2. Измерение реактивной мощности методом двух и трёх ваттметров

Для измерения реактивной мощности трёхфазной цепи при несимметричной нагрузке, но при сохранении симметричной системы напряжений также применяют обычные однофазные «косинусные» ваттметры, включаемые в трёхфазную цепь по специальным «синусным» схемам с использованием двух или трёх приборов.

Кроме того, измерение реактивной мощности в трёхфазных цепях, как и в однофазных цепях переменного тока, может производиться с помощью электродинамического реактивного «синусного» ваттметра, который называется варметром.

В отличие от ваттметра в варметре за счёт использования специальных схем включения обмоток вращающий момент и угол отклонения указателя α (показание прибора) пропорциональны произведению действующих значений токов в обмотках катушек и синусу угла сдвига фаз φ: α = k I U sin φ, т.е. измеряемой реактивной мощности Q = I U sin φ.

18. Экономия и рациональное использование электрической энергии. Передача электрической энергии и потери мощности в ЛЭП. Цель трансформации напряжения. Экономическое значение коэффициента использования мощности cos φ.

1. Передача электрической энергии и потери мощности в лэп

Практически вся электрическая энергия, вырабатываемая генераторами мощных электростанций, передаётся по линиям электропередачи (ЛЭП) потребителям, находящимся в большинстве случаев достаточно далеко – за сотни и тысячи километров - от места централизованного производства электрической энергии.

 При производстве электрической энергии и передаче ее потребителю неизбежно возникают тепловые потери электрической энергии, пропорциональные квадрату силы тока (так называемые «джоулевы потери» р = I ² R ). Поэтому и при производстве электрической энергии, и при передаче ее дальние расстояния большое экономическое значение имеет величина тока в ЛЭП, от которой зависят сечение проводов, расход материалов и стоимость ЛЭП, её экономичность и другие технико-экономические показатели. В современных ЛЭП потери мощности достаточно велики и составляют около 7 – 10 % от передаваемой мощности, поэтому вопросы снижения этих потерь и повышения КПД линий электропередачи имеют большое экономическое значение.

 Экономичность ЛЭП определяется, в основном, тепловыми (джоулевыми) потерями, которые для трёхфазной ЛЭП можно определить по формуле: р = 3 I_Л² R ,

здесь R – сопротивление фазы ЛЭП, I _Л - сила тока в линии (фазе) ЛЭП (линейный ток).

 Из формулы активной мощности трехфазной цепи (трёхфазного потребителя): P = U_Л I_Л сos  следует, что сила тока в фазе трёхфазной ЛЭП, обратно пропорциональна линейному напряжению и коэффициенту мощности потребителя сos  : . Тогда для тепловых потерь мощности в трехфазной ЛЭП можно записать . Отсюда следует, что при одинаковой передаваемой мощности (мощность потребителя Р = const ):

1.     Тепловые потери в ЛЭП обратно пропорциональны квадрату линейного напряжения;

2.     Тепловые потери в ЛЭП обратно пропорциональны квадрату коэффициента мощности потребителя сos 

Поэтому при передаче электроэнергии от электростанции к потреби­телю с целью снижения тепловых потерь в ЛЭП и повышения ее технико-экономических показателей необходимо:

1. Передачу электрической энергии осуществлять при возможно более высоком технико-экономически обоснованном напряжении (обычно 500– 750 кВ). С этой целью производитель (поставщик) электрической энергии устанавливает в начале ЛЭП повышающие трансформаторы.

2. Повышать коэффициент мощности потребителей электрической энергии, т. е. повышать качество использования электрической энергии потребителем.

 Коэффициент мощности электроустановок и его экономическое значение

Коэффициент мощности cos φ – качество использования электрической энергии.

 Таким образом, коэффициент мощности является важным экономическим показателем, который определяет степень преобразования электрической энергии в работу (в другие виды энергии) и характеризует качество использования получаемой потребителем электрической энергии.

Повышение коэффициента мощности промышленных потребителей электрической энергии и снижение получаемой ими реактивной мощности, имеет огромное экономическое значение и является частью общей проблемы рационального и экономного расходования электрической энергии.

 В случае более низкого коэффициента мощности на предприятиях с целью снижения дополнительных финансовых расходов возможно выполнение ряда комплексных мероприятий, направленных на повышение коэффициента мощности:

1.Мероприятия по снижению реактивной мощности потребителей за счет оптимизации режима работы электрооборудования (прямой или естественный способ повышения коэффициента мощности).

2. Мероприятия по компенсации реактивной мощности потребителей за счет использования специальных компенсирующих устройств, вырабатывающих реактивную мощность (косвенный или искусственный способ повышения коэффициента мощности - так называемая параллельная (поперечная) компенсация ).

 Выполнение этого комплекса мероприятий позволяет потребителю при той же потребляемой активной мощности электрооборудования повысить качество использования электрической энергии - уменьшить реактивную составляющую тока и тем самым снизить силу тока, потребляемого получателем электрической энергии от питающей сети. В свою очередь, снижение потребляемого тока благоприятно сказывается на работе всей системы электроснабжения:

1.     Снижаются тепловые потери в линиях электропередачи и повышается экономичность передачи и распределения электрической энергии.

2.     Снижаются тепловые потери в источнике (генераторе) и повышается экономичность производства электрической энергии.

3.     Генератор разгружается от выработки реактивной энергии и при той же полной мощности может дополнительно вырабатывать активную мощность: 4.     Уменьшается падение напряжения в линии электропередачи , что улучшает такой важный показатель качества получаемой электрической энергии как постоянство (стабильность) напряжения в питающей сети. Например, при снижении напряжения на 10 % вращающий момент асинхронных двигателей снижается примерно на 19 % , а световой поток ламп накаливания ослабляется почти на 30 % . При повышении напряжения на 10 % срок службы ламп накаливания сокращается примерно в 5 раз.

5.     Наконец, самое важное для потребителя – снижаются финансовые расходы на оплату получаемой электрической энергии, что позволяет достаточно быстро окупить все затраты по выполнению мероприятий, связанных с повышением коэффициента использования мощности cos φ.

Цель трансформации напряжения:

U1U2≈W1W2

Следовательно, подбирая соответствующим образом числа витков обмоток, при заданном напряжении U₁ можно получить желаемое напряжение U₂.

19. Экономия и рациональное использование электрической энергии. Передача электрической энергии и потери мощности в ЛЭП. Номинальная мощность и режимы работы электродвигателя. Мероприятия по снижению реактивной мощности индуктивных потребителей. Выбор мощности электродвигателя для продолжительного режима.