Выбор и проверка трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения выбирают по номинальному напряжению первичной цепи, типу, роду установки, классу точности и нагрузке, определяемой мощностью, которая потребляется катушками приборов и реле.

Условие проверки трансформатора напряжения на допустимую погрешность измерения:

S_н≥S₂ ( 4.22 )

где S_н – номинальная мощность вторичной обмотки , ВА; S₂ – расчетная мощность подключенных приборов и реле, ВА.

Значения мощности, потребляемой приборами и реле, приводятся в справочниках.

5. Компенсация реактивной мощности

Все процессы в электрических сетях можно охарактеризовать тремя параметрами: напряжением U, током I и активной мощностью P. Но для удобства расчетов и учета применяют и другие параметры, в том числе реактивною мощность Q. Реактивная мощность идет на создание магнитного и электрического полей. Индуктивная нагрузка рассматривается как потребитель реактивной мощности, а емкостная – как ее генератор.

Произведение показаний вольтметра и амперметра в цепи переменного тока называют полной мощностью S, для трехфазной цепи S = √3IU. Средняя за период переменного тока мощность называется активной мощностью Р=√3IUcosφ = Scosφ. На основании этих выражений полную мощность S можно представить как гипотенузу прямоугольного треугольника, один катет которого представляет собой активную мощность Р = Scosφ, а другой – реактивную мощность – Q = Ssinφ. Из треугольника мощностей получают следующие зависимости:

S = √ P² + Q² , ( 5.1 )

cosφ = P/S , tgφ = Q/P , ( 5.2 )

где соsφ - коэффициент мощности; tgφ - коэффициент реактивной мощности.

Таким образом, для характеристики мощности в цепи переменного тока введены понятия полной S, активной Р и реактивной Q мощностей и коэффициента мощности cosφ.

Для расчета реактивной мощности удобней пользоваться не cosφ, а tgφ, так как расчетное значение реактивной мощности легко найти из выражения

Q_p = P_ptgφ ( 5.3 )

Реактивная мощность является энергией, которой обменивается генератор и потребитель. Она не имеет никакого физического эквивалента для перевода в другой вид энергии. Физический смысл реактивной мощности сводится лишь к скорости изменения энергии магнитного поля, что необходимо, например, и при передаче энергии из одной обмотки трансформатора в другую, и при работе электродвигателя с механической нагрузкой на валу, где энергия статора электродвигателя передается ротору также с помощью переменного магнитного поля.

Для получения реактивной мощности не требуется непосредственных затрат первичной энергии ( топливо на электростанциях не расходуется ). Однако при обмене энергий между генератором и потребителем и обратно в обмотках генератора и в сети возникают дополнительные потери активной мощности, требующие затрат первичной энергии. Так, например, потери в линии при передаче реактивной мощности в простейшей цепи однофазного синусоидального тока составляет:

Р_а = I²_*sinφ²R ( 5.4 )

где R – активное сопротивление линии.

Таким образом, передача реактивной мощности к месту ее потребления сопряжена с активными потерями во всех звеньях передачи, которые должны покрываться активной энергией генераторов.

Основными потребителями реактивной мощности на промышленных предприятиях являются асинхронные электродвигатели, которые применяются в приводах различных производственных механизмов. Для двигателей с cosφ_н= 0,91-0,93 реактивная мощность холостого хода составляет около 50% реактивной мощности при номинальной нагрузке двигателя. Электротермия, электросварка, электролиз и прочие потребители состовляют около 30% суммарной промышленной нагрузки. Установки электрического освещения с индивидуальными конденсаторами имеют коэффициент мощности 0,9-0,95, а без них-0.6.

Для уменьшения потребления реактивной мощности приемниками электроэнергии необходимо выполнить следующие мероприятия:

- замена малозагруженных асинхронных двигателей двигателями меньшей мощности;

- понижение напряжения у двигателей, систематически работающих с малой загрузкой;

- ограничение холостого хода двигателей и сварочных трансформаторов;

- применение синхронных двигателей вместо асинхронных, если это возможно по условиям технологического процесса;

- повышение качества ремонта двигателей;

- замена и перестановка малозагруженных трансформаторов;

- отключение части трансформаторов в периоды снижения их нагрузки.