Kompenzacijske naprave za jalovo moč
Članek opisuje namen in konstrukcijske elemente kompenzacijskih enot za jalovo električno energijo.
Kompenzacija jalove električne energije je eden najučinkovitejših načinov varčevanja z energetskimi viri. Sodobna proizvodnja je nasičena z velikim številom motorjev, varilne opreme, energetskih transformatorjev. To porabi veliko količino jalove moči za ustvarjanje magnetnih polj v električni opremi. Za zmanjšanje porabe te vrste energije iz zunanjih omrežij se uporabljajo kompenzacijske enote za jalovo električno energijo. Zasnova, načela delovanja in značilnosti njihove uporabe bodo obravnavani v tem članku.
Uporaba kondenzatorskih baterij za zmanjšanje reaktivne obremenitve je znana že dolgo. Toda vključitev ločenih kondenzatorjev vzporedno z motorji je ekonomsko upravičena le s pomembno močjo slednjih. Običajno je kondenzatorska banka priključena na motorje z močjo več kot 20-30 kW.
Kako rešiti problem zmanjšanja reaktivnih obremenitev v tovarni oblačil, kjer se uporablja na stotine motorjev majhne moči? Do nedavnega je bil v podjetniških transformatorskih postajah priključen fiksni niz kondenzatorskih bank, ki se je po koncu delovne izmene ročno izklopil. Z očitno nevšečnostjo takšni sklopi niso mogli slediti nihanjem moči obremenitev med delovnim časom in so bili neučinkoviti. Sodobne kondenzacijske enote lahko bistveno izboljšajo učinkovitost.
Razmere so se spremenile s prihodom specializiranih mikroprocesorskih krmilnikov, ki merijo vrednost jalove moči, ki jo porabijo bremena, izračunajo potrebno vrednost moči kondenzatorske baterije in jo priključijo (ali odklopijo) iz omrežja. Na osnovi takšnih krmilnikov je širok nabor avtomatskih kondenzatorskih enot za kompenzacijo jalove energije. Njihova moč je od 30 do 1200 kVar (jalova moč se meri v kVars).
Zmogljivosti krmilnikov niso omejene na merjenje in preklapljanje kondenzatorskih baterij. Merijo temperaturo v predelu naprave, merijo vrednosti toka in napetosti, spremljajo zaporedje priklopa baterij in njihovo stanje. Krmilniki lahko shranjujejo informacije o izrednih razmerah in izvajajo na desetine posebnih funkcij, kar zagotavlja zanesljivo delovanje kompenzacijskega sistema.
Zelo pomembno vlogo pri načrtovanju kompenzacijskih enot za reaktivno moč igrajo posebni kontaktorji, ki povezujejo in odklapljajo kondenzatorske banke na signal iz krmilnika.Navzven se malo razlikujejo od običajnih magnetnih zaganjalnikov, ki se uporabljajo za preklapljanje motorjev.
Toda posebnost povezovanja kondenzatorjev je taka, da je v trenutku, ko je na njegovih kontaktih napetost, upornost kondenzatorja skoraj enaka nič. pri naboj kondenzatorja pojavi se zagonski tok, ki pogosto presega 10 kA. Takšne prenapetosti škodljivo vplivajo na sam kondenzator, stikalno napravo in zunanje omrežje, povzročajo erozijo napajalnih kontaktov in povzročajo škodljive motnje v električni napeljavi.
Za premagovanje teh težav je bila razvita posebna zasnova kontaktorjev, pri kateri po nanosu napetosti na kondenzator njegov naboj prehaja skozi pomožna vezja za omejevanje toka in šele nato se vklopijo glavni napajalni kontakti. Ta zasnova vam omogoča, da se izognete znatnim skokom v polnilnem toku kondenzatorjev, da podaljšate življenjsko dobo kondenzatorske banke in samega posebnega kontaktorja.
Nazadnje, glavni in najdražji elementi kompenzacijskih sistemov so kondenzatorske banke ... Zahteve, ki so jim naložene, so precej stroge in protislovne. Po drugi strani pa morajo biti kompaktni in imeti majhne notranje izgube. Biti morajo odporni na pogoste procese polnjenja in praznjenja ter imeti dolgo življenjsko dobo. Toda kompaktnost in nizke intrinzične izgube vodijo do povečanja konic polnilnega toka, povečanja temperature v škatli izdelka.
Sodobni kondenzatorji, izdelani s tehnologijo tankega filma.Uporabljajo metaliziran film in hermetično zaprto tesnilno maso brez oljne impregnacije. Ta zasnova omogoča pridobivanje majhnih izdelkov s pomembno močjo. Na primer, cilindrični kondenzatorji z zmogljivostjo 50 kVar imajo dimenzije: premer 120 mm in višina 250 mm.
Podobne stare z oljem napolnjene kondenzatorske baterije so tehtale več kot 40 kg in bile 30-krat večje od sodobnih izdelkov. Toda ta miniaturizacija zahteva sprejetje ukrepov za hlajenje območja, kjer so nameščene kondenzatorske baterije. Zato je v avtomatskih instalacijah obvezno prisilno pihanje ventilatorjev kondenzatorskega prostora.
Na splošno ustvarjanje kondenzatorskih enot zahteva upoštevanje velikega števila obratovalnih parametrov: stanja uporabniških električnih omrežij, prašnosti, narave obremenitve motorja in številnih drugih dejavnikov, ki vplivajo na zanesljivost in učinkovitost kompenzacijskih sistemov.