zut cu dispozitiv de temporizare reglat ?n func?ie de regimul motorului, pentru a nu ac?iona la opriri prea scurte.

     

    3.2 Mijloace artificiale

    Compensarea artificial? ?nseamn? producerea local? de putere reactiv? la consumator ?i se poate realiza prin:

     

    a. Echiparea motoarelor asincrone cu compensatoare de faz?

    Se face la motoarele asincrone de 200kW ?i mai mari, a c?ror ?nc?rcare medie dep??e?te 40% din puterea lor nominal?.Motorului asincron i se adapteaz? (obi?nuit, pe rotorul lui) un compensator de faz?, compus dintr-un rotor (indus) de ma?in? de curent continuu, care prime?te curent de la inelele colectoare ale motorului asincron, la trei perii echidistante ale colectorului compensatorului. Circuitul rotorului asincron se ?nchide deci prin circuitul compensatorului de faz?.

     

    M?rimea compensatorului de faz? se alege astfel ca factorul de putere al motorului s? fie apropiat de unitate. C?nd motorul asincron are tura?ie mic?, este indicat ca antrenarea compensatorului de faz? s? se fac? printr-un motor auxiliar de tura?ie mai mare.

     

    b. Utilizarea motoarelor asincrone sincronizate

    Fa?? de motoarele sincrone, motoarele asincrone sincronizate realizeaz? un cuplu m?rit de demaraj; ele pornesc ca motor asincron ?i dup? ce prime?te ?n ?nf??urarea trifazat? a rotorului s?u un curent continuu, produs de o excitratice separat?, cap?t? vitez? sincron?.Motoarele asincrone sincronizate debiteaz?, ca ?i motoarele sincrone, energie reactiv? ?n instala?ie, pe m?sur? ce se descarc? de sarcina activ? ?n instala?ie.

     

    c. Montarea de compensatoare sincrone

    Compensatorul sincron este un motor sincron de tip u?or, care se folose?te exclusiv pentru ?mbun?t??irea factorului de putere, f?r? sarcin? la arbore.Compensatoarele sincrone se construiesc, ?n general, de puteri de peste 5 000 kVA ?i se utilizeaz? ?n cadrul re?elelor de distribu?ie ?i mai rar la consumatori, c?nd puterea reactiv? de compensat dep??e?te 30MVAr.

     

    Dac? compensatoarele sincrone servesc ?i pentru reglarea tensiunii, se pot utiliza chiar ?i atunci c?nd puterea reactiv? de compensat este sub 30MVAr. Prin varia?ia excita?iei sale, compensatorul sincron poate diminua tensiunea re?elei, c?nd este subexcitat (absorbind energie reactiv?) ?i poate m?ri tensiunea, c?nd este supraexcitat (debit?nd energie reactiv? ?i amelior?nd factorul de putere al sistemului de distribu?ie respectiv).

     

    d. Montarea de condensatoare statice

    Se utilizeaz? atunci c?nd puterea reactiv? de compensat este sub 30MVAr, situa?ie ?nt?lnit? frecvent ?n cazul consumatorilor industriali.

     

    Condensatoarele statice se contruiesc pentru diferite puteri:

    - p?n? la 25kVAr, se consider? de putere mic?;

    - de la 25...250kVAr, de putere mijlocie;

    - peste 250 kVAr, de putere mare.

     

    Condensatoarele nu se monteaz? ?n instala?ii individuale, ci sub form? de baterie de condensatoare.

     

    ?n func?ie de putere, bateriile se pot clasifica astfel:

    - p?n? la 500 kVAr, de putere mic?;

    - de la 500 ... 1000 kVar, de putere mijlocie;

    - peste 500 kVAr, de putere mare.

     

    Bateriile de condensatoare prezint? ca avantaje:

    - pierderi specifice mici ?i constante (cca. 2 ... 5 W/kVAr);

    - posibilitatea mont?rii descentralizate;

    - posibilitatea m?ririi treptate a puterii lor prin instalarea de noi unit??i;

    - spa?iu de montare restr?ns;

    - greutate relativ mic?;

    - lipsa p?r?ilor ?n mi?care;

    - u?urin?a demont?rii ?i remont?rii.

     

    Ca neajunsuri se men?ioneaz?:

    - reglarea puterii bateriilor nu se poate face ?n mod continuu ci numai ?n trepte ?i cu un dispozitiv de reglare complicat;

    - puterea condensatoarelor variaz? odat? cu tensiunea conform rela?iei:

    form18_1.JPG

    Condensatoarele statice se fabric? pentru tensiuni joase ?i ?nalte.

