Определение мощности компенсирующих устройств

При компенсации реактивной мощности небольших промышленных установок (например, асинхронного электродвигателя) применяется индивидуальная параллельная (поперечная) компенсация, когда компенсирующую установку - батарею статических конденсаторов (БСК) - устанавливают вблизи потребителя электрической энергии и включают параллельно вместе с ним в питающую сеть. В случае асинхронного электродвигателя батарею статических конденсаторов можно подключить непосредственно к клеммам двигателя или магнитного пускателя (контактора).

 Схема параллельной компенсации реактивной мощности (режим полной компенсации)

С помощью подключения статических конденсаторов различной емкости к зажимам потребителя, можно повысить результирующий коэффициент мощности cos  _ до любого значения вплоть до cos  _ = 1 ( режим полной компенсации). Однако экономически целесообразно повышение результирующего коэффициента мощности до нормируемого значения cos  _ = 0,92 - 0,95, поскольку при дальнейшем его увеличении ток в сети уменьшается очень незначительно, хотя мощность и стоимость батареи конденсаторов значительно возрастают.

 Емкость батареи конденсаторов при индивидуальной компенсации, необходимая для получения заданного результирующего коэффициента мощности cos  _ может быть рассчитана по следующей формуле:, Р _НОМ - номинальная мощность потребителя, β Р_НОМ - рабочая (полезная) мощность потребителя, β - коэффициент загрузки,  - коэффициент полезного действия потребителя, U - питающее напряжение,  - угол сдвига фаз в потребителе (в питающей сети до компенсации),  _ - результирующий угол сдвига фаз в питающей сети после компенсации.

 Из формулы видно, что при прочих равных условиях емкость компенсирующей батареи конденсаторов обратно пропорциональна квадрату напряжения на ее зажимах (С ~ 1/ U ² ). Поэтому с целью снижения емкости, габаритов и стоимости компенсирующей батареи в случае трёхфазного потребителя её следует собирать по схеме «треугольник», при этом иногда оказывается выгодным подключать конденсаторную установку через повышающий трансформатор. Кроме того, с целью снижения тепловых потерь в соединительных проводах, компенсирующую установку размещают возможно ближе к потребителю электрической энергии (асинхронному двигателю).

 

22. Основные характеристики магнитного поля. Свойство ферромагнитных материалов и особенности их поведения в переменных магнитных полях. Явления гистерезиса и вихревых токов.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

1) Магнитная индукция B - единица измерения - Тесла [Тл] - векторная величина, основной силовой параметр магнитного поля, характеризующий интенсивность магнитного поля в данной точке с учётом влияния среды. Величина магнитной индукции определяется по силовому воздействию магнитного поля на проводник с током:

[Н, ньютон] => [Тл, тесла].

Магнитная индукция зависит от напряжённости магнитного поля в данной точке поля Н [А/м] и от магнитных свойств (магнитной проницаемости ) материала, вещества или среды, в которой создаётся магнитное поле: .

Строение (конфигурацию) магнитного поля часто изображают графически с помощью так называемых магнитных силовых линий или линии магнитной индукции.

Магнитной силовой линией называется геометрическая линия, в каждой точке которой вектор магнитной индукции является касательной к этой линии.

За положительное направление магнитного поля (магнитной индукции) условно принимают направление, указываемое северным полюсом магнитной стрелки, т.е. вне магнита – положительное направление индукции от северного полюса магнита N к южному S , а внутри магнита – от южного полюса S к северному N.

2) Магнитный поток Ф - единица измерения - Вебер [Вб] - величина, численно равная количеству линии магнитной индукции, пересекающих данную площадь. Магнитный поток определяется как поток вектора магнитной индукции через выбранную поверхность S [м2]:

Магнитный поток - скалярная величина, но если в некоторых случаях указывается направление магнитного потока, то это означает направление вектора магнитной индукции.

3) Напряженность Н [А/м] – векторная величина, характеристика магнитного поля, которая не зависит от свойств среды, а определяется конфигурацией устройства и величиной тока, создающего магнитное поле.

В однородной среде направление вектора напряжённости магнитного поля Н совпадает с направлением вектора магнитной индукции В и определяется касательной, проведённой в данной точке поля к силовой линии.

Зависимость напряжённости магнитного поля от величины намагничивающего тока, создающего магнитное поле, описывает закон полного тока:

линейный интеграл напряжённости магнитного поля по замкнутому контуру равен полному току, проходящему через этот контур:

В случае, когда магнитное поле создаётся катушкой, полный ток равен произведению силы тока в катушке на число витков обмотки катушки = I W .

Величина магнитного потока в магнитной цепи и намагничивающая сила связаны между собой выражением, по структуре аналогичным закону Ома и называемым – закон Ома для магнитной цепи: , где - магнитное сопротивление магнитопровода; l, S - длина и площадь сечения магнитопровода; - магнитная проницаемость материала среды (магнитопровода).

4) Магнитная проницаемость [Гн/м] – характеристика магнитных свойств материала или среды, определяет свойство материала намагничиваться, т.е. создавать собственное магнитное поле под действием внешней намагничивающей силы.

Магнитная индукция и напряженность магнитного поля связаны соотношением: .

Для сравнения магнитных свойств различных материалов обычно используется безразмерная величина - относительная магнитная проницаемость [-],- здесь [Гн/м] - магнитная постоянная, характеризующая магнитные свойства вакуума.

Ферромагнитные материалы - получили широкое применение в промышленной электротехнике в качестве материала для изготовления магнитопроводов электротехнических устройств, аппаратов, электрических машин и другого электрооборудования.

Применение ФММ с высокой магнитной проницаемостью для изготовления магнитопроводов (сердечников) позволяет получать сильные магнитные поля и тем самым повысить мощность и технико-экономические показатели электротехнического оборудования :

Особые свойства ферромагнетиков связаны с особенностями их молекулярного строения - даже в отсутствии внешнего магнитного поля в ферромагнетике существуют самопроизвольно (спонтанно) намагниченные микрообласти - так называемые домены, размером порядка 10 - 2 - 10 – 4 см.

В целом доменная структура кристалла ферромагнетика представляет собой множество хаотически ориентированных намагниченных доменов, в результате чего их локальные магнитные поля взаимно компенсируются и кристалл ферромагнетика не обладает магнитным полем.

При внесении ферромагнитного образца во внешнее магнитное поле происходит частичное разрушение и упорядочение хаотической ориентации магнитных полей доменов в направлении внешнего магнитного поля, что приводит к резкому усилению магнитного поля, т.е. к увеличению магнитной индукции.

По мере увеличения внешнего магнитного поля при некотором его значении (довольно большом - порядка 1,0 - 1,5 Тл) наступает полная упорядоченная ориентация доменов. При этом материал теряет свои ферромагнитные свойства и проявляет сильные парамагнитные свойства - наступает явление магнитного насыщения, после чего магнитная индукция остаётся практически постоянной В ≈ const .