Jak poprawić współczynnik mocy bez kondensatorów kompensacyjnych

Kompensacja mocy biernej może znacznie zaoszczędzić zasoby paliwa i energii oraz pieniądze. Jest to określone przez odczyty liczników reaktywnych. Moc czynna, kW, charakteryzuje intensywność konwersji energii elektrycznej na cieplną, mechaniczną, świetlną itp. Moc bierna, kvar, charakteryzuje intensywność wymiany energii między generatorem a odbiorcą; energia elektryczna w tym przypadku nie jest przetwarzana.

Zauważalna nadwyżka mocy biernej nad mocą czynną jest charakterystyczna dla obiektów przemysłowych przedsiębiorstw przemysłowych. Wiadomo, że straty energii są proporcjonalne do kwadratu całkowitego prądu. Obciążenia bierne powodują znaczne straty energii. Aby zwiększyć efektywność zasilania przedsiębiorstwa i jego warsztatów, poprawić jakość napięcia i zwiększyć wydajność zelektryfikowanych urządzeń, konieczne jest zmniejszenie tych obciążeń.

Redukcję obciążeń biernych w warunkach eksploatacyjnych uzyskuje się w wyniku działań organizacyjno-technicznych, przede wszystkim stosowania urządzenia kompensacyjne.

W przypadku niedostatecznej kompensacji przejście obciążeń biernych wzdłuż linii elektroenergetycznych i przez transformatory prowadzi do spadku ich przepustowości, strat energii i napięcia we wszystkich elementach łańcucha dostaw. Konsekwencją tego jest zwiększone zużycie surowców paliwowo-energetycznych oraz konieczność ponoszenia dodatkowych kosztów na rozbudowę elektrowni, zwiększenie mocy zainstalowanej transformatorów mocy oraz przekrojów przewodów.

W celu zwiększenia efektywności zasilania przedsiębiorstw przemysłowych należy dążyć do ograniczenia pobieranej mocy biernej do wartości określonych przez system elektroenergetyczny.

Dla zwiększenie współczynnika mocy poprawiając działanie instalacji elektrycznych bez stosowania urządzeń kompensujących, podejmuje się następujące działania:

• racjonalizacja procesu technologicznego przedsiębiorstwa, prowadząca do poprawy reżimu energetycznego urządzeń;
• zastosowanie synchronicznych silników elektrycznych zamiast silników asynchronicznych o tej samej mocy, o ile jest to możliwe zgodnie z warunkami procesu technologicznego;
• zamiana słabo obciążonych silników asynchronicznych na silniki o mniejszej mocy;
• spadek napięcia w silnikach systematycznie pracujących na niskim obciążeniu;
• ograniczenie pracy silnika na biegu jałowym;
• wymiana mało obciążonych transformatorów; transformatory niższej mocy.

Silnik elektryczny do napędzanej maszyny należy dobrać zgodnie z jego trybem pracy, uwzględniając dopuszczalne przeciążenie silnika.

We wszystkich przypadkach zaleca się wybór silnika o wyższym znamionowym współczynniku mocy. W miarę możliwości należy preferować silniki o wyższych prędkościach obrotowych i wirnik klatkowy obracający się na łożyskach tocznych.

Jeżeli silniki elektryczne są już zainstalowane i wykluczona jest możliwość ich wymiany, to w celu zwiększenia współczynnika mocy zaleca się rewizję technologii produkcji iw miarę możliwości modernizację mechanizmów. Na przykład, jeśli na podkładach kolejowych, tartakach, trymerach itp. silniki nie są w pełni obciążone i można je obciążyć wyższymi prędkościami skrawania i wyższymi prędkościami posuwu w celu zwiększenia produktywności.

Nie zawsze wskazane jest zastępowanie nieobciążonych asynchronicznych silników elektrycznych silnikami o mniejszej mocy znamionowej. Tłumaczy się to tym, że silniki elektryczne o mniejszej mocy przy niezmiennych pozostałych parametrach mają niższą sprawność nominalną, dlatego po wymianie straty w silniku mogą okazać się większe niż przed wymianą. Jak pokazują obliczenia i doświadczenie, przy średnim obciążeniu silnika wynoszącym 45% mocy znamionowej zawsze zaleca się wymianę. Jeśli obciążenie mieści się w zakresie od 45 do 70%, wówczas należy sprawdzić możliwość wymiany za pomocą obliczeń.Przy obciążeniach powyżej 70% wymiana w większości przypadków jest niepraktyczna, zwłaszcza że wynika to z kosztów demontażu zainstalowanego silnika elektrycznego i zainstalowania maszyny, która go zastępuje.

Stałość dostarczanego napięcia odgrywa zauważalną rolę w trybie pracy silników elektrycznych. W elektrowniach małej mocy czasami utrzymywane jest napięcie powyżej wartości znamionowej, co prowadzi do wzrostu prądu jałowego, a co za tym idzie wzrostu mocy biernej. Dlatego, aby poprawić współczynnik mocy, konieczne jest utrzymanie napięcia znamionowego.

W celu zwiększenia współczynnika mocy należy zwrócić szczególną uwagę na jakość naprawy silników elektrycznych.

Zmiany współczynnika mocy i sprawności zwarciowej silnika indukcyjnego przy połączeniu uzwojeń stojana w gwiazdę i trójkąt silnika zmniejszają współczynnik mocy, dlatego należy zadbać o to, aby naprawiany silnik zachował: poprzednią liczbę szeregowo połączonych obraca się w fazie; całkowity przekrój uzwojenia fazowego, tj. suma przekrojów drutów wszystkich równoległych gałęzi; stara szczelina powietrzna. Jeśli po naprawie okaże się, że szczelina powietrzna wzrosła o więcej niż 15% w porównaniu z normą, nie zaleca się używania takiego silnika.

Znaczące wyniki w zwiększeniu naturalnego współczynnika mocy przedsiębiorstwa można uzyskać przy bardziej racjonalnym wykorzystaniu transformatorów.Ponieważ główna część mocy biernej pobieranej przez transformator przypada na moc jałową, zaleca się, o ile to możliwe, wyłączanie transformatorów w stanie jałowym. Wymień transformatory o obciążeniu 30% lub mniejszym; w innych przypadkach celowość wymiany lub przestawienia transformatorów jest określana na podstawie obliczeń. Należy zauważyć, że zwiększenie współczynnika obciążenia transformatora do 0,6 prowadzi do zauważalnego wzrostu współczynnika mocy, a przy dalszym zwiększaniu współczynnika obciążenia z 0,6 do 1 współczynnik mocy nieznacznie się poprawia.