Kondensaatoripankade funktsioon, tööpõhimõte ja võimsuse arvutamine

1. Põhiline tööpõhimõte

Enamik tööstuslike elektrisüsteemide elektrilisi koormusi on induktiivsed koormused, nagu asünkroonsed mootorid, trafod, keevitusmasinad, luminofoorlambid ja elektromagnetid. Elektriliselt võib neid koormusi pidada järjestikku ühendatud takistuse ja induktiivsuse kombinatsiooniks. Selle tulemusena jääb koormusvool pingest maha, tekitades suure hulga induktiivset reaktiivvoolu ja reaktiivvõimsust.

 

Ahela koguvool koosneb kahest komponendist:

Aktiivne vool, mis on pingega faasis ja teeb kasulikke töid, nagu mootorite käitamine ja soojuse tootmine;

 

Reaktiivvool, mis on pingest 90 kraadi võrra maha jäänud ja mida kasutatakse ainult elektromagnetväljade tekitamiseks ja säilitamiseks ilma tõhusat tööd tegemata.

Kuigi reaktiivvool ei tooda kasulikku väljundvõimsust, hõivab see siiski trafo ja liini võimsuse, suurendab süsteemi kadusid ja vähendab üldist toitekvaliteeti. See on üks peamisi energiaraiskamise põhjusi tööstuslikes elektrisüsteemides.

 

Seevastu kondensaatori vool juhib pinget 90 kraadi võrra, mis on faasis vastupidine induktiivsele reaktiivvoolule. Kui kondensaatorid on ühendatud paralleelselt induktiivsete koormustega, nihutab mahtuvuslik reaktiivvool osaliselt või täielikult induktiivsest reaktiivvoolust, saavutades seeläbi reaktiivvõimsuse kompenseerimise. See on kondensaatoripanga põhiline tööpõhimõte.

2. Kondensaatoripankade põhifunktsioonid

Kondensaatoripangadkasutatakse laialdaselt madalpinge{0}}tööstuslikes elektrijaotussüsteemides, et parandada võimsustegurit, vähendada reaktiivvõimsuse kadusid, parandada toite kvaliteeti ja saavutada energiasäästu.

 

Nende peamised funktsioonid hõlmavad järgmist:

• Võimsusteguri parandamine

Kondensaatorite genereeritud mahtuvuslik reaktiivvõimsus kompenseerib koormuse induktiivset reaktiivvõimsust, vähendades pinge ja voolu faaside erinevust ning parandades tõhusalt süsteemi võimsustegurit.

 

• Liinikadude vähendamine ja ülekoormuse vältimine

Vähendades süsteemis mittevajalikku reaktiivvoolu, väheneb vastavalt ka liini koguvool, mis vähendab kaablite ja trafode võimsuskadusid ning aitab vältida liigsest reaktiivvõimsusest tingitud ülekoormust.

 

• Võrgu pinge stabiliseerimine

Suured induktiivkoormused põhjustavad sageli pingelangusi ja -kõikumisi, mis võivad mõjutada elektriseadmete normaalset tööd. Kondensaatori kompenseerimine aitab stabiliseerida klemmi pinget ja parandada toiteallika töökindlust.

 

• Trafo võimsuse vabastamine

Reaktiivvõimsus hõivab osa trafo nimivõimsusest, piirates selle võimet anda aktiivvõimsust. Reaktiivvõimsuse kompenseerimine vabastab trafo võimsust ja parandab seadmete kasutamise efektiivsust.

 

3. Kapi struktuur ja töökorraldus Omadused

3.1 Põhikomponendid

Standardne madalpinge{0}}kondensaatoripank koosneb peamiselt:

• Kapi korpus
• Siinid
• Kaitselülitid
• Isolatsioonilülitid
• Vahelduvvoolu kontaktorid
• Termoreleed
• Välgupüüdurid
• Kompensatsioonikondensaatorid
• Seeriareaktorid
• Automaatsed võimsusteguri kontrollerid
• Mõõteriistad
• Primaarsed ja sekundaarsed juhtmestikud
• Klemmiplokid

 

3.2 Tööomadused

Kondensaatoripank töötab normaalsetes tingimustes automaatselt ega vaja üldjuhul rutiinset käsitsi sekkumist. See käivitub ja seiskub koos peamise toitesüsteemiga.

 

Sisseehitatud{0}}intelligentnekontrollerjälgib pidevalt reaalajas koormustingimusi ja süsteemi võimsustegurit. Vastavalt reaktiivvõimsuse nõudlusele lülitab see kondensaatoripangad automaatselt sisse või välja, et säilitada optimaalne kompensatsiooni olek ja minimeerida reaktiivvõimsuse kadu.

 

Rutiinse hoolduse korral tuleks regulaarselt kontrollida, et kontrollida:

• Kondensaatoriõli leke või turse
• Ebatavaline müra või ülekuumenemine
• Lahtised juhtmestiku ühendused
• Vananevad kaablid või kahjustatud komponendid

 

4. Madala võimsusteguri (liigse reaktiivvõimsuse) ohud

Kui reaktiivvõimsuse kompenseerimist ei paigaldata suurte induktiivkoormustega süsteemidesse, väheneb võimsustegur oluliselt, mis toob kaasa järgmised probleemid:

• Suurem liinivool suurendab soojuskadusid kaablites ja trafodes, mille tulemuseks on suurem energiatarbimine ja elektrienergia raiskamine;
• Liigne pingelang põhjustab ebastabiilse ja vähenenud võrgupinge, mis võib mõjutada elektriseadmete normaalset tööd;
• Reaktiivvõimsus hõivab trafo võimsuse ja piirab saadaolevat aktiivvõimsust, vähendades elektrijaotusseadmete kasutamise efektiivsust.

 

5. Nõutava kompensatsioonivõimsuse arvutamise meetod

Empiiriline suuruse määramise meetod tööstuslikele rakendustele

Praktilistes insenerirakendustes võetakse nõutavaks kompensatsioonivõimsuseks üldiselt ligikaudu üks -kolmandik trafo nimivõimsusest (ühik: kVAR).

Sõltuvalt tegelikest koormuse omadustest ja töötingimustest on kompensatsioonivõimsus tavaliselt vahemikus 30% kuni 40% trafo nimivõimsusest.

 

Näide

200 kVA jaotustrafo jaoks:

Soovitatav kompensatsioonivõime:

200 × (30% ~ 40%)=60 ~ 80 kVAR

Seetõttu on kohapealse reaktiivvõimsuse kompenseerimise nõuete täitmiseks üldiselt soovitatav kasutada kondensaatoripanka, mille võimsus on vahemikus 60 kVAR kuni 80 kVAR.