Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Коэффициент — мощность — асинхронный двигатель

На рис. 18 — 20 в качестве примера приведены кривые, характеризующие зависимость тока статора, электромагнитного момента и коэффициента мощности асинхронного двигателя средней мощности от величины скольжения. [32]

Коэффициент мощности cos p при недогрузке двигателя резко падает вследствие того, что при холостом ходе и малых нагрузках двигатель потребляет реактивный намагничивающий ток, отстающий по фазе от напряжения на угол, близкий к 90, поэтому всегда следует загружать двигатель в соответствии с его номинальной мощностью. Коэффициент мощности асинхронного двигателя при холостом ходе не превышает 0 2, однако с ростом нагрузки он быстро увеличивается и достигает наибольшего значения ( 0 8 4 — 0 9) при нагрузке, близкой к номинальной. [34]

Он показывает, какая часть полной мощности, поступающей из сети, расходуется на покрытие потерь и преобразуется в механическую работу. Коэффициент мощности асинхронного двигателя зависит от нагрузки, достигая значений 0 7 — 0 9 при номинальном режиме работы и снижаясь до 0 2 — 0 3 при холостом ходе. [35]

Дальнейшее увеличение нагрузки сопровождается уменьшением cos фг, что объясняется увеличением индуктивного сопротивления ротора ( x2s) за счет увеличения скольжения. В целях повышения коэффициента мощности асинхронных двигателей чрезвычайно важно, чтобы двигатель работал всегда или, по крайней мере, значительную часть времени с номинальной нагрузкой. [37]

Синхронные двигатели могут работать с cos q 1 и даже с опережающим током, и поэтому имеют большое преимущество по сравнению с асинхронными. Это преимущество особенно велико при тихоходных двигателях, когда коэффициент мощности асинхронных двигателей имеет низкое значение. [38]

В частности, при снижении напряжения уменьшаются пусковой и максимальный моменты электродвигателей, возрастает ток, поступающий к ним из сети, увеличивается нагрев обмоток, резко уменьшается световой поток ламп. Превышение номинального напряжения приводит к возрастанию потерь в стали трансформаторов, электродвигателей и аппаратов и увеличению их нагрева, ухудшению коэффициента мощности асинхронных двигателей , сокращению срока службы осветительных ламп. [39]

При снижении напряжения уменьшаются пусковой и максимальный моменты электродвигателей, возрастает сила тока, поступающего к ним из сети, увеличивается нагрев обмоток, резко уменьшается световой поток ламп. Превышение номинального напряжения приводит к возрастанию потерь в стали трансформаторов, электродвигателей и аппаратов и увеличению их нагрева, ухудшению коэффициента мощности асинхронных двигателей , сокращению срока службы осветительных ламп. [40]

В частности, при снижении напряжения уменьшаются пусковой и максимальный моменты электродвигателей, возрастает ток, поступающий к ним из сети, увеличивается нагрев обмоток, резко уменьшается световой поток ламп. Превышение номинального напряжения приводит к Возрастанию потерь в стали трансформаторов, электродвигателей и аппаратов и увеличению их нагрева, ухудшению коэффициента мощности асинхронных двигателей , сокращению срока службы осветительных ламп. [41]

При снижении напряжения уменьшаются пусковой и максимальный моменты электродвигателей, возрастает ток, поступающий к ним из сети, увеличивается нагрев обмоток, резко уменьшается световой поток ламп. Превышение номинального напряжения приводит к возрастанию потерь в стали трансформаторов, электродвигателей и аппаратов и увеличению их нагрева, ухудшению коэффициента мощности асинхронных двигателей , сокращению срока службы осветительных ламп. [42]

Номинальный коэффициент мощности для большинства двигателей составляет cos фном 0 8 — ь 0 9 и зависит от мощности двигателя. С ростом мощности и номинальной угловой скорости двигателя повышается номинальный коэффициент мощности. Коэффициент мощности асинхронного двигателя в сильной степени зависит от нагрузки; при холостом ходе коэффициент мощности мал вследствие значительной реактивной мощности, затрачиваемой на создание потока, и малой активной мощности, связанной лишь с постоянными потерями. По мере роста нагрузки примерно до номинальной активная мощность растет быстрее реактивной и cos ф возрастает до номинального значения. [43]

