Основні споживачі реактивної потужності

Основними споживачами реактивної потужності на промислових підприємствах є:

• — асинхронні двигуни — (45−65)%;
• — електропечі - 8%;
• — напівпровідникові перетворювачі та повітряні електричні лінії - 10%;
• — трансформатори всіх ступенів трансформації - (20−25)%.

Сучасні асинхронні двигуни

Сучасні асинхронні двигуни споживають реактивний струм, що складає біля (20−40)% від номінального струму.

Асинхронні електродвигуни споживають, при номінальному навантаженні, реактивну потужність, що визначається за формулою:

(2.4).

де , — відповідно номінальна потужність (кВт) і ККД двигуна;

— тангенс, що відповідає номінальному значенню двигуна.

Реактивна потужність, що споживається з мережі при холостому ході (кВар), визначається за формулою:

(2.5).

де — струм холостого ходу двигуна, А;

— напруга на зажимах двигуна, кВ.

Для двигунів з = (0,91 — 0,93) реактивна потужність холостого ходу складає біля 60% реактивної потужності при номінальному завантаженні двигуна. Для двигунів з = (0,77 — 0,8) реактивна потужність холостого ходу складає біля 70%.

При завантаженнях асинхронного електродвигуна, менше номінального, приріст споживання реактивної потужності в порівнянні з холостим ходом пропорційний квадрату коефіцієнта завантаження двигуна, тоді, реактивна потужність при довільному навантаженні:

де — коефіцієнт завантаження двигуна.

Звідси слідує висновок, що заміна не завантажених двигунів на двигуни меншої потужності буде сприяти зниженню споживання реактивної потужності. Досвід показує, що якщо середнє навантаження асинхронних двигунів по потужності не перевищує 45% номінальної потужності, то їх слід замінити електродвигунами меншої потужності. Якщо навантаження становить (45−70)%, то необхідно провести техніко-економічну перевірку доцільності заміни двигуна на двигун меншої потужності.

В ряді випадків ефективним засобом із зниження споживання реактивної потужності є переключення обмоток недовантаженого асинхронного двигуна з трикутника на зірку. Оскільки при цьому пусковий і обертовий момент зменшуються в 3 рази. Переключення можна виконувати при низькому навантаженні - до 35% номінальної потужності. Переключення завантажених на 25% електродвигунів приводить до наближення їх коефіцієнта потужності до номінального.

Одним з ефективних заходів по зниженню споживання реактивної потужності асинхронними електродвигунами є використання обмежувачів холостого ходу. Обмежувач холостого ходу автоматично відключає магнітний пускач двигуна на між операційний час.

Сучасні асинхронні електродвигуни проектуються з мінімально можливим повітряним зазором між статором і ротором. Це зменшує опір шляху магнітного потоку і споживання реактивної потужності. Магнітним опором повітряного зазору обумовлено (70−80)% реактивної потужності, що споживаються асинхронним двигуном на холостому ходу.

При експлуатації електродвигуна, відбувається нерівномірне зношення підшипників, що викликає асиметрію магнітного поля двигуна і погіршення ККД на (1,4−3,7)%, а також погіршення коефіцієнта потужності на (0,01 — 0,025) в порівнянні з паспортними даними. При появі значного осьового зрушення ротора також збільшується споживання реактивної потужності двигуном. Різке погіршення коефіцієнта потужності відбувається також при проточці ротора, замість заміни зношених підшипників при ремонті, оскільки при цьому збільшується повітряний зазор.

Трапляються випадки коли обмотку статора асинхронного двигуна, що згоріла міняють проводами з меншим поперечним розрізом. Або з меншим числом витків, ніж це необхідно за технологією. В той же час зменшення числа витків на 10% зменшує магнітний потік на 10% і підвищує індукцію в сталі. Реактивна потужність і струм холостого ходу двигуна збільшується приблизно на 25%, коефіцієнт потужності погіршується на (0,05−0,06). Погіршується і ККД двигуна внаслідок збільшення активних втрат в сталі.

Сучасні досягнення напівпровідникової техніки дозволяють конструювати такі перетворювачі (компенсаційні) що можуть підтримувати максимальний коефіцієнт потужності електроприводу і навіть генерувати реактивну потужність. Такі перетворювачі необхідно використовувати в першу чергу.