Kompenzačné zariadenia pre jalový výkon

Článok popisuje účel a konštrukčné prvky kompenzačných jednotiek pre jalovú elektrinu.

Kompenzácia reaktívnej elektrickej energie je jedným z najefektívnejších spôsobov šetrenia energetických zdrojov. Moderná výroba je nasýtená veľkým počtom motorov, zváracích zariadení, výkonových transformátorov. To spotrebuje značné množstvo jalového výkonu na vytvorenie magnetických polí v elektrických zariadeniach. Na zníženie spotreby tohto typu energie z externých sietí sa používajú kompenzačné jednotky pre jalovú elektrickú energiu. O dizajne, princípoch fungovania a vlastnostiach ich použitia sa bude diskutovať v tomto článku.

Použitie kondenzátorových bánk na zníženie reaktívnej záťaže je známe už dlho. Zahrnutie samostatných kondenzátorov paralelne s motormi je však ekonomicky opodstatnené iba pri ich významnom výkone. Typicky je kondenzátorová banka pripojená k motorom s výkonom viac ako 20-30 kW.

Ako vyriešiť problém zníženia reaktívneho zaťaženia v odevnej továrni, kde sa používajú stovky motorov s nízkym výkonom? Donedávna bola v podnikových rozvodniach pripojená pevná zostava kondenzátorových bánk, ktorá sa po skončení pracovnej zmeny ručne vypínala. So zjavnou nevýhodou takéto súpravy nedokázali sledovať kolísanie výkonu bremien počas pracovnej doby a boli neefektívne. Moderné kondenzačné jednotky môžu výrazne zlepšiť účinnosť.

Situácia sa zmenila s príchodom špecializovaných mikroprocesorových regulátorov, ktoré merajú hodnotu jalového výkonu spotrebovaného záťažou, vypočítavajú požadovanú hodnotu výkonu kondenzátorovej banky a pripájajú (alebo odpájajú) ju od siete. Na základe takýchto regulátorov existuje široká škála automatických kondenzátorových jednotiek na kompenzáciu jalovej energie. Ich výkon sa pohybuje od 30 do 1200 kVar (jalový výkon sa meria v kVar).

Možnosti regulátorov nie sú obmedzené na meranie a spínanie kondenzátorových bánk. Meria teplotu v priestore prístroja, merajú hodnoty prúdu a napätia, sledujú poradie zapojenia batérií a ich stav. Ovládače môžu uchovávať informácie o núdzových situáciách a tiež vykonávať desiatky špecifických funkcií, ktoré zabezpečujú spoľahlivú prevádzku kompenzačného systému.

Veľmi dôležitú úlohu pri konštrukcii kompenzačných jednotiek jalového výkonu zohrávajú špeciálne stýkače, ktoré pripájajú a odpájajú kondenzátorové banky na signál z regulátora.Navonok sa len málo líšia od bežných magnetických štartérov používaných na spínanie motorov.

Ale zvláštnosť pripojenia kondenzátorov je taká, že v okamihu, keď je na jeho kontakty privedené napätie, je odpor kondenzátora prakticky nulový. O nabitie kondenzátora vzniká nárazový prúd, ktorý často presahuje 10 kA. Takéto prepätia majú škodlivý vplyv na samotný kondenzátor, spínacie zariadenie a vonkajšiu sieť, spôsobujú eróziu napájacích kontaktov a spôsobujú škodlivé rušenie elektrického vedenia.

Na prekonanie týchto problémov bola vyvinutá špeciálna konštrukcia stýkačov, v ktorých po privedení napätia na kondenzátor jeho náboj prechádza cez pomocné obvody obmedzujúce prúd a až potom sa zapnú hlavné napájacie kontakty. Táto konštrukcia vám umožňuje vyhnúť sa výrazným skokom v nabíjacom prúde kondenzátorov, predĺžiť životnosť banky kondenzátorov aj samotného špeciálneho stýkača.

Napokon, hlavnými a najdrahšími prvkami kompenzačných systémov sú kondenzátorové banky... Požiadavky na ne kladené sú dosť prísne a protichodné. Na druhej strane musia byť kompaktné a majú nízke vnútorné straty. Musia byť odolné voči častým procesom nabíjania a vybíjania a majú dlhú životnosť. Kompaktnosť a nízke vnútorné straty však vedú k zvýšeniu špičiek nabíjacieho prúdu a zvýšeniu teploty vo vnútri krabice produktu.

Moderné kondenzátory vyrobené tenkovrstvovou technológiou.Používajú metalizovaný film a hermeticky uzavretý tmel bez olejovej impregnácie. Tento dizajn umožňuje získať výrobky malých rozmerov s významným výkonom. Napríklad valcové kondenzátory s kapacitou 50 kVar majú rozmery: priemer 120 mm a výšku 250 mm.

Podobné staré batérie s olejovým kondenzátorom vážili viac ako 40 kg a boli 30-krát väčšie ako moderné produkty. Táto miniaturizácia si však vyžaduje prijatie opatrení na chladenie oblasti, kde sú nainštalované kondenzátorové banky. Preto je v automatických inštaláciách nútené vyfukovanie ventilátorom priestoru kondenzátora povinné.

Vo všeobecnosti si vytvorenie kondenzátorových jednotiek vyžaduje brať do úvahy veľké množstvo prevádzkových parametrov: stav elektrických sietí používateľa, prašnosť, charakter zaťaženia motora a mnoho ďalších faktorov ovplyvňujúcich spoľahlivosť a účinnosť kompenzačných systémov.