Meddőteljesítmény kompenzáló berendezések
A cikk ismerteti a meddő villamos energia kiegyenlítő egységeinek célját és szerkezeti elemeit.
A reaktív elektromos energia kompenzálása az energiaforrások megtakarításának egyik leghatékonyabb módja. A modern gyártás számos motorral, hegesztőberendezéssel, teljesítménytranszformátorral telített. Ez jelentős mennyiségű meddőteljesítményt fogyaszt az elektromos berendezések mágneses mezőinek létrehozásához. A külső hálózatokból származó ilyen típusú energia fogyasztásának csökkentése érdekében reaktív elektromos energia kompenzációs egységeket használnak. A tervezésről, a működési elvekről és a használatuk jellemzőiről ebben a cikkben lesz szó.
A kondenzátortelepek alkalmazása a reaktív terhelés csökkentésére régóta ismert. De a különálló kondenzátorok beépítése a motorokkal párhuzamosan gazdaságilag csak az utóbbi jelentős teljesítménye esetén indokolt. A kondenzátortelep általában 20-30 kW-nál nagyobb teljesítményű motorokhoz csatlakozik.
Hogyan lehet megoldani a reaktív terhelés csökkentésének problémáját egy olyan ruhagyárban, ahol több száz kis teljesítményű motort használnak? Egészen a közelmúltig a vállalati alállomásokon rögzített kondenzátor bankkészletet csatlakoztattak, amelyet a műszak lejárta után manuálisan kikapcsoltak. Az ilyen készletek nyilvánvaló kényelmetlenséggel nem tudták követni a terhelések teljesítményének ingadozását a munkaidő alatt, és nem voltak hatékonyak. A modern kondenzációs egységek jelentősen javíthatják a hatékonyságot.
A helyzet megváltozott a speciális mikroprocesszoros vezérlők megjelenésével, amelyek mérik a terhelések által fogyasztott meddőteljesítmény értékét, kiszámítják a kondenzátortelep szükséges teljesítményértékét és csatlakoztatják (vagy leválasztják) a hálózatról. Az ilyen vezérlők alapján az automatikus kondenzátor egységek széles választéka a meddőenergia kompenzációhoz. Teljesítményük 30 és 1200 kVar között van (a meddőteljesítményt kVar-ban mérik).
A vezérlők képességei nem korlátozódnak a kondenzátortelepek mérésére és kapcsolására. Mérik a hőmérsékletet a készülékrekeszben, mérik az áram- és feszültségértékeket, figyelik az akkumulátorok bekötési sorrendjét és állapotát. A vezérlők információkat tárolhatnak a vészhelyzetekről, és több tucat speciális funkciót is elláthatnak, biztosítva a kompenzációs rendszer megbízható működését.
A meddőteljesítmény-kompenzációs egységek tervezésében nagyon fontos szerepet játszanak a speciális kontaktorok, amelyek a vezérlőtől érkező jelre kapcsolják és leválasztják a kondenzátortelepeket.Külsőleg alig különböznek a motorok kapcsolására használt hagyományos mágneses indítóktól.
A kondenzátorok csatlakoztatásának sajátossága azonban olyan, hogy abban a pillanatban, amikor feszültséget kapnak az érintkezőkre, a kondenzátor ellenállása gyakorlatilag nulla. Nál nél kondenzátor töltés olyan bekapcsolási áram lép fel, amely gyakran meghaladja a 10 kA-t. Az ilyen túlfeszültségek káros hatással vannak magára a kondenzátorra, a kapcsolókészülékre és a külső hálózatra is, ami a tápérintkezők erózióját okozza, és káros interferenciát okoz az elektromos vezetékekben.
E problémák kiküszöbölésére speciális mágneskapcsoló-konstrukciót fejlesztettek ki, amelyben a kondenzátor feszültségének kapcsolása után a töltése áthalad a segédáram-korlátozó áramkörökön, és csak ezután kapcsolják be a fő teljesítményérintkezőket. Ez a kialakítás lehetővé teszi, hogy elkerülje a kondenzátorok töltőáramának jelentős ugrását, hogy meghosszabbítsa mind a kondenzátortelep, mind a speciális kontaktor élettartamát.
Végül a kompenzációs rendszerek fő és legdrágább elemei a kondenzátor bankok... A velük szemben támasztott követelmények meglehetősen szigorúak és ellentmondásosak. Másrészt kompaktnak kell lenniük és alacsony belső veszteséggel kell rendelkezniük. Ellenállniuk kell a gyakori töltési és kisütési folyamatoknak, és hosszú élettartammal kell rendelkezniük. A kompaktság és az alacsony belső veszteségek azonban a töltőáram-csúcsok növekedéséhez, a termékdoboz belsejében a hőmérséklet növekedéséhez vezetnek.
Modern vékonyréteg-technológiával készült kondenzátorok.Fémezett fóliát és hermetikusan lezárt tömítőanyagot használnak olajos impregnálás nélkül. Ez a kialakítás lehetővé teszi kis méretű, jelentős teljesítményű termékek előállítását. Például az 50 kVar kapacitású hengeres kondenzátorok méretei: 120 mm átmérő és 250 mm magasság.
A hasonló régi típusú olajtöltésű kondenzátor akkumulátorok több mint 40 kg-ot nyomtak, és 30-szor nagyobbak voltak, mint a modern termékek. De ehhez a miniatürizáláshoz intézkedéseket kell hozni annak a területnek a hűtésére, ahol a kondenzátortelepek fel vannak szerelve. Ezért az automatikus telepítéseknél kötelező a kondenzátorrekesz ventilátorai általi kényszerfújás.
Általánosságban elmondható, hogy a kondenzátoregységek létrehozása nagyszámú működési paraméter figyelembevételét igényli: a felhasználó elektromos hálózatainak állapotát, porosságát, a motor terhelésének jellegét és sok más tényezőt, amelyek befolyásolják a kompenzációs rendszerek megbízhatóságát és hatékonyságát.