Привет всем, кто нашел эту статью! Довольно давно хотел разобрать тему компенсации реактивной мощности, т.к. все чаще встречаются в проектах установки для ее компенсации. Как правило, на конечных объектах эти установки даже не включают (за редких исключением), т.к. не знают, что это и зачем нужно, а решение о приобретении принималось совсем другими людьми.
Если вам не нужна статья целиком, а только выводы, пролистайте вниз, отдельно вынесу их там.
И так, естественно для начала нужно разобраться, что это за реактивная мощность такая и почему она не несёт пользы. Все вы видели картинку с бокалом пива, в котором весь бокал это полная мощность, само пиво это активная мощность, а пена вверху бокала это реактивная мощность. Отчасти это верная иллюстрация, но не совсем. Давайте попробую по-простому объяснить: активная мощность выделяется на активных элементах - яркий пример это резистор. Единственная его функция это преобразовывать протекающий через него ток в тепло. Соответственно реактивная мощность реализуется на реактивных элементах: ёмкостях и индуктивностях (конденсаторы и катушки). Здесь все куда интереснее - при прохождении тока через катушку, вместо нагрева, получаем магнитное поле, а в случае ёмкости - накопление заряда. Все мы помним из школьной (или не очень) физики фразу, что в катушке индуктивности ток отстаёт от напряжения, а в ёмкости наоборот - опережает. Для понимания нам это представляли тем, что ток, как бы, запутывается в ветвях катушки, а в ёмкости, идёт заряд сначала большим током и по мере заряда, ток падает. Так вот, теперь имея эту информацию представим цепь переменного тока, в нагрузку которой включена катушка индуктивности. При прохождении первого полупериода напряжения, ток через катушку будет отставать, при смене полярности напряжения во второй полупериод, ток, который отставал, начинает сильнее сопротивляться (направлен на встречу) току, который возникает во второй полупериод. Вот именно этот момент и будет являться возникновением реактивной мощности. Абсолютно то же самое происходит в цепи с индуктивной нагрузкой (например с двигателями) с тремя фазами, от примера отличаются только пути протекания токов.
Теперь, осталось разобраться, как можно скомпенсировать данное явление. Ответ довольно прост - включить в эту же цепь нагрузку в виде конденсатора. Как и было сказано ранее, эффект воздействия конденсатора на ток будет обратен индуктивности.
Далее перейдем к установке компенсации реактивной мощности. Как правило она имеет несколько ступеней и обладает контроллером, который оценивает параметры сети, в которую он включен. Обычно он считывает два напряжения и один ток. Очень частая ошибка в проектах, когда трансформатор тока ставят в сам УКРМ. в таком случае установка работать не будет, т.к. не увидит нагрузку. Трансформатор тока обязательно должен быть установлен на вводном устройстве.
Контроллер анализирует значение коэффициента мощности в сети и постепенно подклдчает ступени. Если одной ступени недостаточно, то подключается следующая.
Кстати, при слишком большом количестве ёмкостной нагрузки можно получить эффект перекомпенсации, что тоже не несёт никакой пользы, а только увеличивает нагрузку на сеть.
Какие из всего этого можно сделать выводы?
- УКРМ имеет смысл только в связке с индуктивной нагрузкой, например двигательной
- Т.к. укрм фактически снижает потребляемый ток, то очевидной пользой будет снижение нагрузки на силовой трансформатор и на кабель или магистраль от него до вру.
- При неправильном включении в сеть укрм работать не будет
- На данный момент на практике я ни разу не встречал укрм, который бы эффективно работал, кроме сетей с вентиляцией, где индуктивная нагрузка статична. Если режимы работы нелинейны, контроллер не будет успевать включать и отключать ступени, либо наоборот, будет делать это слишком часто, из-за чего возрастут потери на пусковые токи.
- Забыл выше указать ещё один плюс от использования укрм. При установке ее в конце длинной линии можно добиться повышения напряжения на этом участке.
В общем все выводы не сильно убедительны в пользу укрм, поэтому я все же считаю, что это больше маркетинг. Иначе уже бы давно обязали их применение, если бы это действительно эффективно работало с потерями.
Спасибо за внимание!