Управление роторной группой вентилей дает определенное преимущество, однако этот способ не получил практического применения из-за сложности управления тиристорами роторной группы, работающими при переменных частоте и амплитуде питающего напряжения. Техническая трудность создания схем управления тиристорами роторной группы заключается в том, что управляющие импульсы по частоте и фазе должны строго соответствовать напряжению ротора; амплитуда управляющих импульсов должна оставаться постоянной, в то время как амплитуда питающего напряжения изменяется и с приближением к синхронной частоте вращения стремится к нулю. Недостатком схемы с управляемыми роторными вентилями является также снижение коэффициента мощности асинхронного двигателя при регулировании выпрямленного напряжения ротора с помощью тиристоров роторной группы. [44]

Показателями качества электрической энергии у приемников в случае питания их трехфазным током являются / отклонения напряжения и частоты. В частности, при снижении напряжения уменьшаются пусковой и максимальный моменты электродвигателей, возрастает ток, поступающий к ним из сети, увеличивается нагрев обмоток, резко уменьшается световой поток ламп. Превышение номинального напряжения приводит к возрастанию потерь в стали трансформаторов, электродвигателей и аппаратов и увеличению их нагрева, ухудшению коэффициента мощности асинхронных двигателей , сокращению срока службы осветительных ламп. [45]

Рабочие характеристики асинхронных двигателей

Так как асинхронные двигатели на промышленных предприятиях являются основными потребителями реактивной мощности, то в первую очередь, необходимо упорядочить режим их работы.

Рисунок 3.2 – Статические характеристики АД

Рисунок 3.3 – Механические характеристики АД

Величина потребления реактивной мощности асинхронными двигателями зависит от коэффициента загрузки и номинального коэффициента мощности двигателей.

Реактивная мощность двигателя при номинальной нагрузке равна

, квар

где h_н – номинальный к.п.д. двигателя;

tg j_н – тангенс угла сдвига фаз, соответствующий номинальному коэффициенту мощности (cos j_н).

Реактивная мощность двигателя при данной его нагрузке равна

где Q – реактивная мощность эл. двигателя на холостом ходу, квар;

– прирост потребления реактивной мощности при номинальной нагрузке двигателя, квар;

– коэффициент загрузки двигателя;

Р – мощность нагрузки на валу двигателя, кВт;

Р_н – номинальная мощность двигателя, кВт.

Основную роль в балансе реактивной мощности асинхронного двигателя играет реактивная мощность холостого хода, зависящая от объема магнитной цепи, т.е. от конструкции двигателя.

Чем выше номинальный коэффициент мощности, тем относительно меньше реактивная мощность холостого хода двигателя.

У асинхронных двигателей с номинальным коэффициентом мощности cos j_н = 0,91¸0,93 реактивная мощность холостого хода составляет около 60% всей реактивной мощности при номинальной загрузке двигателя. Для двигателей с cos j_н = 0,77¸0,79 она достигает 70 %.

Для повышения коэффициента мощности необходимо правильно выбрать мощность асинхронных двигателей с оптимальной их загрузкой Кз = 0,6¸0,8, максимально ограничить работу на холостом ходу, т.е. провести мероприятия, снижающие потребление из сети реактивной мощности. Графики зависимостей активной, реактивной мощностей и cos j асинхронных двигателей от величин коэффициента их загрузки называют рабочими характеристиками (рисунок 3.4).

Рисунок 3.4 – Рабочие характеристики АД

Снижение потребления реактивной мощности асинхронными двигателями.

Для достижения экономичной работы системы электроснабжения необходимо выполнение мероприятий, снижающих потребление реактивной мощности предприятиями от энергосистемы. Эти мероприятия разбиваются на мероприятия, не требующие специальных компенсирующих устройств и целесообразные во всех случаях, и на мероприятия, требующие специальных компенсирующих устройств для выработки реактивной мощности.

Так как АД являются основными потребителями реактивной мощности (60-65 % от общего потребления реактивной мощности), рассмотрим мероприятия, снижающие потребление реактивной мощности асинхронными двигателями:

1. Замена систематически недогруженных асинхронных двигателей со средним коэффициентом загрузки менее 45 % на двигатели меньшей мощности, если это выполнимо по конструктивным условиям.

2. Установка ограничителей холостого хода асинхронных двигателей.

3. Снижение напряжения питания асинхронных двигателей, загруженных не выше чем на 45 % путем переключения схемы обмоток с треугольника на звезду. При этом вращающий момент и активная мощность электродвигателя уменьшаются в 3 раза ( ), загрузка двигателя и его коэффициент мощности повышаются, а потребление реактивной мощности снижается.