     

    Alegerea compens?rii puterii reactive prin baterii de condensatoare de ?nalt? sau joas? tensiune este ?n func?ie de condi?iile locale ?i de necesit??ile func?ion?rii re?elei sistemului energetic sau instala?iei consumatorului respectiv. De regul?, condensatoarele de ?nalt? tensiune de puterii mari ?i mijlocii, se fabric? at?t monofazate c?t ?i trifazate; cele de putere mic? se fabric? monofazate. Condensatoarele pentru tensiunii p?n? la 500V, se execut?, de regul?, trifazat. Cele monofazate se ?ntrebuin?eaz? rar, ?n special la transformatoarele de sudur? sau la cuptoarele electrice.Condensatoarele indigene pentru tensiuni de 380 ?i 500V sunt trifazate, cu conexiunea ?n triunghi ?i cu o putere unitar? de 15kVAr.

     

    4. Instala?ii de condensatoare statice

    ?n cazul cel mai frecvent, al ?ntreprinderilor industriale care utilizeaz? un num?r mare de motoare de puterii mijlocii ?i mici, cu tensiunile de 500V, 380V ?i 220V, se indic? folosirea motoarelor asincrone ?i mic?orarea puterii reactive absorbite prin baterii de condensatoare.Montarea condensatoarelor statice pentru compensarea energiei reactive se poate face folosind urm?toarele scheme:

     

    a. Schema compens?rii individuale, care se aplic?:

    - la receptoarele inductive cu un consum mare de energie reactiv? ?i func?ionare continu?;

    - la instala?iile de iluminat cu l?mpi cu desc?rc?ri ?n gaze, la care compensarea energiei reactive consumate la balasturi trebuie f?cut? la fiecare corp de iluminat sau, ?n mod excep?ional, la tablourile de distribu?ie a circuitelor de iluminat.?n cazul ?mbun?t??iri locale a factorului de putere la receptoarele de putere mare, condensatoarele se aleg astfel ?nc?t curentul capacitiv s? fie mai mic dec?t curentul de mers ?n gol al receptorului respectiv (motor, transformator etc.).

     

    b. Schema compens?rii pe grupe se utilizeaz? c?nd receptoarele de energie reactiv? sunt amplasate grupat.

     

    c. Schema compens?rii centralizate, care este de preferat ?i ?n care instala?ia de compensare se monteaz? pe barele de ie?ire ale transformatoarelor, pe axul re?elei de distribu?ie sau pe barele colectoare ale tabloului general.


    ?n cazul compens?rii centralizate, bateria de condensatoare va fi prev?zut? cu posibilit??i de conectare ?i deconectare de la re?ea, ?n trepte ? de preferin?? cu comutarea automat? ? ?n func?ie de puterea reactiv? ce trebuie compensat? (fig. 6.1).

    factorul%20de%20putere04.JPG

     

    La consumatorii cu posturi de transformare proprii, prima treapta se va dimensiona pentru un curent capacitiv mai mic dec?t curentul de mers ?n gol a transformatorului. P?n? la tensiunea de 500V, toate sec?iile de condensatoarelor sunt legate ?n deriva?ie pe fiecare faz?.

     

    La cele mai multe construc?ii de condensatoare se folose?te protec?ia individual? a sec?iilor ?mpotriva scurtcircuitelor. Pentru aceasta, arm?turile fiec?rei sec?ii se leag? cu alte sec?ii sau cu bornele condensatorului, prin conductori sub?iri cu rol de siguran?e fuzibile. Astfel, ?n caz de scurtcircuit ?ntr-o sec?ie, prin topirea conductorilor de leg?tur?, aceasta este deconectat?, condensatorul ram?n?nd ?n func?ie.Bateriile de condensatoare se protejeaz? prin siguran?e fuzibile sau prin ?ntreruptoare automate cu relee de protec?ie.

     

    Siguran?ele fuzibile vor fi de tipul cu rupere lent? iar curentul nominal al fuzibilului se va alege:

    - de 1,8 curentul nominal al bateriei, ?n cazul c?nd aceasta este f?r? trepte;

    - de 1,6 curentul nominal al bateriei, ?n cazul conect?rii ?n trepte a acestei.

