Электропривод и электрооборудование: Методические указания к лабораторным работам, страница 14

Для повышения коэффициента мощности надо повышать долю активной мощности в полной. При этом, очевидно, это достигается не увеличением активной мощности, определяемой технологическими требованиями и неизбежными потерями, а снижением доли реактивной мощности и мощности искажений.

В сельскохозяйственном производстве весьма редко применяются мощные установки, потребляющие из сети несинусоидальный ток. В тех случаях, когда такие установки используются , они снабжаются емкостными фильтрами, через которые замыкаются высшие гармоники тока, в результате чего из сети потребляется ток практически синусоидальной формы, и мощность искажений в питающей сети отсутствует. Поэтому коэффициент мощности c зачастую отождествляется с коэффициентом сдвига cosj ;

 cos j = Р / (ÖР²+Q²)     .                                         (3)

Если представить электрическую схему замещения некоторой электроустановки (рис. 5.1) в виде параллельно соединенных элементов - активного сопротивления R, потребляющего активную мощность Р, и индуктивного сопротивления L ( чаще всего потребители имеют индуктивное сопротивление - электродвигатели, трансформаторы и др. ), потребляющего реактивную мощность Q, то из векторной диаграммы этой схемы ( рис. 5.2 а ) видно, что ток нагрузки I_н , потребляемый электроустановкой, отстает от питающего напряжения на угол сдвига j. Очевидно, для повышения коэффициента сдвига надо уменьшить угол j.

Рис.5.1. Схема замещения электроустановки

Существуют два способа повышения коэффициента сдвига cos j: естественный и искусственный. При естественном способе повышения cos j достигается подбором электродвигателей в соответствии с мощностью нагрузки , что позволяет обеспечить эксплуатацию электродвигателя в номинальном режиме, при котором cos j наибольший. Кроме этого , необходимо свести к минимуму работу электродвигателей на холостом ходу, когда активная составляющая тока I_R , потребляемого из сети , весьма мала, а реактивная I_L  изменяется незначительно, и cos j низок (рис.5.2 б).

При искусственном способе прибегают к использованию компенсирующих устройств КУ - синхронных компенсаторов, конденсаторных батарей или тиристорных компенсаторов. Подключение конденсатора к нагрузке (рис. 5.1.) приводит к появлению емкостной составляющей I_C в токе I, потребляемом из сети , что обеспечивает компенсацию реактивной мощности, потребляемой установкой из сети , и повышение коэффициента сдвига. При этом, если емкостная составляющая I_C  меньше индуктивной , имеет место недокомпенсация реактивной мощности  (рис.5.2 в), если больше - перекомпенсация (рис.5.2 г).

Рис.5.2. Векторные диаграммы токов

Величину тока I_C можно определить из соотношения

I_C=2p¦СU10^-6, А                                (4)

где¦ - частота питающей сети, Гц;

С - емкость конденсаторов, мкФ;

U - напряжение сети, В.

Согласно  Правилам эксплуатации электроустановок,  предприятиям предписывается работа с коэффициентом сдвига 0,92 ¸ 0,95 с некоторой недокомпенсацией . Меньшая величина cosj свидетельствует о недостаточном внимании инженерной службы к решению этого важного вопроса, большая - о неоправданно высоких капитальных затратах.

Программа работы и методические указания

1. Собрать схему установки (рис. 5.3.).

2. Определить  коэффициент мощности нагревательной нагрузки при наличии и отсутствии нелинейного элемента.

Подключение нелинейного элемента (диода) осуществляется выключателем SA11. Конденсаторная батарея должна быть отключена в обоих случаях.

С помощью измерительного комплекта К-505 измеряются: сила тока I=I_Н, напряжение U, активная мощность Р ; с помощью фазометра - коэффициент сдвига cos j. Воспользовавшись экспериментальными результатами, из соотношений (1) (2) и (4) определяют полную мощность S и ее составляющие - реактивная Q и искажений Т , а также коэффициент мощности c.

Результаты испытаний и расчетов занести в табл. 5.1

Рис.5.3. Схема лабораторной установки

Таблица 5.1