4. Повышение качества ремонта асинхронных двигателей, т.е. при ремонте необходимо точно соблюдать номинальные данные двигателей.

Компенсация реактивной мощности в питающей сети.

К мероприятиям, связанным с применением компенсирующих устройств и улучшающим режим в питающей сети, относится установка батарей статических конденсаторов. При этом может быть применена групповая на шинах или индивидуальная компенсация реактивной мощности.

Установка БК позволяет разгрузить питающую сеть, включая генераторы электростанций, от передачи и выработки значительной величины реактивной мощности, что приводит большому экономическому эффекту.

3.4.2 Подготовка стенда к работе

Включить автомат QF и подать напряжение на потенциал-регулятор АТ. Ключом SA4 установить напряжение сети U=380-400 В, ключом SA5 соединить обмотку статора АД в звезду. С генератора снять возбуждение (ручку статора RR в цепи обмотки возбуждения повернуть влево до упора) и разомкнуть цепь нагрузки ключом SA6, т.е. подготовить включение двигателя на холостой ход.

3.4.3 Снять рабочие характеристики АД

Кнопкой ПУСК магнитного пускателя КМ включить асинхронный двигатель (без подключения конденсаторов) и нагрузить его от холостого хода до 1,1-1,2 Р_Н. Снять показания приборов и результаты занести в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Рабочая характеристика АД

Построить графически зависимость потребления активной и реактивной мощностей и коэффициента мощности (cos j) от загрузки асинхронного двигателя.

3.4.4 Провести анализ эффективности компенсации реактивной мощности в питающей сети

В настоящей лабораторной работе исследуется режим индивидуальной компенсации реактивной мощности АД (рисунок 3.1). Установить на двигатель постоянную нагрузку близкую к Р_Н, определить коэффициент мощности в сети, питающей АД. Включая конденсаторные батареи снять показания измерительных приборов, подсчитать коэффициенты мощности в трех режимах и результаты занести в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 – Компенсация реактивной мощности в питающей сети АД

Провести анализ результатов замеров и сделать вывод об эффективности компенсации реактивной мощности в сети, питающей АД.

3.4.5 Провести опыт переключения обмоток АД с треугольника на звезду

Отключив двигатель, установить напряжение питающей сети U_Л=220-230 В, соединить обмотку двигателя в треугольник и включить напряжение, установив на двигателе нагрузку в пределах 0,25-0,4 Р_Н (по заданию преподавателя). Отключить двигатель, переключить обмотку статора с треугольника на звезду и вновь включить двигатель в сеть U_Л =230 В при той же активной нагрузке. Снять показания приборов и результаты занести в таблицу 3.3, сравнить коэффициенты мощности cos j, результаты объяснить.

Таблица 3.3 – Переключение обмотки АД с треугольника на звезду

	U, В	I, A	P, кВт	Q, квар	S, кВА соs j
D
Y

3.4.6 Снять статические характеристики АД

Статические характеристики — это зависимость потребляемой активной и реактивной мощностей АД от напряжения питающей сети.

Для выполнения этого пункта работы обмотку двигателя включить в звезду, установить нагрузку на двигатель в пределах 0,5-0,7 Р_Н при напряжении сети U_Л = 380-400 В, затем, уменьшая напряжение 5-6 ступенями до 0,5-0,6 U_Н при неизменной нагрузке на двигатель, снимают показания приборов и заносят в таблицу 3.4.

Примечание. Если обмотка статора двигателя включается в треугольник, то напряжение сети изменяется в пределах U_Л = 250-120 В. Если при снижении напряжения двигатель опрокинется, т.е. вращающий момент двигателя станет меньше момента сопротивления механизма М_дв

