Большинство потребителей электроэнергии представляют собой электрические машины (трансформаторы, асинхронные двигатели, оборудование для дуговой сварки), в которых переменный магнитный поток связан с обмотками. Вследствие этого в обмотках при протекании переменного тока индуктируются реактивные э.д.с. обуславливающие сдвиг по фазе φ между напряжением и током. Этот сдвиг по фазе обычно увеличивается, а cos φ при малой нагрузке уменьшается. Например, если cosφ двигателей переменного тока при полной нагрузке составляет 0,75-0,80, то при малой нагрузке он уменьшится до 0,20-0,40. Малонагруженные трансформаторы также имеют низкий cosφ. Соответственно при компенсации реактивной мощности ток, потребляемый из сети, снижается, в зависимости от cos φ на 30-50 %, соответственно уменьшается нагрев проводящих проводов и старение изоляции.
Применение установок компенсации реактивной мощности необходимо на предприятиях, использующих:
- Асинхронные двигатели ( cosφ ~ 0.7)
- Асинхронные двигатели, при неполной загрузке ( cosφ ~ 0.5)
- Выпрямительные электролизные установки ( cosφ ~ 0.6)
- Электродуговые печи ( cosφ ~ 0.6)
- Водяные насосы ( cosφ ~ 0.8)
- Компрессоры ( cosφ ~ 0.7)
- Машины, станки ( cosφ ~ 0.5)
- Сварочные трансформаторы ( cosφ ~ 0.4)
Компенсация реактивной мощности асинхронных двигателей
В таблице, приведенной ниже, представлены значения, мощности косинусного конденсатора необходимого для компенсации реактивной мощности при работе асинхронного двигателя, подключаемого к клеммам асинхронного двигателя.
| Максимальная мощность двигателя | Максимальная скорость вращения, об/мин | |||
| 3000 | 1.500 | 1.000 | ||
| л.с. | кВт | Максимальная мощность кВАр | ||
| 11 | 8 | 2 | 2 | 3 |
| 15 | 11 | 3 | 4 | 5 |
| 20 | 15 | 4 | 5 | 6 |
| 25 | 18 | 5 | 7 | 7,5 |
| 30 | 22 | 6 | 8 | 9 |
| 40 | 30 | 7,5 | 10 | 11 |
| 50 | 37 | 9 | 11 | 12,5 |
| 60 | 45 | 11 | 13 | 14 |
| 100 | 75 | 17 | 22 | 25 |
| 150 | 110 | 24 | 29 | 33 |
| 180 | 132 | 31 | 36 | 38 |
| 218 | 160 | 35 | 41 | 44 |
| 274 | 200 | 43 | 47 | 53 |
| 340 | 250 | 52 | 57 | 63 |
| 380 | 280 | 57 | 63 | 70 |
| 482 | 355 | 67 | 76 | 86 |
Для более точного определения мощности компенсации необходимы измерения.
Если мощность конденсатора меньше или равна величине, обозначенной в таблице или Qc<90% от Io·U, то конденсатор можно подключать непосредственно к клеммам двигателя
Если мощность конденсатора больше чем величины, обозначенные в вышеупомянутой таблице или Qc > 90% от Io·U, то необходимо добавить контактор (К2) в схему управления двигателем. Контакторы (К1) (К2) включаются одновременно.
Зависимость между мощностью конденсатора Qc=2·π·f·C·V2·10-9 кВАр и емкостью C=Qc·109/2·π·f·V2(мкФ), где:
- C - емкость конденсатора, (мкФ);
- Qc - мощность конденсатора, (кВАр);
- f - частота сети (Гц);
- V - напряжение (В);
- π - число ПИ (3,141592654).
Конденсаторные установки для компенсации реактивной мощности силовых трансформаторов.
Для работы силового трансформатора необходима реактивная энергия для создания электромагнитного потока. Таблица ниже дает приблизительные фиксированные значения, которые установлены согласно мощности и нагрузке трансформатора. Эти значения могут изменяться в зависимости от технологии изготовления и типа трансформатора.
| Номинальная мощность трансформатора, кВА | Реактивная мощность конденсаторной установки кВАр | ||
| Без нагрузки | 75% нагрузки | 100% нагрузки | |
| 100 | 3 | 5 | 6 |
| 160 | 4 | 7,5 | 10 |
| 200 | 4 | 9 | 12 |
| 250 | 5 | 11 | 15 |
| 315 | 6 | 15 | 20 |
| 400 | 8 | 20 | 25 |
| 500 | 10 | 25 | 30 |
| 630 | 12 | 30 | 40 |
| 800 | 20 | 40 | 55 |
| 1000 | 25 | 50 | 70 |
| 1250 | 30 | 70 | 90 |
| 2000 | 50 | 100 | 150 |
| 2500 | 60 | 150 | 200 |
| 3150 | 90 | 200 | 250 |
| 4000 | 160 | 250 | 320 |
| 5000 | 200 | 300 | 425 |
Мощность фиксированного конденсатора для компенсации реактивной мощности трансформатора, рекомендуется выбирать соответствующей потреблению трансформатора при нагрузке 75 %.
Для более точного определения мощности компенсации необходимы измерения.
Применение установок компенсации реактивной мощности эффективно в производствах:
- Пивоваренный завод (cos φ ~ 0.6)
- Цементный завод ( cos φ ~ 0.7)
- Деревообрабатывающее предприятие ( cos φ ~ 0.6)
- Горный разрез ( cos φ ~ 0.6)
- Сталелитейный завод ( cos φ ~ 0.6)
- Табачная фабрика ( cos φ ~ 0.8)
- Порты ( cos φ ~ 0.5)