     

    ?ntreruptoarele automate vor fi de tipul cu rupere ?n aer; curentul releelor termice va fi reglat la cel mult 1,2 ori curentul nominal al bateriei iar a releelor electromagnetice la (4 ... 8)*IN.

     

    ?n anumite cazuri, bateriile de condensatoare pot fi prev?zute ?i cu dispozitve speciale de protec?ie ?mpotriva supratensiunilor, a punerilor la p?m?nt sau a cre?terii temperaturii mediului ?nconjur?tor.

     

    ?n cazul bateriilor de condensatoare de ?nalt? tensiune, la care sec?iile sau grupele de sec?ii sunt legate ?n serie, nu se mai poate realiza o protec?ie a sec?iilor prin fuzibile individuale. ?n acest fel se impune ca fiecare condensator s? fie protejat prin siguran?? fuzibil? proprie. Bateria de condensatoare se va proteja printr-un ?ntrerup?tor automat cu relee maximale de curent, sau prin siguran?e fuzibile, c?nd bateria se leg? la re?ea prin separatoare.

    factorul%20de%20putere05.JPG

    Fenomenele de comuta?ie ?n instala?iile cu condensatoare prezint? unele particularit??i ce se deosebesc faptului c?, la conectarea condensatorului, acesta se ?ncarc? asupra tensiunii aplicate, circuitul lui fiind strab?tut de un curent tranzitoriu care dep??e?te de c?teva ori valoarea normal?.

     

    Durata acestui curent este foarte redus? ?ns? efectul s?u termic poate topi fuzibilul siguran?ei de protec?ie. De asemenea, dac? ?n circuitul condensatorului se afl? o inductan??, bobinajul primar a unui transformator de curent, curentul tranzitoriu poate produce supratensiunii mari. La deconectare, condensatorul ??i men?ine o sarcin? electric? dup? ?ntreruperea circuitului, put?nd produce sc?ntei ?ntre contactele ?ntrerup?torului, adica o nou? punere sub tensiune, prin str?pungerea dielectricului respectiv.

     

    Pentru evitarea acestor dificult??i ?n cadrul instala?iilor de condensatoare, aparatele de conectare vor fi ?n carcas? de protec?ie ?i vor avea curen?ii nominali mai mari dec?t curentul nominal al bateriilor, astfel:

    - de 1,2 ... 1,8 ori, ?n cazul ?ntrerup?toarelor automate;

    - de cel pu?in 2,5 ori, ?n cazul ?ntrerup?toarelor manuale.

     

    Aparatele de deconectare vor fi prev?zute cu comand? la distan?? sau cu dispozitiv de ac?ionare cu p?rghie, protejat contra atingerii accidentale a p?r?ilor sub tensiune.

     

    Instala?iile bateriilor de condensatoare se vor echipa cu c?te un ampermetru pe fiecare faz? ?i cu un voltmetru cu comutator voltmetric.Conectarea ?i deconectarea bateriei se poate face printr-un ?ntreruptor comun (fig.8) sau poate fi independent? de func?ionarea unui anumit receptor inductiv (fig.9).

    factorul%20de%20putere06.JPG

    Desc?rcarea normal? (autodesc?rcarea) condensatoarelor de sarcina electric? cu care r?m?n ?nc?rcate la deconectare (tensiunea lor este egal? cu tensiunea instala?iei ?n momentul ?ntreruperii), dureaz? c?teva ore. Este necesar? gr?birea acestei desc?rc?ri, at?t pentru prevenirea accidentelor de personal, c?t ?i pentru evitarea ?ocurilor de curent datorate reconect?rii la instala?ie a condensatoarelor ?nc?rcate.

    factorul%20de%20putere07.JPG

     

    Pentru acest? bateriile de condensatoare vor fi prev?zute cu dispozitive de desc?rcare, automate sau manuale, astfel dimensionate ?nc?t dup? un minut de la deconectarea bateriei, tensiunea la bornele condensatoarelor s? scad? sub 24V.

     

    Pentru desc?rcare se pot ?ntrebuin?a reactan?e inductive sau rezisten?e active, montate ?n paralel cu condensatoarele. Este indicat? montarea rezisten?elor de desc?rcare pe toate cele trei pun?i (R ? S, S ? T, T - R), legarea ?n triunghi asigur?nd desc?rcarea condensatoarelor chiar dac? una din rezisten?e este defect? (fig.9).?n cazul ?n care condensatoarele se monteaz? ?n paralel cu ?nf??ur?rile motoarelor sau transformatoarelor, aceste ?nf??ur?ri servesc ?i ca rezisten?e de desc?rcare (fig.10).