Асинхронный двигатель трехфазного тока

Широкое распространение в различных отраслях народного хозяйства получили асинхронные двигатели трехфазного тока с короткозамкнутым ротором. Они не имеют скользящих контактов, просты по устройству и обслуживанию Двигатель с короткозамкнутым ротором в разобранном виде показан на рис. 1. Основными его частями являются статор и ротор. Сердечники статора и ротора набирают из листов электротехнической стали.
В пазах сердечника статора укладывают и закрепляют трехфазную обмотку В зависимости от напряжения питающей сети и данных двигателя ее соединяют звездой или треугольником. Выводы обмоток статора маркируют, благодаря этому облегчается сборка нужной схемы соединения.
В соответствии с ГОСТ 183—74* приняты следющие обозначения выводов обмоток отдельных фаз соответственно начало и конец первой фазы С1 и С4, второй — С2 и С5 и третьей — СЗ и С6 (рис 2). Расположение выводов на коробке контактных зажимов двигателя должно удовлетворять требованию простоты соединения обмоток по любой схеме Обмотку ротора от его сердечника не изолируют. Ее вместе с вентиляционными лопатками выполняют литой из алюминия или его сплавов. Стержни обмотки и накоротко замыкающие их кольца образуют так называемую беличью клетку.
Конструктивное выполнение двигателей зависит от способа вентиляции и степени защиты.
Асинхронные короткозамкнутые двигатели единой серии 4А по способу охлаждения и степени защиты персонала от соприкосновения с токоведущими или вращающимися частями, а также самой машины от попадания в нее посторонних тел имеют два исполнения (ГОСТ 14254—80): закрытое обдуваемое (обозначение IP44), защищенное (обозначение IP23).
Двигатели исполнения IP44 имеют аксиальную систему вентиляции. Воздух подается вентилятором и обдувает внешнюю оребренную поверхность станины.
Для двигателей IP23 характерна двусторонняя радиальная система вентиляции, которая осуществляется при помощи вентиляционных лопаток, расположенных на короткозамыкающих кольцах ротора.

Рис. 1 Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором в разобранном виде
1 — статор, 2 — клеммная коробка, 3 —ротор 4 — подшипниковые щиты, 5 — вентилятор, 6 — кожух вентилятора
Двигатели этой серии имеют следующую структуру обозначений: 4 — порядковый номер серии; А — наименование вида двигателя — асинхронный; А — станина и щиты из алюминия; X — станина из алюминия и чугунные щиты; 56—355 — высота оси вращения; S, L, М — установочные размеры по длине корпуса; А, В — обозначение длины сердечника (первая длина — А, вторая—В); 2, 4, 6, 8, 10, 12 —число полюсов; У — климатическое исполнение двигателей; 3 — категория размещения. Например: 4АА56А2УЗ — электродвигатель серии 4, асинхронный, закрытого исполнения, станина и подшипниковые щиты из алюминия, с высотой оси вращения 56 мм, сердечник первой длины, двухполюсный, для районов умеренного климата, категории размещения 3.

Рис 2 Расположение выводов на щитке двигателя при соединении: а — звездой; б — треугольником

Таблица 1

Номинальная мощность, кВт

Продолжение табл. 1

Номинальная мощность, кВт

Основные технические данные двигателей небольшой мощности серии 4А приведены в табл. 1.
Разработана и выпускается единая серия асинхронных двигателей АИ. Улучшение энергетических, пусковых и виброшумовых характеристик машин этой серии достигается за счет применения новых материалов и конструктивных решений.
Основные технические данные двигателей небольшой мощности серии АИ приведены в табл. 2.
Трехфазный ток, проходя по обмоткам статора, создает вращающееся магнитное поле. Частота вращения поля n называется синхронной. Она зависит от частоты fi питающего напряжения и числа пар полюсов р машины:

и при f 1—50 Гц принимает значения: 3000 об/мин (р— ==1), 1500 об/мин (р=2), 1000 об/мин (р=3) и т. д.
Для частоты напряжения сети будем иметь:

Ротор асинхронного двигателя, вращаясь в направлении вращения поля, развивает частоту, несколько меньшую, чем синхронная, называемую асинхронной.
Таблица 2

Номинальная мощность, кВт

Синхронная частота вращения, об/ш 2=2,8 кВт, число пар полюсов р= 1. Так как синхронная частота вращения
(в данном случае она равна 3000 об/мин), то скольжение при номинальной нагрузке составит:

