Лабораторна робота №1 дослідження ефективності застосування систем компенсації реактивної потужності

МЕТА: Визначення показників економічної ефективності застосування статичних засобів компенсації реактивної потужності

Основні теоретичні відомості

Електропривод (ЕП) змінного струму споживає з мережі активну і реактивну потужності. Реактивна потужність забезпечує створення електромагнітних полів двигуна і безпосередньо корисної роботи не виконує. Коефіцієнт потужності електропривода:

, (1.1)

де Р – споживана активна потужність, Вт;

– повна споживана потужність, Вт;

– споживана реактивна потужність, Вт.

Якщо ЕП працює в якомусь циклі при різних навантаженнях чи швидкостях, то він як споживач електричної енергії характеризується середньозваженим чи цикловим коефіцієнтом потужності, що визначається відношенням спожитої активної енергії за цикл до повної :

. (1.2)

Активна і реактивна потужності асинхронного двигуна (АД):

, (1.3)

, (1.4)

де М – момент, що розвивається двигуном;

– швидкість холостого ходу;

– струм статора;

– активний опір фази статора;

– струм намагнічування;

– опір контуру намагнічування;

– індуктивний опір статора;

– приведений струм ротора;

– приведений опір обмотки ротора.

ЕП, споживаючи реактивну потужність, додатково навантажує систему електропостачання, викликаючи додаткові втрати напруги та енергії в її елементах. Тому для підприємств установлена плата за споживання і генерацію реактивної потужності. Плата за перетоки реактивної потужності розраховується відповідно до наступної методики.

Вартість за перетоки реактивної потужності:

, (1.5)

де – основна плата, грн;

– накидка за недостатнє оснащення електричних мереж споживача засобами компенсації, грн;

– зниження плати у випадку участі споживача в компенсації (для кожного споживача встановлюється в індивідуальному порядку), грн.

, (1.6)

де – спожита реактивна потужність;

– генерована реактивна потужність;

– тариф активної енергії;

– економічний еквівалент у точці обліку реактивної потужності (для кожного випадку визначається окремо).

, (1.7)

де – накидка за недостатнє оснащення електричних мереж споживача засобами компенсації, грн;

– коефіцієнт стимулювання капітальних витрат у засоби компенсації;

– коефіцієнт, прийнятий залежно до значення у точці обліку ( ).

Для зниження плати за перетоки реактивної потужності застосовують різні способи компенсації реактивної потужності.

У даній роботі розглядається застосування статичних компенсаторів. Це конденсатори, складені в трифазну конденсаторну батарею і підключені паралельно АД.

Опис лабораторного стенду

Функціональна схема і вид лицьової панелі стенда зображені на рисунках 1.1 та 1.2 відповідно.

До складу стенда входить два двомашинні аґреґати, кожний з яких містить дві механічно з'єднані електричні машини змінного та постійного струму асинхронний електродвигун АД1 і генератор постійного струму Г, асинхронний двигун АД2 і двигун постійного струму ДПС. Машини постійного струму ввімкнені за схемою “ґенератор-двигун”.

Навантаження досліджуваного двигуна АД1 здійснюється ґенератором Г, двигуном ДПТ і навантажувальною машиною АД2.

Для запуску та зупинки двигуна АД1 слугує автоматичний вимикач АВ1 і пускач Л1. З'єднання обмоток статора в “зірку” чи в “трикутник” виконується перемикачем, що знаходиться на лицьовій панелі стенда.

У ланцюзі живлення двигуна АД1 установлені прилади для виміру напруги V2, струму А1 (у кожній фазі А1.1, А1.2, А1.3), споживаної потужності W1.

Запуск і зупинка АД2 проводиться за допомогою автоматичного вимикача АВ2 і пускача Л2.

Автоматичний вимикач АВ4 слугує для підключення навантаження до ґенератора. Для виміру в якірному ланцюзі Г-ДПС напруги установлений вольтметр V1, струму – амперметр А3.

Для підключення R_ш до якірного ланцюга Г-ДПС слугує вимикач S3.

Реґулювання величини струму збудження ґенератора здійснюється за допомогою регулятора РЗГ, двигуна – за допомогою регулятора РЗД, які знаходяться на лицьовій панелі стенда (рис.1.2). Контроль величини струму збудження здійснюється амперметром А5.

Для зміни напрямку протікання струму збудження ґенератора слугує перемикач УП1, а струму збудження двигуна – перемикач УП2 (рис.1.2).

Схема підключення конденсаторних батарей (КБ) до АД1 та АД2 зображена на рис.1.3. Підключення КБ здійснюється за допомогою автоматичного вимикача АВ5, що знаходиться на боковій панелі стенда (рис.1.2), і перемикача УП5, що знаходиться на боковій панелі стенда (рис.1.2). Набір необхідної величини ємності батарей здійснюється за допомогою пускачів, які знаходяться на боковій панелі стенда Л3 і Л4 (рис.1.2).

Технічні дані електричних машин, що використані у стенді, наведено в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 – Технічні дані електричних машин

Поз-наче-ння	Тип	Р, Вт	U, В	I, А	n, об/хв	η,%	cos φ	з’єднання обмоток	rя, Ом	rзб, Ом
АД1, АД2	АОС	0,6	220/ 380	3,0/ 1,7	1330	67	0,79	/Y	-	-
ДПС	П12	0,45	220	2,88	1500	79	-	-	14,1	780
ГПТ	П12	0,45	220	2,88	1500	79	-	-	15,8	814

Рисунок 1.1 – Функціональна схема лабораторного стенда

Рисунок 1.2 – Вигляд лабораторного стенда

Рисунок 1.3 – Схема підключення конденсаторних батарей до АД1 та АД2