Електроенергія: активна та реактивна потужність
Електроенергія постачається споживачам у вигляді активної та реактивної потужності. Активна електрична потужність використовується для виконання корисної роботи, тоді як реактивна потужність необхідна для створення електромагнітного поля.
Реактивна складова потужності навантажує електричні лінії, що призводить до необхідності збільшення перерізу силових кабелів і проводів, що впливає на витрати підприємств на організацію нормального електропостачання.
Споживачі реактивної енергії
Основними споживачами реактивної енергії є:
- двигуни асинхронного типу;
- індукційні печі;
- силові та зварювальні трансформатори;
- лінії електропередач;
- інші електроустановки, які працюють на принципі створення електромагнітного поля.
Експертна оцінка показує, що близько 60% усієї споживаної в світі реактивної електричної енергії йде на роботу асинхронних електродвигунів, а приблизно 25% - на трансформатори.
Компенсація реактивної потужності
Для зниження значення та компенсації реактивної потужності на діючих електроустановках необхідно:
- оптимізувати технологічний процес для зниження енергоємності споживачів реактивного навантаження;
- зменшити час холостого ходу зварювальних трансформаторів, асинхронних електродвигунів та іншого обладнання шляхом організаційних і технічних заходів;
- вивести з роботи недовантажене електроустаткування, якщо це не впливає на надійність електропостачання;
- встановити перетворювачі частоти на асинхронні електричні машини за умовами технологічного циклу їх роботи;
- замінити застаріле асинхронне обладнання на нове синхронного типу;
- покращити якість ремонту електричних машин, щоб підвищити їх коефіцієнт корисної дії.
Вказані заходи здатні знизити споживання реактивної потужності загалом на більш ніж 10%. Основна роль у цьому процесі відводиться компенсуючим пристроям, до яких відносять: синхронні електродвигуни, конденсаторні установки, компенсаційні перетворювачі та косинусні конденсатори.
Переваги конденсаторних установок
Широке використання конденсаторних установок у системах компенсації реактивної потужності пояснюється:
- низькими питомими втратами активної потужності;
- відсутністю рухомих деталей;
- зручністю та простотою монтажу;
- конкурентною вартістю;
- можливістю компенсації в широкому діапазоні;
- безшумною роботою;
- можливістю автоматичного функціонування.
На відміну від синхронних компенсаторів, які можуть бути як виробниками, так і споживачами, конденсаторні батареї виконують лише функцію компенсації реактивної енергії.
Синхронні електричні машини
Синхронні електричні машини користуються популярністю в компенсації реактивної потужності. Синхронні двигуни підвищують коефіцієнт j, що знижує вартість електроенергії для споживачів, і виступають генераторами реактивної енергії, навіть коли працюють в режимі холостого ходу.
Основні відмінності між синхронним двигуном та компенсатором реактивної потужності полягають у легшому роторі та валу, а також у зменшеному повітряному зазорі.
З огляду на тенденції до підвищення вартості реактивної електроенергії, більшість підприємств впроваджують системи компенсації даного показника у своїх енергетичних системах.