Компенсувальні пристрої

Компенсува́льні при́строї — це установки, призначені для компенсації ємнісної або індуктивної складової змінного струму.

Елемент електричної мережі. Умовно їх поділяють на пристрої:

а) для компенсації реактивної потужності, споживаної навантаженнями і в елементах мережі (поперечно включаються батареї конденсаторів,

синхронні компенсатори, синхронні двигуни і тому подібні пристрої);

б) для компенсації реактивних параметрів ліній (поздовжньо включаються батареї конденсаторів, поперечно включаються реактори і т.д.)

Конденсаторні установки

Як додаткове джерело реактивної потужності, який направляється на забезпечення споживача реактивної потужністю, понад ту кількість, яку можливо і доцільно отримати від енергосистеми, і від синхронного двигуна наявних на підприємстві встановлюються конденсаторні батареї (КБ).

Електроустановка, призначена для компенсації реактивної потужності.

Конструктивно являє собою конденсатори, зазвичай з'єднані за схемою «трикутник» і розділені на декілька ступенів з різною ємністю, і пристрій керування ними.

Пристрій управління найчастіше здатний автоматично підтримувати заданий коефіцієнт потужності на потрібному рівні перемиканням числа включених в мережу «банок».

Додатково конденсаторна установка може містити в собі фільтри вищих гармонік.

Для безпечного обслуговування кожен конденсатор установки забезпечується розрядним контуром для зняття залишкового заряду при відключенні від мережі.

Перевагами конденсаторів як компенсаторів реактивної потужності є низькі втрати активної потужності (порядку 0,3 0,4% Вт / вар), відсутність рухомих частин і невибагливість в обслуговуванні.

До їх недоліків можна віднести неможливість плавного регулювання реактивного опору, оскільки комутація дає тільки ступеневу зміну сумарної ємності.

Синхронні двигуни

Є елементами «пасивної» компенсації реактивної потужності, іншими словами, при використанні синхронних замість частини асинхронних двигунів споживана з мережі реактивна потужність зменшується. Це зменшує витрати на компенсацію, але з іншого боку, збільшує загальні витрати на утримання і обслуговування електродвигунів.

Синхронні компенсатори

Синхронний компенсатор (СК) являє собою синхронний двигун полегшеної конструкції, призначений для роботи на холостому ході.

При роботі в режимі перезбудження СК є генератором реактивної потужності. Найбільша потужність СК в режимі перезбудження називається його номінальною потужністю.

При роботі в режимі недозбудження СК є споживачем реактивної потужності. За конструктивним умовам СК зазвичай не може споживати з мережі таку ж реактивну потужність,

яку він може генерувати. Зміна струму збудження СК зазвичай автоматизується.

При роботі СК з мережі споживається активна потужність близько 2-4% від номінальної реактивної потужності.

Приклад розрахунку конденсаторної установки

Цех заводу обладнаний:

• асинхронний двигун $P_{1}=75$кВт, $\cos \phi _{1}=0,78$ — кількість 2 шт;
• асинхронний двигун $P_{2}=35$кВт, $\cos \phi _{2}=0,75$ — кількість 2 шт;
• асинхронний двигун $P_{3}=7,5$кВт, $\cos \phi _{3}=0,68$ — кількість 5 шт;
• асинхронний двигун $P_{4}=5,5$ кВт, $\cos \phi _{1}=0,66$ — кількість 3 шт;
• асинхронний двигун $P_{5}=1,5$кВт, $\cos \phi _{5}=0,63$ — кількість 6 шт.

Активна потужність цеху складає:

$P=2\cdot P_{1}+2\cdot P_{2}+3\cdot P_{3}+3\cdot P_{4}+6\cdot P_{5}=2\cdot 75+2\cdot 35+5\cdot 7,5+3\cdot 5,5+6\cdot 1,5=283$(кВт)

Реактивна потужність цеху складає:

$Q=\sum S\cdot \sin \phi =\sum (P\cdot \sin \phi )/\cos \phi =(2\cdot P_{1}\cdot \sin \phi _{1})/\cos \phi _{1}+(2\cdot 35\cdot \sin \phi _{2})/\cos \phi _{2}+(5\cdot 7,5\cdot \sin \phi _{3})/\cos \phi _{3}+(3\cdot 5,5\cdot \sin \phi _{4})/\cos \phi _{4}+(6\cdot 1,5\cdot \sin \phi _{5})/\cos \phi _{5}=252$(кВАР)

Звідси, загальна потужність:

$S={\sqrt {P^{2}+Q^{2}}}={\sqrt {283^{2}+252^{2}}}=378$(кВА)

Отже, діючий cosφ в системі:

$\cos \phi =P/S=283/378=0,75$

Бажаний коефіцієнт потужності $\cos \phi =0,95$. З таблиці 1, коефіцієнт $F=0,53$.

Потужність конденсаторної установки складає:

$Q=P\cdot F=283\cdot 0,53=150$(кВАР)

Таблиця 1. Визначення коефіцієнту F

	Потрібний cosφ
	0.80	0.82	0.84	0.85	0.87	0.89	0.91	0.93	0.95	0.96	0.98	1.00
0.30	2.43	2.48	2.53	2.56	2.61	2.67	2.72	2.78	2.85	2.89	2.98	3.18
0.35	1.93	1.98	2.03	2.06	2.11	2.16	2.22	2.28	2.35	2.38	2.47	2.68
0.39	1.61	1.66	1.72	1.74	1.79	1.85	1.91	1.97	2.03	2.07	2.16	2.36
0.44	1.29	1.34	1.39	1.42	1.47	1.53	1.59	1.65	1.71	1.75	1.84	2.04
0.49	1.03	1.08	1.13	1.16	1.21	1.27	1.32	1.38	1.45	1.49	1.58	1.78
0.53	0.85	0.90	0.95	0.98	1.03	1.09	1.14	1.20	1.27	1.31	1.40	1.60
0.58	0.65	0.71	0.76	0.78	0.84	0.89	0.95	1.01	1.08	1.11	1.20	1.40
0.62	0.52	0.57	0.62	0.65	0.70	0.75	0.81	0.87	0.94	0.97	1.06	1.27
0.67	0.36	0.41	0.46	0.49	0.54	0.60	0.65	0.71	0.78	0.82	0.90	1.11
0.72	0.21	0.27	0.32	0.34	0.40	0.45	0.51	0.57	0.64	0.67	0.76	0.96
0.76	0.11	0.16	0.21	0.24	0.29	0.34	0.40	0.46	0.53	0.56	0.65	0.86
0.81		0.03	0.08	0.10	0.16	0.21	0.27	0.33	0.40	0.43	0.52	0.72
0.86					0.03	0.08	0.14	0.20	0.26	0.30	0.39	0.59
0.90							0.03	0.09	0.16	0.19	0.28	0.48
0.95										0.04	0.13	0.33

Див. також

• Енергетична електроніка
• Електроенергетика