Электроэнергия: активная и реактивная мощность
Электроэнергия поставляется потребителям в виде активной и реактивной мощности. Активная электрическая мощность используется для выполнения полезной работы, тогда как реактивная мощность необходима для создания электромагнитного поля.
Реактивная составляющая мощности нагружает электрические линии, что приводит к необходимости увеличения сечения силовых кабелей и проводов, что влияет на затраты предприятий на организацию нормального электроснабжения.
Потребители реактивной энергии
Основными потребителями реактивной энергии являются:
- двигатели асинхронного типа;
- индукционные печи;
- силовые и сварочные трансформаторы;
- линии электропередач;
- перечисленные электросетевые установки, работающие по принципу создания электромагнитного поля.
Экспертная оценка показывает, что около 60% всей потребляемой в мире реактивной электрической энергии уходит на работу асинхронных электродвигателей, а примерно 25% — на трансформаторы.
Компенсация реактивной мощности
Для снижения значения и компенсации реактивной мощности на действующих электроустановках необходимо:
- оптимизировать технологический процесс для снижения энергоемкости потребителей реактивной нагрузки;
- уменьшить время холостого хода сварочных трансформаторов, асинхронных электродвигателей и другого оборудования путем организационных и технических мероприятий;
- вывести из эксплуатации недогруженное электрическое оборудование, если это не влияет на надежность электроснабжения;
- установить преобразователи частоты на асинхронные электрические машины по условиям технологического цикла их работы;
- заменить устаревшее асинхронное оборудование на новое синхронного типа;
- улучшить качество ремонта электрических машин, чтобы повысить их коэффициент полезного действия.
Указанные мероприятия способны снизить потребление реактивной мощности в целом более чем на 10%. Основная роль в этом процессе отводится компенсирующим устройствам, к которым относятся: синхронные электродвигатели, конденсаторные установки, компенсирующие преобразователи и косинусные конденсаторы.
Преимущества конденсаторных установок
Широкое использование конденсаторных установок в системах компенсации реактивной мощности объясняется:
- низкими удельными потерями активной мощности;
- отсутствием движущихся деталей;
- удобством и простотой монтажа;
- конкурентной стоимостью;
- возможностью компенсации в широком диапазоне;
- бесшумной работой;
- возможностью автоматического функционирования.
В отличие от синхронных компенсаторов, которые могут быть как производителями, так и потребителями, конденсаторные батареи выполняют только функцию компенсации реактивной энергии.
Синхронные электрические машины
Синхронные электрические машины широко используются для компенсации реактивной мощности. Синхронные двигатели повышают коэффициент j, что снижает стоимость электроэнергии для потребителей, и выступают генераторами реактивной энергии, даже когда работают в режиме холостого хода.
Основные отличия между синхронным двигателем и компенсатором реактивной мощности заключаются в более легком роторе и валу, а также в уменьшенном воздушном зазоре.
Учитывая тенденции к повышению стоимости реактивной электроэнергии, большинство предприятий внедряют системы компенсации данного показателя в своих энергетических системах.