Mijloace pentru evitarea consumului si circulatiei nerationale de putere reactiva si pentru imbunatatirea factorului de putere

Mijloace pentru evitarea consumului si circulatiei nerationale de putere reactiva si pentru imbunatatirea factorului de putere

1. Principii

Analiza cauzelor consumului mare si nerational de putere reactiva (§ 8.5) si a functionarii consumatorilor de putere reactiva (§ 8.2) scoate in evidenta faptul ca factorul de putere al acestora, chiar in conditii de functionare nominale, se gaseste sub valoarea factorului de putere neutral. In plus, datorita conditiilor reale de exploatare, apare o scadere si mai pronuntata a factorului de putere. Rezulta ca imbunatatirea factorului de putere trebuie sa vizeze doua aspecte :

- aducerea factorului de putere al receptoarelor, in exploatare, cat mai aproape de factorul de putere nominal ;

- cresterea factorului de putere cel putin pana la valoarea factorului de putere neutral.

Corespunzator, mijloacele de imbunatatire a factorului de putere se grupeaza in mijloace naturale si mijloace speciale.

Mijloacele naturale tin de alegerea si exploatarea corecta si rationala a utilajelor existente in instalatii si constau in masuri tehnico-organizatorice cum sunt :

- incarcarea cat mai completa a motoarelor asincrone ;

- inlocuirea motoarelor asincrone supradimensionate ;

- inlocuirea transformatoarelor slab incarcate ;

- folosirea unui grafic adecvat de functionare a transformatoarelor in paralel ;

- folosirea unor scheme adecvate pentru redresoarele comandate ;

- alimentarea cu tensiune redusa a motoarelor asincrone supradimensionate ;

-deconectarea motoarelor si transformatoarelor de sudura la mers in gol ;

- executarea de reparatii corecte ale motoarelor ;

- inlocuirea motoarelor asincrone cu motoare sincrone ;

- folosirea optima a capacitatii de compensare a motoarelor sincrone existente in instalatie.

Dupa epuizarea mijloacelor naturale, se va recurge la mijloacele speciale care se refera la folosirea locala a unor surse de putere reactiva special instalate, care sa compenseze in mare parte consumul de putere reactiva, evitand vehicularea acesteia pe o portiune mare a retelei. In principal, se recurge la :

- utilizarea compensatoarelor sincrone ;

- utilizarea compensatoarelor statice, sub forma bateriilor de condensatoare.

In cele ce urmeaza , vor fi analizate succint cele mai importante din mijloacele folosite in instalatiile consumatorului.

2. Cresterea coeficientului de incarcare a motoarelor

Printr-o organizare mai buna a productiei, se poate asigura o functionare a motoarelor asincrone cat mai aproape de regimul nominal, asigurand efectuarea de operatii adecvate puterii fiecarei masini, precum si evitarea pauzelor inutile (netehnologice).

3. Inlocuirea motoarelor asincrone supradimensionte

REFERAT: Ce sa faceti inainte de inundatie? REFERAT: Executarea si receptionarea ancorajelor metalice tip inel-con si dorn

In cazurile in care se poate stabili cu exactitate puterea necesara functionarii masinii antrenate, in anumite conditii de exploatare, constatandu-se ca aceasta se gaseste si se mentine cu mult sub puterea nominala a motorului electric, se pune problema folosirii unui motor de putere mai mica. In aceasta situatie, trebuie avute in vedere urmatoarele aspecte :

- inlocuirea sa fie permisa de conditiile de montaj (spatiul disponibil, accesibilitate, cuplaje si transmisii) ;

- supraincarcarea sa nu fie posibila ;

- reducerea puterii este insotita de reducerea randamentului motorului (putand duce la cresterea consumului de putere activa in motor) si de scaderea pierderilor de putere pe reteaua de alimentare (efectul principal resimtindu-se cu precadere in instalatiile furnizorului).

Rentabilitatea inlocuirii este asigurata daca rezulta o reducere a pierderilor de putere activa in sistemul electroenergetic si in motor iar cheltuielile de investitii ocazionate de inlocuire se amortizeaza in 7 ani, pe seama economiei de energie realizate.

Studiile efectuate arata ca, in conditiile mentionate anterior :

- se recomanda inlocuirea tuturor motoarelor asincrone incarcate in medie sub 45% din puterea nominala ;

- inlocuirea motoarelor asincrone incarcate in medie cu 45 70% din puterea nominala este posibila in urma unui studiu tehnico-economic de rentabilitate.

4. Alimentarea cu tensiune redusa a motoarelor asincrone slab incarcate

Factorul de putere al unui motor asincron creste la scaderea tensiunii aplicate, datorita reducerii curentului de magnetizare. Concomitent, scade cuplul dezvoltat de motor (cu patratul raportului tensiunilor). Rezulta ca un motor incarcat timp indelungat cu sarcina redusa poate fi alimentat cu tensiune redusa.

