Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Математика, химия, физика arrow Электроэнергетические системы и сети. Энергосбережение

Коэффициент мощности и его технико-экономическое значение

Коэффициентом мощности cosφ называют отношение активной мощности потребителя к полной мощности:

Каждый потребитель электрической энергии характеризуется номинальным током и напряжением и номинальной полной мощностью, равными произведению номинального напряжения на номинальный ток. Для трехфазной системы переменного тока

Наилучшее использование мощности генератора будет при его работе с номинальными значениями тока и напряжения и при. В этом случае активная мощность генератора будет равна его полной мощности:

При номинальных значениях тока и напряжения и изменяющемся cosφ мощность генератора будет прямо пропорциональна последнему, а

уменьшение cos#? приведет к неполному использованию его мощности.

С другой стороны, если приемник электрической энергии работает с постоянной активной мощностью при неизменном напряжении, но при различных cosφ, то его ток изменяется обратно пропорционально cos#?. Таким образом, с уменьшением cosφ ток приемника и питающей его сети увеличивается, что приводит к дополнительным потерям электрической энергии в линиях электропередачи:

В настоящее время приняты следующие нормативные значения коэффициента мощности:

  • 0,85 - при питании потребителей от генераторов электростанций на генераторном напряжении;
  • 0,93 - при питании потребителей от районных сетей напряжением 110, 220 кВ и от сетей 35 кВ, питающихся от электростанций через две ступени трансформации;
  • 0,95 - при питании потребителей от сетей напряжением 35 кВ, питающихся от районных электросетей через три ступени трансформации.

Причины и последствия низкого коэффициента мощности

Основными потребителями электрической энергии на промышленных предприятиях являются асинхронные двигатели (АД), которые наряду с активной (полезной) потребляют и реактивную мощность, идущую на создание вращающихся магнитных полей.

Потребляемая асинхронными двигателями реактивная мощность может быть разделена на намагничивающую, не зависящую от нагрузки и идущую на создание основного магнитного потока, и реактивную мощность, пропорциональную квадрату нагрузки и обусловленную магнитными полями рассеивания в двигателе. Полная реактивная мощность, потребляемая асинхронным двигателем, может быть определена по формуле

где Q0 - намагничивающая мощность холостого хода двигателя; I0 - ток холостого хода, A; UH - номинальное напряжение, В; к3 - коэффициент загрузки;- приращение реактивной мощности при номинальной нагрузке, кВАр;- реактивная мощность двигателя при номинальной нагрузке, кВАр.

Полную реактивную мощность трансформатора определяют по формуле

"

где Q0т- намагничивающая мощность трансформатора,

где- ток холостого хода трансформатора в процентах от номинального;- коэффициент загрузки трансформатора;- приращение реактивной мощности трансформатора.

В АД и трансформаторах основная доля реактивной мощности приходится на мощность Qq , идущую на создание основного магнитного потока, равную мощности холостого хода. Основными причинами сравнительно большого потребления реактивной мощности, а значит, снижения величины коэффициента мощности являются:

  • 1. Работа АД и трансформаторов при неполной загрузке. При этом уменьшается активная мощность электрической машины, тогда как реактивная остается почти без изменений, что ведет к снижению cos(р.
  • 2. Несовершенство конструкции АД и его некачественный ремонт (наличие большого воздушного зазора между статором и ротором). Магнитное сопротивление воздушного зазора составляет примерно 80 % от общего сопротивления.
  • 3. Повышение напряжения сети. С повышением напряжения у АД и трансформаторов возрастает магнитный поток, а следовательно, и потребляемая реактивная мощность, при этом коэффициент мощности снижается.
  • 4. Снижение скорости электрических машин. Тихоходные асинхронные двигатели имеют более сложную магнитную цепь и потребляют большую реактивную мощность, следовательно, имеют более низкий cos#>, чем быстроходные. Низкий cos^ промышленного предприятия приводит к увеличению мощности и размеров генераторов и трансформаторов.

Пример 6.5. На промышленном предприятии установлены асинхронные двигатели суммарной мощностью 12 000 кВт. Определить необходимую мощность трансформаторов для случаев работы двигателей с cosφ1 = 0,9 и cosφ2 = 0,75.

Определяем полную мощность трансформаторов для обоих случаев

Разница в 2667 кВА должна быть покрыта за счет установки более мощных трансформаторов, в то время как полезная мощность остается постоянной (12 000 кВт).

Потери мощности на нагревание проводов пропорциональны квадрату тока

где I - полный ток, протекающий по проводу, A; R - сопротивление линии, Ом.

Величина тока I обратно пропорциональна cosφ.

Пример 6.6. Определить потери электрической энергии в линии сопротивлением R = 4 Ом по данным примера 6.5 при напряжении 35 кВ и убытки при работе с заниженным cos φ.

Определяем полный ток для обоих случаев:

Определяем потери мощности для первого и второго случаев:

Разность потерь мощности составит:

Соответственно разность потерь энергии за год составит

где T - число часов работы линии в году, ч.

Убытки за счет низкого cosφ за один год составят (при стоимости электрической энергии С= 158,37 коп/кВт ч согласно тарифному меню на 2007 г.):

Пример 6.7. Определить активную мощность трансформатора мощность 360 кВ А при cosφ1 = 0,8 и cosφ2 = 0,6.

Определяем активную мощность для каждого случая:

Следовательно, чем ниже cos#?, тем хуже используется установленная мощность оборудования. Таким образом, каждое предприятие должно быть заинтересовано в повышении коэффициента мощности как отдельных погребителей, так и всего промышленного объекта.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы