1. Загальні відомості
1.1. Аналіз ефективності систем електроспоживання
По технічних і експлуатаційних причинах повсюдно була встановлена трифазна система виробітку й подачі струму в електромережі. Основними характеристиками електрики є його напруга, струм і. у випадку використання систем змінного струму, частота. Напруга (Вольти) і струм (Ампери) забезпечують потужність (Вати) мережі. Залежно від споживання електрики напруга в системах його подачі трохи по-різному. Для Великобританії стандартним є подача трифазного струму напругою 415В и частотою 50Гц, що відповідає однофазному струму напругою 240В. В інших країнах Європи подається трифазний струм напругою 380В и частотою 50Гц, що відповідає однофазному струму в 220В. Така ж система прийнята в країнах СНД і в Україні.
На промислові підприємства електрика подається більше високої напруги, 10000В або 6000В. Тому виникає необхідність використання понижувального трансформатора для перетворення подаваного струму в трифазний струм напругою 415В або 380В, необхідного для експлуатації більшої частини промислового устаткування.
Якщо розглядати перспективи ощадливого використання електроенергії й скорочення витрат на неї, варто враховувати три основних фактори:
Коефіцієнт потужності для всього підприємства;
Потужність подаваної електроенергії на підприємство;
Трансформацію електрики на території підприємства.
Тому завданням цього розділу є докладний розгляд кожного із цих факторів, роблячи особливий наголос на потенційних можливостях енергозбереження.
1.1.1 Коефіцієнт потужності
У системах змінного струму, струм (а звідси й потужність) складається з ряду компонентів. Це струми зняті активним, індуктивної і ємнісним навантаженнями споживаної потужності. Характерними причинами, що викликають індуктивні навантаження, є електродвигуни, розрядні лампи, включаючи флуоресцентні, індукційні печі й сушарки, а також зварювальне устаткування.
Індуктивні (відставання по фазі) і ємнісні (випередження по фазі) складові складаються по векторі й створюють чистий відстаючий або випереджальний по фазі реактивний струм. Активний струм, що збігається з напругою по фазі, разом з напругою забезпечує «істинну» або «корисну» потужність. Реактивний струм у з'єднанні з напругою створює реактивну потужність, тобто «без напруги». Векторна сума корисної потужності й реактивної потужності дає в результаті гадану або загальну потужність рис. 7.1.
Із цього відношення так само можна вивести коефіцієнт потужності, що визначається косинусом кута, на який загальна потужність випереджає або відстає від корисної потужності.
Рисунок 7.1. Векторна сума корисної потужності й реактивної потужності
Платежі за подавану електрику звичайно враховують реальну потужність у квт, що здається або загальну потужність у ква й коефіцієнт потужності, що є відношенням квт/ква. При низькому коефіцієнті потужності, і особливо в тих випадках, коли коефіцієнт потужності нижче 0,85…0,9 платежі за подаване на виробничі ділянки електрику містять у собі штрафи за невикористані потужності.
Таким чином, чим більше коефіцієнт потужності відрізняється від одиниці, тим більший струм потрібно подати для забезпечення корисної потужності. Це збільшить споживану електричну потужність, і значно вплине на розміри живильного устаткування, а саме, на комутаційні пристрої, щитки із плавкими запобіжниками, кабелі й трансформатори. У цьому випадку їхні розміри повинні бути більше, а вартість вище.
Для компенсації низького коефіцієнта потужності система повинна зняти додатковий ємнісний випереджальний струм. Звичайно це досягається приєднанням статичних конденсаторів безпосередньо до клем двигуна або на вході подачі електроенергії на підприємство. Застосовуються також і інші компенсатори реактивної потужності.
Ці статичні конденсатори споживають мінімум реальної потужності й регулюються вручну або автоматично за допомогою реле перемикання живлення. На більших установках статичні конденсатори можуть бути уведені або виведені з ланцюга автоматично, каскадом. Перевага такого регулювання полягає в тім, що коректування коефіцієнта потужності здійснюється залежно від зміни навантаження в мережі.