Procedeul practic consta in modificarea conexiunilor din triunghi in stea la motoarele incarcate timp indelungat sub 30% din sarcina normala si care au conexiunea in triunghi la functionarea normala. Astfel, daca slaba incarcare este permanenta iar pornirea se face in gol, se recurge la schimbarea definitiva a conexiunilor la bornele motorului, acesta urmand sa dezvolte un cuplu de trei ori mai mic decat cuplul nominal. Daca incarcarea slaba este temporara sau pornirea se face in sarcina, alimentarea motorului se realizeaza prin intermediul unui comutator stea-triunghi ; pe perioada slab incarcata se utilizeaza conexiunea in stea iar la incarcare mai mare sau la pornire se trece la conexiunea in triunghi.

Sarcina incepand de la care se trece la conexiunea in triunghi rezulta din asigurarea stabilitatii in functionare, prin evitarea ajungerii la 'deprinderea' motorului, precum si a incalzirii admisibile. Avand in vedere ca cuplul de desprindere este aproximativ dublul cuplului nominal, in cazul conexiunii in stea acesta reprezinta 2/3 din cuplul nominal al motorului ; adoptand un coeficient de siguranta 1,5, rezulta ca functionarea in triunghi se impune incepand cu cuplul 2/4,5 0,44 din cuplul nominal.

Functionarea in stea asigura si imbunatatirea randamentului, prin scaderea pierderilor in fier (dependente de tensiune).

5. Deconectarea motoarelor si transformatoarelor de sudura la functionarea
in gol

Avand in vedere ca puterea reactiva de mers in gol a motoarelor asincrone si a transformatoarelor are o pondere importanta, in schemele de comanda se prevad limitatoare de mers in gol, care sa asigure deconectarea acestora ori de cate ori pauza dintre operatiile active efectuate depaseste o anumita valoare. Prin deconectare, se asigura reducerea consumului atat de energie activa cat si de energie reactiva.

Tinand seama de puterea activa consumata la pornirea motorului, dupa fiecare intrerupere, folosirea limitatoarelor de mers in gol devine rentabila pentru pauze de lucru care depasesc 10 secunde ; imbunatatirea factorului de putere mediu ponderat se obtine deja la eliminarea pauzelor peste 4 secunde.

6. Inlocuirea motoarelor asincrone cu motoare sincrone si
utilizarea capacitatii de compensare a motoarelor asincrone in functiune

Motoarele sincrone prezinta avantajul, fata de motoarele asincrone, ca pot functiona cu orice factor de putere, inductiv sau capacitiv sau egal cu 1, prin reglarea curentului de excitatie. Apare deci utila, din punct de vedere al consumului de putere reactiva si al factorului de putere, inlocuirea, ori de cate ori este posibil, a motoarelor asincrone cu motoare sincrone. Practic, inlocuirea se recomanda cu precadere pentru puteri peste 100 kW.

Prin capacitatea de compensare a unui motor sincron se intelege raportul dintre puterea reactiva furnizata in retea, prin supraexcitare, si puterea sa aparenta nominala.

Motoarele sincrone existente in instalatie si subincarcate, functionand la un factor de putere apropiat de unitate, pot fi folosite ca surse de putere reactiva, prin functionarea la curentul de excitatie nominal, utilizandu-se complet capacitatea lor de compensare.

O alta cale ar constitui-o supradimensionarea motoarelor sincrone, fata de necesitatile de putere mecanica ceruta, corespunzator unui factor de putere capacitiv, in vederea compensarii puterii reactive solicitate de alte receptoare din retea. Solutia este economica, investitia suplimentara in vederea cresterii puterii aparente fiind minima.

8. Folosirea anumitor scheme pentru redresoarele comandate

Schemele de redresare clasice, cu o singura punte, sunt caracterizate printr-un factor de putere scazut la reglaj profund (<<). In schimb, la schemele care contin un transformator cu trei infasurari si doua punti in serie comandate succesiv factorul de putere este mai bun.

9. Utilizarea condensatoarelor

Dintre mijloacele speciale pentru imbunatatirea factorului de putere folosite in retelele de joasa tensiune in care puterea reactiva nu depaseste 30 Mvar, se remarca in primul rand folosirea condensatoarelor ca surse de putere reactiva, datorita multiplelor avantaje oferite, printre care : constructie si exploatare simple, montaj usor, pret de cost redus, posibilitati de extindere sau de fractionare a instalatiei in functie de locul de consum si de puterea utilizata, consum redus de putere activa (0,0025 0,005 kW/kvar).

Condensatoarele trebuie utilizate cu precautie in retelele cu numar mare de convertoare statice, folosite in actionarile electrice cu tiristoare si in alte instalatii tehnologice. Sarcina neliniara a convertoarelor conduce la aparitia armonicilor superioare de rang n=kp 1 (k=1,2,3,….., p - numar de comutatii in decursul unui perioade a tensiunii alternative) :

Functionarea bateriilor de condensare impreuna cu convertoarele de putere duce la parcurgerea condensatoarelor de catre curentii armonicilor superioare, ceea ce poate avea ca efecte aparitia rezonantei de curent si de tensiune pe una din armonici si avarierea bateriei de condensatoare.

Condensatoarele pentru compensarea puterii reactive se realizeaza industrial sub forma unor module prefabricate (de exemplu, module trifazate de 15 sau 20 kvar).