Regulatory kompensacji mocy biernej

Specjaliści z wielu dziedzin od dawna zajmują się problematyką automatyzacji procesów przemysłowych. Z roku na rok infrastruktura wspierająca wiele przedsiębiorstw stopniowo przechodzi z zarządzania ręcznego na automatyczne. Dotyczy to systemów automatyki i elektryfikacji przedsiębiorstw, a ten temat trudno przecenić.

Zużycie energii w potężnym przedsiębiorstwie zawsze wiąże się z kosztami energii, które należy maksymalnie zminimalizować. Innowacje pomagają rozwiązać ten problem. Systemy elektroenergetyczne wymagają modernizacji, a poprawa jakości energii elektrycznej doprowadzi do obniżenia kosztów produkcji.

Środki kontroli i zarządzania operacyjnego systemami zasilania mierzą parametry systemów, zmieniają ich charakterystyki, optymalizują tryb pracy urządzeń, zwiększają ich żywotność i minimalizują odsetek wypadków i odrzutów.Osiąga się to poprzez racjonalizację dystrybucji i zużycia zasobów energetycznych w przedsiębiorstwie.

Przede wszystkim dla większości obciążeń w fabrykach i warsztatach nieodłączny jest ich indukcyjny charakter. Silniki elektryczne do maszyn do cięcia metalu, systemy oświetlenia fluorescencyjnego, zasilacze do różnych urządzeń. Wszystkie te urządzenia obciążają przewody i kable prądem do 2 razy większym niż prąd znamionowy, a są to straty cieplne, które zwiększają się 4-krotnie. Poza tym transformatory zasilające muszą być mocniejsze, a to dodatkowy koszt.

Zwykle problem rozwiązuje się łącząc kondensatory równolegle z obciążeniami indukcyjnymi, aby przybliżyć charakter zużycia do aktywnego. Ale nie zawsze opłaca się wyposażyć każde urządzenie w kondensatory, dlatego baterię kondensatorów podłącza się do zasilacza, który zasila jednocześnie kilka odbiorników. A użytkownicy mogą działać niezależnie, włączając się i wyłączając o określonych porach, czasem nieprzewidywalnych, więc powstaje zadanie zautomatyzowania podłączenia dokładnego zestawu kondensatorów potrzebnych w danym momencie do skompensowania aktualnego obciążenia indukcyjnego.

Regulatory kompensacji mocy biernej z powodzeniem radzą sobie z tym zadaniem. Zainstalowanie kompensacji mocy biernej składającej się z kilku kondensatorów, których pojemności pozwalają na dowolną kombinację, pozwala na płynną zmianę całkowitej podłączonej pojemności kompensacyjnej w dowolnym momencie.Sterownik mikroprocesorowy monitoruje składową indukcyjną prądu w czasie rzeczywistym iw odpowiednim czasie załącza lub odłącza odpowiednią pojemność, wymaganą liczbę kondensatorów.

Najnowocześniejsze sterowniki posiadają szereg dodatkowych funkcji. W szczególności sterownik może mierzyć parametry kondensatorów, ich temperaturę, czy występuje przepięcie, czy występują harmoniczne, a jeśli parametry przekroczą wartości krytyczne, zagrożony kondensator zostanie wyłączony. Priorytet przy podłączaniu będą miały kondensatory o największym zasobie roboczym, czyli te, które działają mniej. Parametry skraplacza są mierzone i przekazywane do obróbki komputerowej. Oznacza to, że kontroler może zostać zintegrowany z siecią informatyczną przedsiębiorstwa.

Regulatory są ciągle udoskonalane, optymalizowane są ich algorytmy i zwiększa się wydajność instalacji.Ostatnio popularne były kontrolery dostępu chwilowego, kiedy to w zależności od aktualnej wartości współczynnika mocy natychmiast podłączano baterię kondensatorów o wymaganej pojemności, aby doprowadzić współczynnik mocy do jednostki lub do z góry określonej wartości. Algorytm ten ma niską dokładność utrzymania średniego współczynnika mocy i jest obarczony przekompensacją.

Bardziej nowoczesne sterowniki śledzą nie chwilową wartość współczynnika mocy, ale jego średnią wartość w pewnym okresie czasu, a czas podłączenia kondensatorów również zmienia się w zależności od warunków pracy sprzętu. W rezultacie współczynnik mocy obciążenia jest utrzymywany przez cały czas na stałym, ustawionym poziomie, a miernik to rejestruje.

Nowoczesne regulatory mają możliwość łatwego przełączenia w razie potrzeby z trybu pomiaru wartości średniej na pomiar chwilowego współczynnika mocy, czyli użytkownik sam decyduje czego chce od instalacji kompensacji mocy biernej.

Kroki kondensatora są regulowane w zależności od ilości dodanej lub odjętej mocy biernej, można ustawić dowolną wartość mocy na krok. Moc zmienia się i dostosowuje automatycznie. Kontrolery mogą pracować z styczniki tyrystorowe lub z konwencjonalnym elektromagnetycznym.

Ze sterownikami najlepiej stosować styczniki tyrystorowe, gdyż elektroniczne łączniki są znacznie trwalsze niż łączniki elektromagnetyczne, które trzeba często wymieniać. Nie ma w nich ruchomych części, więc odporność na zużycie nie stanowi problemu, a szybkość przełączania jest bardzo wysoka.

Te zalety umożliwiają zebranie takich schematów kompensacji styczników tyrystorowych, że kondensatory zostaną podłączone do sieci ściśle w momencie, gdy napięcie w kondensatorze jest równe napięciu sieciowemu, to znaczy prąd podczas przełączania będzie prawie zerowy .

Przewaga styczników tyrystorowych pod względem szybkości i dokładności działania polega na tym, że oprócz wyłącznika zawierają one również układ elektroniczny, który umożliwia bezpieczne przełączanie stopni mocy do 100 kVar, przy czym nie wystąpią żadne zakłócenia w sieci.

Dzięki temu regulatory kompensacji mocy biernej w połączeniu ze stycznikami elektronicznymi pozwolą na przełączanie stopni kondensatorów z prędkością kilkudziesięciu razy na sekundę, a nawet szybko zmieniające się obciążenia bierne, takie jak potężne silniki suwnic czy spawarki, nie będą przeciążać firmowej sieci, przewodów nie będą się przegrzewać, zwiększą się zasoby transformatorów, a jakość zużywanej energii elektrycznej będzie wysoka.