1.2.5. Заходи щодо зменшення споживання реактивної потужності

Зменшення споживання реактивної потужності споживачами можна досягти за рахунок організаційних та технічних заходів. Організаційні заходи необхідно розглядати та застосовувати найперше, оскільки вони не вимагають витрат значних коштів. Зважаючи на те, що основними споживачами реактивної потужності є асинхронні двигуни, трансформатори та вентильні перетворювачі, то насамперед необхідно проаналізувати їх роботу та схеми в таких аспектах:

1. заміна малозавантажених асинхронних двигунів двигунами меншої потужності;

2. можливість зниження напруги на двигунах з систематичним недовантаженням;

3. обмеження тривалості неробочого ходу двигунів та зварювальних трансформаторів;

4. застосування синхронних двигунів замість асинхронних;

5. заміна малозавантажених трансформаторів на менш потужні;

6. застосування оптимальних силових схем та систем керування перетворювачів;

7. оптимізація технологічних процесів із збільшенням коефіцієнтів використання основного обладнання.

Заміна малозавантажених асинхронних двигунів та трансформаторів завжди доцільна, якщо коефіцієнт використання менший від 0,45. Під час завантаження з коефіцієнтом використання, більшим від 0,7, заміна не доцільна. За умов завантаження в межах від 0,45 до 0,7 доцільність заміни необхідно обґрунтувати спеціальним розрахунком. Цей розрахунок враховує не тільки зменшення втрат активної потужності, але і вартість двигунів та роботи щодо їх заміни, витрати на компенсацію реактивної потужності тощо.

Зниження напруги на двигуні на практиці здійснити доволі важко, тому що ця операція потребує відповідних пристроїв. Але, якщо двигун завантажений менше ніж на 30 % від номінальної потужності, доцільно переключити обмотки з "трикутника" на "зірку", якщо це можливо. Споживання реактивної потужності при цьому зменшиться майже в три рази.

Обмеження тривалості неробочого ходу двигунів та зварювальних трансформаторів зменшує відносне споживання реактивної потужності, його застосовують на підприємствах з нестабільним технологічним процесом, коли можливі тривалі режими неробочого ходу обладнання.

Застосування синхронних двигунів замість асинхронних завжди зменшує споживання реактивної потужності, але далеко не завжди можливе за технічними умовами, особливо за умовами пуску. Крім того, необхідно зважати на те, що синхронний двигун значно дорожчий. Тому така заміна може бути доцільною лише тоді, коли одночасно досягається збільшення продуктивності агрегата за рахунок збільшення швидкості приводного механізму на величину ковзання або це надає інші переваги.

Регульовані перетворювачі постійного струму споживають реактивну потужність із мережі, що характеризується кутом зсуву фази між першими гармоніками напруги U та струму І, який визначається кутами регулювання та комутації у із виразу

. (1.10)

З достатньою для практики точністю можна вважати, що коефіцієнт потужності за основними гармоніками струму та напруги дорівнює

, (1.11)

де – середнє значення випрямленої напруги; – напруга ідеального неробочого ходу випрямляча. Похибка у визначенні кута за цією формулою не перевищує 1°.

Точніше з врахуванням спотворень форм кривих струмів і напруг коефіцієнт потужності перетворювача визначається співвідношенням потужностей

, (1.12)

де – повна потужність, що визначається основними гармоніками напруги і струму з боку шин живлення.

З врахуванням того, що і , отримаємо

(1.13)

де - коефіцієнт спотворення, який характеризує відхилення кривих струму і напруги від синусоїдної форми.

Тобто на коефіцієнт потужності перетворювача впливає не тільки значення кута зсуву фаз перших гармонік напруги та струму , а ще й коефіцієнт спотворення . Отже, з метою зменшення споживання реактивної потужності керовані перетворювачі в тривалих режимах бажано експлуатувати з мінімальним кутом керування .