¿Por qué es necesaria la compensación de potencia reactiva y cómo se implementa?
Definición
La potencia eléctrica total consiste en energía activa y reactiva:
S = Q + P
Aquí Q es reactivo, P está activo.
La potencia reactiva se produce en magnética y campos eléctricosque son característicos de cargas inductivas y capacitivas cuando se trabaja en circuitos de CA. Durante la operación de carga activa, las fases de voltaje y corriente son las mismas y coinciden. Al conectar una carga inductiva, el voltaje va por detrás de la corriente y, cuando es capacitivo, está adelante.
El coseno del ángulo de corte entre estas fases se llama factor de potencia.
cos Φ = P / S
P = S * cos Φ
El coseno del ángulo siempre es menor que la unidad, respectivamente, la potencia activa siempre es menor que el total. La corriente reactiva fluye en la dirección opuesta con respecto a la activa y evita su paso. Como una corriente de carga completa fluye a través de los cables:
S = U * I
Incluso cuando se desarrollan proyectos de líneas eléctricas, es necesario tener en cuenta el consumo de energía activa y reactiva. Si esto último es demasiado, tendrá que aumentar la sección transversal de las líneas, lo que conlleva costos adicionales. Por lo tanto, están luchando con eso. La compensación de la potencia reactiva reduce la carga en la red y ahorra la energía de las empresas industriales.
Donde es importante tener en cuenta coseno phi
Veamos dónde y cuándo se necesita una compensación de potencia reactiva. Para hacer esto, debe analizar sus fuentes.
Un ejemplo de una carga reactiva primaria es:
- motor electrico coleccionista y asincrónico, especialmente si en modo operativo su carga es pequeña para un motor en particular;
- actuadores electromecánicos (solenoides, válvulas, electroimanes);
- dispositivos de conmutación electromagnética;
- transformadores, especialmente en inactivo.
El gráfico muestra el cambio en cos Φ del motor eléctrico cuando cambia la carga.
La base de las instalaciones eléctricas de la mayoría de las empresas industriales es un accionamiento eléctrico. De ahí el alto consumo de potencia reactiva. Los consumidores privados no pagan por su consumo, y las empresas pagan. Esto causa costos adicionales, del 10 al 30% o más del monto total de las facturas de electricidad.
Tipos de compensadores y su principio de funcionamiento.
Para reducir el reactivo, se utilizan dispositivos de compensación de potencia reactiva, los llamados UKRM. Como compensador de potencia, en la práctica usan con mayor frecuencia:
- bancos de condensadores;
- motores síncronos.
Dado que la cantidad de potencia reactiva puede cambiar con el tiempo, significa que los compensadores pueden ser:
- No regulado: generalmente un banco de condensadores sin la capacidad de desconectar condensadores individuales para cambiar la capacitancia.
- Automático: los niveles de compensación varían según el estado de la red.
- Dinámico: compensa cuando la carga cambia rápidamente su naturaleza.
El circuito utiliza, dependiendo de la cantidad de energía reactiva, de uno a una batería completa de condensadores que se pueden insertar y quitar del circuito. Entonces la administración puede ser:
- manual (disyuntores);
- semiautomático (postes de botón con contactores);
- incontrolable, luego se conectan directamente a la carga, se encienden y se apagan con ella.
Las baterías del condensador se pueden instalar tanto en subestaciones como directamente cerca de los consumidores, luego el dispositivo se conecta a sus cables o buses de alimentación. En este último caso, generalmente se calculan sobre la compensación individual del reactivo de un motor u otro dispositivo en particular; a menudo se encuentra en equipos en redes eléctricas de 0.4 kV.
La compensación centralizada se lleva a cabo en el límite de la sección de equilibrio de las redes o en la subestación, y puede realizarse en redes de alta tensión de 110 kV. Lo bueno es que descarga las líneas de alto voltaje, pero lo malo es que las líneas de 0.4 kV y el transformador en sí no están descargados. Este método es más barato que el resto. Al mismo tiempo, el lado bajo de 0.4 kV también se puede descargar de forma centralizada, luego el UKRM se conecta a los buses a los que se conecta el devanado secundario del transformador y, en consecuencia, se descarga.
También puede haber una opción de compensación grupal. Esta es una forma intermedia entre centralizado e individual.
Otra forma es la compensación por motores síncronos, que pueden compensar la potencia reactiva. Aparece cuando el motor está en modo de sobreexcitación. Tal solución se usa en redes de 6 kV y 10 kV, y también ocurre hasta 1000V. La ventaja de este método antes de instalar bancos de condensadores es la capacidad de utilizar un compensador para realizar un trabajo útil (rotación de compresores y bombas potentes, por ejemplo).
El gráfico muestra una característica en forma de U de un motor síncrono, que refleja la dependencia de la corriente del estator de la corriente de excitación. Debajo de él, ves a lo que equivale el coseno phi. Cuando es mayor que cero, el motor es de naturaleza capacitiva, y cuando el coseno es menor que cero, la carga es capacitiva y compensa la potencia reactiva del resto de los consumidores inductivos.
Conclusión
Para resumir, enumere los puntos principales sobre la compensación de energía reactiva:
- Propósito: descargar líneas eléctricas y redes eléctricas de empresas. El dispositivo puede incluir estranguladores antirresonantes para reducir el nivel armónicos de red.
- Los particulares no pagan facturas por ello, pero las empresas sí lo hacen.
- El compensador incluye bancos de condensadores o máquinas síncronas que se utilizan para el mismo propósito.
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De acuerdo con el libro de V.E. Kitaev, L.S. Shlyapintokh "Ingeniería eléctrica con fundamentos de electrónica industrial", párrafo 54 para el libro de edición de 1968 y el párrafo 53 para el libro de graduación de 1973, está claramente escrito: ... "que en un circuito de CA que contiene solo inductancia, voltaje de retraso actual... .. y antes de la autoinducción EMF. Podemos decir eso en el circuito inductivo, el voltaje está 90 grados por delante de la fase en la corriente.
En cuanto a la carga capacitiva, el mismo libro (próximo párrafo No. 55 para el lanzamiento de 1968 y No. 54 para el lanzamiento de 1973) dice: ..."al cargar y descargar un condensador …. La corriente es un cuarto de fase por delante del voltaje de fase, es decir 90 grados.
Y has escrito lo contrario ...