Полная мощность двигателя при номинальной нагрузке SHom = 3l/ном /ном = 3-220-6,1 « 4000 В-А = 4 кВ-А.
Активная мощность, потребляемая двигателем при номинальной нагрузке,
Рхном = 31/ном /ном««Ф,ном = 3-220-6,1-0,86 = 3,44 кВт.
Потери в двигателе при номинальной нагрузке
2ДРиш = Ртш — Р2 = 3,44 — 2,8 = 0,64 кВт.
С использованием данных табл. 1 построены кривые зависимости коэффициента мощности двигателей от их номинальной мощности (рис. 3).
Кривая 1 соответствует синхронной частоте вращения 3000 об/мин, 2 — 1500 об/мин и 3— 1000 об/мин. Из рис. 3 видно, что коэффициент мощности асинхронного двигателя зависит от номинальной мощности и синхронной частоты вращения.
С увеличением мощности при постоянстве синхронной частоты вращения («!=const) уменьшается относительное значение воздушного зазора. Благодаря этому относительная реактивная намагничивающая мощность также уменьшается, а коэффициент мощности возрастает. К такому же результату приводит увеличение синхронной частоты вращения при постоянстве номинальной мощности двигателя. Скоростные машины имеют меньшие габариты, что обусловлено уменьшением вращающего момента, у них существенно уменьшается объем воздушного пространства между сердечниками статора и ротора.
Кривые зависимости удельной намагничивающей мощности двигателей от номинальной при — const показаны на рис. 4, откуда видно, что удельная намагничивающая мощность тем меньше, чем больше номинальная мощность двигателя и выше синхронная частота вращения.

Рис. 3 Кривые зависимости коэффициента мощности от номинальной мощности асинхронных двигателей при различных значениях синхронной частоты вращения:
1 — «1=3000 об/мин; 2-/2,-1500 об/ /мин; 3 — «1 = 1000 об/мин

Рис. 4. Кривые зависимости удельной намагничивающей мощности от номинальной мощности асинхронных двигателей при различных значениях синхронной частоты вращения:
1 — п,«>1000 об/мин; 2— «1-1500 об/мин; 3 — «1=3000 об/мин
Переход от зависимостей, приведенных на рис. 3, к зависимостям на рис. 4 производят с использованием следующих соотношений:
(7)

где Show, Qhom — полная и реактивная мощности двигателя при номинальной нагрузке.
Из сопоставления рис. 3 и 4 нетрудно сделать заключение о влиянии коэффициента мощности на энергетические показатели двигателей и питающей их системы: у двигателей с повышенным коэффициентом мощности при данной номинальной нагрузке (Рг=Рном) реактивная намагничивающая мощность меньше. Это приводит к уменьшению полной мощности и, соответственно, к уменьшению тока, потребляемого из сети.

В результате электрические потери в обмотках машины уменьшаются и ограничивается падение напряжения в проводах системы электроснабжения.

Факторы, влияющие на коэффициент мощности систем электроснабжения промышленных предприятий с нелинейной и резкопеременной нагрузкой

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ С НЕЛИНЕЙНОЙ И РЕЗКОПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗКОЙ.

Россия, г. Орел,

ФБГОУ ВО «Орловский государственный университет имени »

В статье рассмотрены особенности влияния различных факторов на величину коэффициента активной мощности систем электроснабжения промышленных предприятий с нелинейным и резкопеременным характером нагрузки.

Ключевые слова: коэффициент мощности, система электроснабжения, нелинейная и резкопеременная нагрузка, двигатель, трансформатор, сварочные установки, вентильный преобразователь.

В настоящее время на предприятиях эксплуатируется различное электрооборудование создающее нелинейный и резкопеременный характер нагрузки. Например, потребителями с резкопеременной нагрузкой являются дуговые сталеплавильные и рудно-термические печи, приводы прокатных станов. Набросы реактивной мощности, сопровождающие работу мощных приёмников с резкопеременной нагрузкой, вызывают значительные колебания напряжения в сети. Работа установок электродуговой сварки, тиристорных и полупроводниковых преобразователей приводит к резкому изменению токов и напряжений на элементах и вызывает искажения формы напряжения и тока в системах электроснабжения. Как правило, такие нагрузки характеризуются большим потреблением реактивной мощности и низким коэффициентом мощности. При этом следует отметить, что коэффициент мощности вентильного преобразователя линейно зависит от степени регулирования напряжения в цепи постоянного тока. Наличие большой доли вентильной нагрузки в электрической сети усложняет задачу поддержания коэффициента мощности в сети на нормативном или оптимальном уровнях близком к 0,9.

Однако известно, что повышение коэффициента мощности в энергосистемах нашей страны только на 0,01 может дать ежегодно экономию более 500 млн. квт·ч электрической энергии. Таким образом, повышение коэффициента мощности — одно из приоритетных направлений в области энергосбережения.

Чем меньше коэффициент мощности, тем менее загружена сеть активной мощностью и тем меньше КПД использования сети. В связи с этим необходимо, чтобы как можно большую часть полной мощности составляла активная мощность, а не реактивная.

