Pourquoi une compensation de puissance réactive est-elle nécessaire et comment est-elle mise en œuvre
Définition
La pleine puissance électrique est constituée d'énergie active et réactive:
S = Q + P
Ici Q est réactif, P est actif.
La puissance réactive se produit dans les champs électriquesqui sont caractéristiques des charges inductives et capacitives lors du travail dans des circuits alternatifs. Pendant le fonctionnement en charge active, les phases de tension et de courant sont identiques et coïncident. Lors de la connexion d'une charge inductive, la tension est en retard sur le courant, et lorsqu'elle est capacitive, elle est en avance.
Le cosinus de l'angle de cisaillement entre ces phases est appelé facteur de puissance.
cos Φ = P / S
P = S * cos Φ
Le cosinus de l'angle est toujours inférieur à l'unité, respectivement, la puissance active est toujours inférieure au total. Le courant réactif circule dans le sens opposé à l'actif et empêche son passage. Puisqu'un courant à pleine charge traverse les fils:
S = U * I
Même lors du développement de projets de lignes électriques, la consommation d'énergie active et réactive doit être prise en compte. Si ce dernier est trop, vous devrez augmenter la section des lignes, ce qui entraîne des coûts supplémentaires. Par conséquent, ils se débattent avec cela. La compensation de la puissance réactive réduit la charge sur le réseau et économise l'électricité des entreprises industrielles.
Où il est important de considérer le cosinus phi
Voyons où et quand une compensation de puissance réactive est nécessaire. Pour ce faire, vous devez analyser ses sources.
Un exemple de charge réactive primaire est:
- moteurs électriques collectionneur et asynchrone, surtout si en mode de fonctionnement sa charge est faible pour un moteur particulier;
- actionneurs électromécaniques (solénoïdes, vannes, électroaimants);
- dispositifs de commutation électromagnétiques;
- transformateurs, surtout au ralenti.
Le graphique montre l'évolution du cos Φ du moteur électrique lorsque la charge change.
La base des installations électriques de la plupart des entreprises industrielles est un entraînement électrique. D'où la forte consommation de puissance réactive. Les consommateurs privés ne paient pas pour sa consommation et les entreprises paient. Cela entraîne des coûts supplémentaires, de 10 à 30% ou plus du montant total des factures d'électricité.
Types de compensateurs et leur principe de fonctionnement
Afin de réduire le réactif, des dispositifs de compensation de puissance réactive sont utilisés, les UKRM. En tant que compensateur de puissance, dans la pratique, ils utilisent le plus souvent:
- batteries de condensateurs;
- moteurs synchrones.
Étant donné que la quantité de puissance réactive peut changer avec le temps, cela signifie que les compensateurs peuvent être:
- Non réglementé - généralement une batterie de condensateurs sans possibilité de déconnecter des condensateurs individuels pour modifier la capacité.
- Automatique - les étapes de compensation varient en fonction de l'état du réseau.
- Dynamique - compense lorsque la charge change rapidement de nature.
Le circuit utilise, selon la quantité d'énergie réactive, d'une à une batterie entière de condensateurs qui peuvent être insérés et retirés du circuit. La gestion peut alors être:
- manuel (disjoncteurs);
- semi-automatique (poteaux à bouton-poussoir avec contacteurs);
- incontrôlable, puis ils sont connectés directement à la charge, allumer et éteindre avec elle.
Les batteries de condenseur peuvent être installées à la fois dans les sous-stations et directement à proximité des consommateurs, puis l'appareil est connecté à leurs câbles ou bus d'alimentation. Dans ce dernier cas, ils sont généralement calculés sur la compensation individuelle du réactif d'un moteur ou d'un autre appareil particulier - on le trouve souvent sur des équipements de réseaux électriques de 0,4 kV.
La compensation centralisée est effectuée soit à la limite de la section d'équilibre des réseaux, soit au poste, et peut être effectuée dans des réseaux à haute tension de 110 kV. La bonne chose est qu'il décharge les lignes à haute tension, mais la mauvaise chose est que les lignes de 0,4 kV et le transformateur lui-même ne sont pas déchargés. Cette méthode est moins chère que les autres. Dans le même temps, le côté bas de 0,4 kV peut également être déchargé de manière centrale, puis l'UKRM est connecté aux bus auxquels l'enroulement secondaire du transformateur est connecté, et il est donc déchargé.
Il peut également y avoir une option de rémunération collective. Il s'agit d'une forme intermédiaire entre centralisée et individuelle.
Une autre façon est la compensation par des moteurs synchrones, qui peuvent compenser la puissance réactive. Il apparaît lorsque le moteur est en mode de surexcitation. Une telle solution est utilisée dans les réseaux de 6 kV et 10 kV, et se produit également jusqu'à 1000V. L'avantage de cette méthode avant d'installer des batteries de condensateurs est la possibilité d'utiliser un compensateur pour effectuer des travaux utiles (rotation de compresseurs et pompes puissants par exemple).
Le graphique montre une caractéristique en forme de U d'un moteur synchrone, qui reflète la dépendance du courant statorique sur le courant d'excitation. En dessous, vous voyez à quoi le cosinus phi est égal. Lorsqu'il est supérieur à zéro, le moteur est de nature capacitive et lorsque le cosinus est inférieur à zéro, la charge est capacitive et compense la puissance réactive du reste des consommateurs inductifs.
Conclusion
Pour résumer, en énumérant les principaux points concernant la compensation d'énergie réactive:
- Objet - déchargement des lignes électriques et des réseaux électriques des entreprises. Le dispositif peut inclure des selfs anti-résonants pour réduire le niveau harmoniques de réseau.
- Les particuliers ne paient pas de factures, mais les entreprises paient.
- Le compensateur comprend des batteries de condensateurs ou des machines synchrones sont utilisées dans le même but.
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Selon le livre de V.E. Kitaev, L.S. Shlyapintokh "Génie électrique avec les principes fondamentaux de l'électronique industrielle" paragraphe n ° 54 pour le livre de sortie de 1968 et paragraphe n ° 53 pour le livre de sortie de 1973, il est clairement écrit: .... "que dans un circuit alternatif ne contenant que de l'inductance, la tension est en retard... .. et avant l'auto-induction EMF. On peut dire ça dans le circuit inductif, la tension est de 90 degrés avant la phase dans le courant.
Quant au chargement capacitif, le même livre (paragraphe suivant n ° 55 pour la sortie de 1968 et n ° 54 pour la sortie de 1973) dit: ...."lors de la charge et de la décharge d'un condensateur …. Le courant est un quart de phase avant la tension de phase, c'est-à-dire 90 degrés.
Et vous avez écrit le contraire ...