     

    Valoarea rezisten?ei de desc?rcare se determin? cu rela?ia:

    form19.JPG

    unde: t - timpul de desc?rcare ?n secunde; U - tensiunea ?ntre faze ?n V; ? - pulsa?ia; ? = 2?f, unde f este frecven?a; Uad - tensiunea remanent? a bateriei, admis? la sf??itul desc?rc?rii, ?n V; QC - puterea reactiv? a bateriei (treptei) ?n kVAr.

     

    Exemplu: Dac? se consider? t = 60s, U=380V, ?=314 (pentru f=50Hz) ?i Uad=24V, se ob?ine:

    form20.JPG

    Pentru bateriile trifazate se va lua QC/3 pentru o punte ?ntre dou? faze. Spre exemplu, pentru o baterie trifazat? de 150kVAr, 380V, rezult? ca necesar? pe fiecare punte c?te o rezisten?? de desc?rcare de:

    form21.JPG

    Puterea absorbit? de una din rezisten?e este:

    form22.JPG

    De regul?, rezisten?ele de desc?rcare sunt conectate permament ?n paralel cu bateria de condensatoare (fig.9). Pentru economie de energie ?i l?mpi (c?nd acestea se folosesc ca rezisten?e), conectarea rezisten?elor se poate face numai la deconectarea bateriei, prin contactele auxiliare ale ?ntrerup?torului automat (fig.11).

     

    factorul%20de%20putere08.JPG

    Puterea reactiv? produs? prin baterii de condensatoare se regleaz? prin varia?ia ?n trepte a num?rului de condensatoare ?n func?iune, cu ajutorul unor contactoare. Contactoarele pentru reglaj pot fi comandate manual sau automat.?n cazul conect?rii automate a treptelor bateriei de condensatoare, timpul de desc?rcare trebuie s? asigure, p?na la conectarea urm?toare, reducerea tensiunii la bornele bateriei p?n? la valoarea de 0,1UN.

     

    ?n acest caz, valoarea rezisten?elor de desc?rcare se determin? ?n func?ie de modul de conectare a acestora la bateria de condensatoare ?i ?n func?ie de constanta de timp T corespunz?tor lui t ?i Uad (fig.12).

    factorul%20de%20putere09.JPG

    Reglarea automat? a capacit??ii ?n func?ionare a bateriei de condensatoare, ?n func?ie de cererea de putere reactiv?, se poate realiza cu ajutorul unui "limitator de putere reactiv?", care func?ioneaz? pe principiul contorului monofazat de putere reactiv?. Cuplul motor al limitatorului este propor?ional cu puterea reactiv? m?surat? ?i ac?ioneaz? asupra unui arbore cu came. Acesta produce ?nchiderea sau deschiderea circuitelor releelor de comand? a contactoarelor, care introduc sau scot din circuit condensatoare de anumite puteri.

     

    Conectarea automat? a bateriei ?i reglajul automatizat al acesteia se poate face pe l?ng? utilizarea releelor varmetrice (fig.7) ?i prin relee de tensiune (fig.13) sau prin relee de timp (fig.14).

    factorul%20de%20putere10.JPG

    Temporizarea trebuie s? fie reglabil? p?n? la 10 minute, iar varia?ia de tensiune datorat? conect?rii bateriei trebuie s? nu dep??easc? diferen?a ?ntre reglajele releelor de tensiune maxim? ?i minim?.Baterii mari de condensatoare se leag? la barele colectoare prin cabluri (nu sunt indicate leg?turile aeriene), dimensionate ?i la curentul de ?oc produs la conectare.

    factorul%20de%20putere11.JPG

    Pentru mic?orarea curen?ilor care apar la conectarea unei baterii de condensatoare ?n paralel cu alt? baterie, se pot instala bobine de reactan?? ?n aer (formate din conductor izolat, ?n 10 - 12 spire cu diametrul de 5 - 6 cm), ?naintea fiec?rui ?ntreruptor automat (fig.15).