Рассмотрим факторы, оказывающие влияние на коэффициент мощности в СЭС предприятий с нелинейной и резкопеременной нагрузкой.

1. Большое влияние на низкий коэффициент мощности оказывают асинхронные двигатели и трансформаторы. Недогрузка асинхронных двигателей, особенно небольшой мощности, приводит к тому, что потребляемая активная мощность уменьшается пропорционально нагрузке, а реактивная мощность остается практически неизменной (рис.1). Максимальное снижение коэффициента мощности (до 0,1-0,2) достигается при работе двигателя в режиме холостого хода. В связи с этим необходимо сократить время работы двигателя на холостом ходу, а при загрузке двигателя менее чем на 45% от номинальной мощности целесообразно произвести его замену на менее мощный.

Рис.1 Зависимости коэффициента мощности асинхронного двигателя

от его номинальной мощности и загрузки

Потребление реактивной мощности трансформаторами в несколько раз меньше, чем асинхронными двигателями, но суммарное потребление по системе в целом значительно. С целью уменьшения потерь реактивной мощности в трансформаторах на намагничивание рекомендуется выводить в резерв трансформаторы, загруженные менее чем на 40% от их номинальной мощности, с переводом нагрузки на другой трансформатор или производить замену на трансформатор меньшей мощности. Повышение коэффициента загрузки трансформатора на 0,1 приводит к улучшению cosφ на 0,04−0,05. Анализ кривых приведенных на рисунке 2 показывает, что эксплуатация трансформаторов с коэффициентом загрузки Кз менее 0,6 приводит к существенному снижению cos φ системы электроснабжения промышленного предприятия независимо от коэффициента мощности потребителей, питаемых от шин низкого напряжения трансформаторной подстанции. При увеличении Кз в пределах от 0,4 до 0,6 происходит значительное улучшение коэффициента мощности cos φ1 на стороне первичного напряжения трансформаторов цеховых подстанций, а при дальнейшем увеличении нагрузки трансформатора cos φ1 практически остается без изменений. Существенное снижение cos φ1 будет иметь место при одновременном снижении коэффициента мощности у потребителя cos φ2 и Кз.

1 0,8 0,6 0,4 0,2 Кз

Рис. 2 Зависимости коэффициента мощности на первичной стороне

трансформатора cos φ1 от его коэффициента загрузки Кз

и коэффициента мощности потребителя cos φ2

2. Низким коэффициентом мощности обладают дуговые сталеплавильные, рудно-термические и индукционные печи. Потребляемая ими реактивная мощность необходима как для обеспечения самого процесса плавки, так и для покрытия потерь реактивной мощности в элементах печной установки. Согласно графику, представленному на рисунке 3, с увеличением объема дуговой печи и мощности печных трансформаторов коэффициент мощности печного агрегата снижается.

Рис. 3 Зависимость коэффициента мощности дуговой сталеплавильной печи

от номинальной мощности

3. Сварочные установки создают резкопеременную, неравномерную (однофазные) нагрузку с низким коэффициентом мощности (cos φ установок дуговой сварки 0,30–0,35, а контактной сварки 0,2–0,6). При этом работа сварочных установок может вызывать недопустимые колебания и несимметрию напряжений в сети. Сварочные установки постоянного тока включаются в сеть через тиристорные преобразователи переменного тока в постоянный, что влечет за собой дополнительное увеличение потребляемой реактивной мощности.

4. Вентильные преобразователи используются для питания электроприводов и электротехнологических установок, для возбуждения синхронных электрических машин и в схемах частотного пуска гидрогенераторов. На основе полупроводниковых вентильных преобразователей созданы линии электропередач постоянного тока большой мощности и вставки постоянного тока.

Преобразовательные установки с полупроводниковыми вентилями являются мощными потребителями реактивной мощности (коэффициент мощности вентильных преобразователей прокатных станов колеблется от 0,3 до 0,8). Ее потребление обусловлено естественными коммутационными процессами и искусственной задержкой момента открытия вентиля в целях регулирования выпрямленного напряжения.

Коэффициент мощности в цепи переменного тока вентильного преобразователя (на входе выпрямителя и на выходе инвертора) определяется отношением активной мощности к полной

где ν1 – есть отношение действующего значения первой гармоники тока первичной обмотки трансформатора к действующему значению первичного тока;

φ1(1) – угол сдвига фаз первой гармоники первичного тока относительно первичного напряжения.

