Енергоспестяване чрез оптимизиране (подобряване) качеството на напрежението и тока


Категория на документа: Други


ВИСШЕ ТРАНСПОРТНО УЧИЛИЩЕ "ТОДОР КАБЛЕШКОВ - СОФИЯ"

КУРСОВА РАБОТА

по "Високоефективни и енергоспестяващи устройства и технологии"

Тема: "Енергоспестяване чрез оптимизиране (подобряване) качеството на напрежението и тока"

Специалност: "Електроенергетика и електрообзавеждане" - магистър

Студент:

Дата: Преподавател:

1. Общи положения.

Енергоспестяване, чрез подобряване качеството на напрежението и тока може да бъде постигнато, чрез подобряване на фактора на мощност cosφ. Подобряването на фактора на мощност е сред основните задачи на енергетиците и производителите на електроапаратура. Известно е, че приближаването на cosφ до единица, води до икономия на електроенергия и до по-пълното й оползотворяване и ограничаване на загубите. Не по-малък е и проблемът със загубите поради несинусоидалната форма на тока на консуматорите, която налага в изискванията за качество на доставяната електроенергия към стойността на напрежението и честотата да се прибавя и максимална близост на формата му до синусоидата.

Както е добре известно, активната мощност (Real Power, True Power) зависи от моментните стойности на напрежението u и тока i на консуматорите и се определя за един техен период. Тя се измерва във W и основната й част върши работа. Другата част от активната мощност се определя от енергийни загуби. Привидната мощност (Apparent Power, Total Power) Papp=UIRMS е реално доставената от електрическата мрежа на консуматора и зависи от ефективната стойност U на неговото напрежение (на практика то винаги е синусоидално) и средноквадратичната стойност IRMS на тока му. Измерва се във VА. В линейните товари и токът е синусоидален, при което IRMS е неговата ефективна стойност. В нелинейни товари токът не е синусоидален и IRMS се определя от ефективните стойности In на неговите хармоници. Факторът на мощност на консуматора представлява отношението PF = P/Papp.

Токът на активните товари освен синусоидален е и във фаза с напрежението. За електрическата мрежа тези товари представляват съпротивление R=U/I и имат cosφ = 1. В случая на линейни товари с индуктивен характер като електродвигатели, трансформатори и индукционни пещи, токът изостава от напрежението на ъгъл φ. Активната мощност в случая е P=UIcosφ, но освен нея, консуматорът има нужда и от реактивна мощност (Reactive Power) Pr=UIsinφ. Тя не извършва работа и служи за създаване на необходимото за работата му магнитно поле и на неизбежното разсейвано магнитно поле. Измерва се във vаr. Реактивната мощност се доставя от електроцентралите, създава загуби по електропроводите и електрическата мрежа, но консуматорите не желаят да я заплащат. Привидната мощност на линейните товари с индуктивен характер e Papp = v(P2 + P2r), а PF е равен на cosφ.

2. Факторът на мощността.

Факторът на мощността е един от основните показатели, характеризиращи икономичната работа на консуматорите на електрическа енергия. Неговата стойност показва как се използват производствените машини в едно промишлено предприятие. Когато той е нисък съоръженията не се използват рационално и се работи с по-голяма загуба на електрическа енергия.

Електрическите генератори в централите произвеждат активна и реактивна енергия. пПроизводството на активна енергия изисква механична енергия от двигателя задвижващ генератора, докато производството на реактивна енергия зависи само от възбуждането на генератора.

Произведената от електрическите генератори активна енергия се пръвръща при употребата й в друг вид енергия - механична, светлинна, топлинна, химична и др. Превръщането и трансформацията на на електрическата енергия се придружават от процеси, изискващи поддържане на електромагнитно поле. Тази мощност, която е необходима за поддържането на електромагнитните полета в генераторите, трансформаторите, електродвигателите и др. е реактивната мощност Q.

Потребителите на реактивна енергия не преобразуват реактивната енергия в друг вид енергия, а само я обменят с генераторите, те я натрупват в течение на една четвърт от периода на синусоидата и я връщат на генераторите през следващия една четвърт период, т.е. реактивната енергия се движи от генератора към консуматора ту в една ту в друга посока без да извършва работа.

За изясняване същността на фактора на мощността е необходимо да се познават основните зависимости между тока, мощността и енергията:
-за тока: Ia=Icosφ; Ir=Isinφ; I=Ia2+Ir2

-за мощността в 3 фазна система: P= Scosφ; P=3UIcosφ Q= Ssinφ=Ptgφ; Q=3UIsinφ.
S=P2+Q2=(Scosfi)2+(Ssinfi)2; S=3UI.

-за енергията: Wa=Wcosφ; Wa=Pt; Wr=Wsinφ=Watgφ; Wr=Qt
W=Wa2+Wr2; W=St

-за фактора на мощност: cosφ= IaI=PS=WaW=Wa2Wa2+Wr2; sinφ = IrI=QS=WrW; tgφ = IrIa=QP=WrWa;

3. Причини за влошаване.

Главните консуматори на реактивна енергия са промишлените предприятия и заводи, които използват асинхронни двигатели, трансформатори, заваръчни агрегати, електропроводи и др.

-cosφ при асинхронните двигатели. Големите предимства на електрическите асинхронни двигатели пред другите видове електрически двигатели са създали условия за широкото им ползване в промишлеността. От всичките електричесвки двигатели 85 до 90 процента са асинхронни. 70 до 80 процента от произведената от електрическите централи реактивна енергия се консумира от асинхронните двигатели.

Големината на консумираната реактивна мощност от асинхронните двигатели зависи от тяхната конструкция, скоростта на въртене и мощността им. Бързооборотните и по мощните електричесвки двигатели има по добър cosφ, абавнооборотните и по маломощните по лош (по нисък) cosφ.
Значително влияние върху фактора на мощност за даден двигател оказва степента на натоварването му. Факторът на мощност при асинхронните двигатели е от 0,7 до 0,95 при пълен товар. Той обаче спада бързо и то значително при непълен товар. При празен ход двигателите консумират съвсем малко активна енергия, но получават около 60 до 70 процента от реактивната мощност, съответстваша на пълния товар. Ето защо главната причина за влошаване на cosφ в едно предприятие е слабата натовареност на асинхронните двигатели.



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Енергоспестяване чрез оптимизиране (подобряване) качеството на напрежението и тока 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.