     

    Tensiunea de serviciu a condensatoarelor poate dep??i tensiunea lor nominal? cu p?n? 10%, pentru perioade mai mici de 24ore ?i cu cel mult 4%, pentru perioade mai mari. Varia?iile de tensiune duc la m?rirea propor?ional? a c?mpului ?i la cre?terea pierderilor ?n dielectric, propor?ional? cu p?tratul tensiunii.

     

    Se ?nr?ut??esc astfel condi?iile de func?ionare a condensatoarelor ?i se scurteaz? via?a lor. Bateriile de condensatoare se instaleaz? ?n ?nc?perii ventilate, f?r? praf ?i vapori de gaze corozive ?i ?n care temperatura ambiant? nu dep??e?te 350C.Condensatoarele se monteaz? pe stelaje metalice, pe cel mult dou? r?nduri ?i trei nivele, asigur?ndu-se spa?iile necesare pentru circula?ia aerului. ?n cazul instal?rii condensatoarelor ?n dulapuri metalice montate ?n exterior, acestea se vor a?eza deasupra solului, pe postamente de beton ?i se vor amplasa de preferin?? ?n partea de nord a sta?iilor electrice, ferite de soare.

    factorul%20de%20putere12.JPG

    Stelajele ?i dulapurile metalice, precum ?i bornele de legare la p?m?nt ale condensatoarelor, se vor lega la instala?ia general? de protec?ie. Temperatura condensatoarelor nu va dep??i 600C; ?n caz contrar se reduce sim?itor durata lor de serviciu. Controlul temperaturii condensatoarelor (obi?nuit cu ajutorul termocuplelor instalate la fiecare condensator), permite descoperirea la timp a celor cu sec?ii st?punse ?i deconectarea lor ?nainte de a se produce scurtcircuitarea bornelor.

     

    ?n condi?ii normale de exploatare, durata de func?ionare a condensatoarelor se poate aprecia la 10 ani. La unit??ile trifazate suspuse la un sistem simetric de tensiuni, curentul pe diferite faze nu trebuie s? difere cu mai mult de 10% din valoarea celui mare. Condensatoarele unitare trebuie s? poat? func?iona perioade lungi de timp sub o tensiune ?ntre borne care s? nu dep??easc? 1,10*UN.

     

    Condensatoarele unitare trebuie s? poat? func?iona ?n mod continuu cu un curent de faz? a c?rui valoare eficace nu dep??e?te de 1,3 ori curentul de faz? la tensiunea ?i frecven?a nominal?.

     

    ?n unit??ile trifazate, raportul valorilor maxime ?i minime ale capacit??ilor, m?surate ?ntre dou? borne de linie (borne la care se conecteaz? conductorii de alimentare) oarecare, nu trebuie s? dep??easc? 1,06.

     

    Puterea reactiv? Q a condensatorului se poate calcula cu rela?ia:

    form23.JPG

    unde:

    - capacit??ile m?surate ?ntre dou? borne de linie ale unui condensator trifazat cuplat ?n triunghi sau ?n stea, ?n uF;

    - tensiunea nominal? de alimentare, ?n kV;

    - pulsa?ia corespunz?toare frecven?ei nominale.

     

    Pe eticheta fiec?rui condensator se indic? tipul de montaj prin urm?toarele simboluri:

    ? - triunghi;

    Y - stea;-

    Y- stea cu neutrul accesibil;

    III - trei sec?iuni f?r? interconexiuni interne.

     

    Depozitarea condensatoarelor se face ?n ?nc?peri acoperite ?i uscate. Uzual, se folosesc scheme de conexiuni pentru stelaje cu 10 ?i 15 condensatoare ?n module, respectiv trepte de reglaj, de 75; 150 ?i 225kVAr, montate pe schelet cu 2 sau 3 nivele. O schem? de conexiuni pentru 15 condensatoare este redat? ?n figura 16.

    factorul%20de%20putere13.JPG

    Cinci condensatoare conectate prin bare formeaz? un modul de reglaj de 75kVAr. Fiecare treapt? de reglaj se leag? obligatoriu separat la dispozitivul cu l?mpi pentru desc?rcare ?i semnalizare. Fiecare condensator se leag? separat la bara de nul.

     

    5. Determinarea puterii instala?iilor de compensare

    Factorul mediu ponderat se stabile?te pentru un anumit interval de timp (de obicei, o lun? de zile), pe baza citirilor contoarelor de energie activ? ?i reactiv?, cu rela?ia:

    form24.JPG unde:

    - Wa- energia activ? consumat? ?n intervalul de timp considerat;

    - Wr- energia reactiv? consumat? ?n acela?i interval.