Нелинейность и нестабильность параметров нагрузки оказывает влияние на режим потребления реактивной мощности преобразовательными установками. Коэффициент мощности вентильного преобразователя линейно зависит от степени регулирования напряжения в звене постоянного тока и снижается при наличии в сети высших гармоник. В зависимости от схемы выпрямления вентильные преобразователи генерируют в сеть следующие гармоники тока: при 6-фазной схеме – до 19-го порядка; при 12-фазной схеме – до 25-го порядка включительно. Коэффициент несинусоидальности при работе тиристорных преобразователей прокатных станов может достигать значения более 30 % на стороне 10 кВ питающего их напряжения, что может привести к выходу из строя самих вентильных преобразователей.

Основными факторами, влияющими на коэффициент мощности в системах электроснабжения предприятий с нелинейными и резкопеременными нагрузками являются: неправильный выбор мощности и режима работы асинхронных двигателей и трансформаторов, эксплуатация дуговых, индукционных, сварочных и преобразовательных установок с низким естественным коэффициентом мощности. При решении вопросов компенсации реактивной мощности вышеперечисленных электроустановок требуется учитывать индивидуальные технические особенности, связанные с нелинейным и резкопеременным характером создаваемой нагрузки. Однако решая эти задачи можно достичь оптимального уровня коэффициента мощности, что позволит увеличить КПД использования сети.

1. Беляевский, влияния коэффициента загрузки асинхронных двигателей на потребление реактивной мощности [Текст] / Вестник КузГТУ, 2010.

2. Надежность и качество электрической энергии, как показатели энергоэффективности [Текст] / , // Энерго — и ресурсосбережение ­– XXI век — Орел : Изд-во Госуниверситета – УНПК, 2015.

3. Компенсация реактивной мощности в электроустановках промышленных предприятий: учебное пособие [Текст] / ; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. – 234 с.

, ОГУ имени , доцент кафедры «ЭиЭ», ; e-mail: *****@***ru,

, магистрант ФГБОУ ВО «ОГУ имени »; тел.(4862) 419830, , E-mail: *****@***ru

, магистрант ФГБОУ ВО «ОГУ имени »; E-mail: *****@***ru

_________________________________________________________________________________________

FACTORS AFFECTING THE POWER FACTOR OF THE POWER SUPPLY SYSTEMS OF INDUSTRIAL ENTERPRISES WITH NON-LINEAR AND SHARPLY VARIABLE LOADING.

Кoroleva T. G., Pоnkratov K. V., Khomyakov V. I.

Russia, g. Orel,

FBGOU VO «Orlovskij gosudarstvennyj universitet imeni I. S. Turgeneva»

In the article the features of influence of different factors are considered on the size of coefficient of active-power of the systems of power supply of industrial enterprises with nonlinear and sharply variable character of loading.

Key words: power-factor, system of power supply, nonlinear and sharply variable loading, engine, transformer, welding options, valve transformer.

1. Beljaevskij, R. V. Analiz vlijanija kojefficienta zagruzki asinhronnyh dvigatelej na potreblenie reaktivnoj moshhnosti [Tekst] / Vestnik KuzGTU, 2010.

2. Nadezhnost’ i kachestvo jelektricheskoj jenergii, kak pokazateli jenergojeffektivnosti [Tekst] / T. G. Koroleva, E. M. Morozov // JEnergo — i resursosberezhenie -– XXI vek — Orel : Izd-vo Gosuniversiteta – UNPK, 2015.

3. Kompensacija reaktivnoj moshhnosti v jelektroustanovkah promyshlennyh predprijatij: uchebnoe posobie [Tekst] / A. V. Kabyshev; Tomskij politehnicheskij universitet. – Tomsk: Izd-vo Tomskogo politehnicheskogo universiteta, 2012. – 234 s.

Koroleva Tatyana Gennadevna, OGU imeni I. S. Turgeneva, docent kafedry «EiE», tel. (4862)44-98-30; e-mail: *****@***ru, tel. 89202846619

Ponkratov Konstantin Vladimirovich, magistrant FGBOU VO «OGU imeni I. S. Turgeneva»; Tel.(4862) 419830, faks (4862) 416684, E-mail: *****@***ru

Khomyakov Ivan Vladimirovich, magistrant FGBOU VO «OGU imeni I. S. Turgeneva»; E-mail: *****@***ru