    Cantitatea de energie reactiv? Wre pe care trebuie s? o produc? instala?ia de compensare, pentru a realiza un factor de putere mediu cerut, se determin? cu rela?ia:

    form25.JPG unde:

    - Wa - energia activ? consumat? pe timp de un an, ?n kW;

    - tan?1 - corespunde factorului de putere mediu existent;

    - tan?2 ? corespunde factorului de putere mediu ?mbun?t??it, propus a se realiza.

     

    Valorile tangentelor se iau din tabele sau se calculeaz? cu rela?ia:

    form26.JPG

    Puterea reactiv? QC necesar? instala?iei de compensare se ob?ine cu rela?ia:

    form27.JPG

    unde TC este durata de utilizare, ?n ore, a instala?iei de compensare, ?ntr-un an.

     

    ?n cele de mai sus nu s-a luat ?n considera?ie reglarea puterii ?n instala?ia de compensare.

    ?n cazul ?n care se d? factorul de putere mediu ponderat la sarcina maxim? activ? P, determinarea puterii instala?iei de compensare necesar? pentru ?mbun?t??irea factorului de putere, de la cos?1 la cos?2, se face cu rela?ia:

    form28.JPG

     

    Exemple:

    a. Determinarea puterii unei baterii de condensatoare, nereglabile, pentru ameliorarea factorului de putere de la 0,65 la 0,90, ?ntr-o ?ntreprindere industrial? func?ion?nd ?n trei schimburi, cu un consum lunar de energie activ? de 150 000 kW.

    form29.JPG unde:

    form30.JPG Consider?nd T?C = 30 zile x 24 ore/zi = 720 ore/lun?, ob?inem:

    form31.JPG

    b. Determinarea puterii unei baterii de condensatoare, nereglabile, pentru realizarea factorului de putere de 0,90, la o ?ntreprindere industrial? func?ion?nd ?n trei schimburi ?i care ?nregistreaz? lunar un consum de energie activ? de 300 000 kW ?i un consum de energie reactiv? de 350 000 kVar.

    form29.JPG

    unde:

    form32.JPG

    c. Determinarea puterii unei baterii de condensatoare pentru ?mbun?t??irea factorului de putere de la cos?1=0,85 la cos?1=0,95, ?ntr-o instala?ie de utilizare cu o sarcin? de 50kW.

    form33.JPG unde:

    form34.JPG

    Valoarea puterii reactive (kVAr) necesar? ?n bateria de condensatoare statice pentru a trece de la un factor de putere existent la unul ?mbun?t??it se poate afla folosind diagrama P, Q, S, cos? din fig.3.

     

    Puterea reactiv? a condensatoarele se stabile?te astfel:

    a. Pentru un condensator monofazat, se utilizeaz? rela?ia:

    form35.JPG de unde:

    form36.JPG ?n care:

    - QC - puterea reactiv? a instala?iei de compensare, ?n kVAr;

    - C - capacitatea condensatorului, ?n uF;

    - U - tensiunea la bornele condensatorului ?n kV;

    - ? - pulsa?ia.

    Pentru f= 50 Hz, ? = 2?f=314, atunci se poate scrie:

    form37.JPG

    b. Pentru un condensator trifazat ?n stea, av?nd capacitatea C pe fiecare faz?, se utilizeaz? aceia?i rela?ie, U fiind tensiunea de linie:

    form38.JPG

    c. Pentru un condensator trifazat ?n triunghi, se utilizeaz? rela?ia:

    form39.JPG de unde:

    form40.JPG



    Recenzie utilizator

    Creează un cont sau autentifică-te pentru a lăsa o recenzie

    Trebuie să fi un membru pentru a putea lăsa o recenzie

    Creează un cont

    Înregistrează-te pentru un nou cont în comunitatea nostră. Este simplu!

    Înregistrează un nou cont

    Autentificare

    Ai deja un cont? Autentifică-te aici.

    Autentifică-te acum

    Nu sunt recenzii de afișat




×

Informații Importante

Folosim cookie-uri și tehnologii asemănătoare pentru a-ți îmbunătăți experiența pe acest website, pentru a-ți oferi conținut și reclame personalizate și pentru a analiza traficul și audiența website-ului. Înainte de a continua navigarea pe www.tehnium-azi.ro te rugăm să fii de acord cu: Termeni de Utilizare.