Reaktīvās jaudas kompensācijas iekārtas
Rakstā ir aprakstīts reaktīvās elektroenerģijas kompensācijas bloku mērķis un konstrukcijas elementi.
Reaktīvās elektroenerģijas kompensācija ir viens no efektīvākajiem enerģijas resursu taupīšanas veidiem. Mūsdienu ražošana ir piesātināta ar lielu skaitu dzinēju, metināšanas iekārtu, jaudas transformatoru. Tas patērē ievērojamu daudzumu reaktīvās jaudas, lai radītu magnētiskos laukus elektroiekārtās. Lai samazinātu šāda veida enerģijas patēriņu no ārējiem tīkliem, tiek izmantotas reaktīvās elektroenerģijas kompensācijas vienības. Dizains, darbības principi un to izmantošanas iezīmes tiks apspriesti šajā rakstā.
Kondensatoru bateriju izmantošana reaktīvās slodzes samazināšanai ir zināma jau ilgu laiku. Bet atsevišķu kondensatoru iekļaušana paralēli motoriem ir ekonomiski pamatota tikai ar ievērojamu pēdējo jaudu. Parasti kondensatoru banka ir savienota ar motoriem, kuru jauda pārsniedz 20-30 kW.
Kā atrisināt reaktīvo slodžu samazināšanas problēmu apģērbu rūpnīcā, kurā tiek izmantoti simtiem mazjaudas motoru? Vēl nesen uzņēmumu apakšstacijās tika pieslēgts fiksēts kondensatoru banku komplekts, kas pēc darba maiņas beigām tika manuāli izslēgts. Ar acīmredzamām neērtībām šādi komplekti nevarēja sekot līdzi slodžu jaudas svārstībām darba laikā un bija neefektīvi. Mūsdienu kondensācijas iekārtas var ievērojami uzlabot efektivitāti.
Situācija ir mainījusies līdz ar specializētu mikroprocesoru kontrolleru parādīšanos, kas mēra slodžu patērētās reaktīvās jaudas vērtību, aprēķina nepieciešamo kondensatora bloka jaudas vērtību un savieno (vai atvieno) to no tīkla. Pamatojoties uz šādiem kontrolieriem, plašs automātisko kondensatoru bloku klāsts reaktīvās enerģijas kompensācijai. To jauda svārstās no 30 līdz 1200 kVar (reaktīvā jauda tiek mērīta kVars).
Kontrolieru iespējas neaprobežojas tikai ar kondensatoru bateriju mērīšanu un pārslēgšanu. Tie mēra temperatūru ierīces nodalījumā, mēra strāvas un sprieguma vērtības, uzrauga akumulatoru savienojuma secību un to stāvokli. Kontrolieri var uzglabāt informāciju par ārkārtas situācijām un veikt arī desmitiem specifisku funkciju, nodrošinot uzticamu atlīdzības sistēmas darbību.
Ļoti svarīga loma reaktīvās jaudas kompensācijas bloku projektēšanā ir īpašiem kontaktoriem, kas savieno un atvieno kondensatoru blokus pēc kontrollera signāla.Ārēji tie maz atšķiras no parastajiem magnētiskajiem starteriem, ko izmanto motoru pārslēgšanai.
Bet kondensatoru pieslēgšanas īpatnība ir tāda, ka brīdī, kad tā kontaktiem tiek pielikts spriegums, kondensatora pretestība praktiski ir nulle. Plkst kondensatora lādiņš rodas ieslēgšanas strāva, kas bieži pārsniedz 10 kA. Šādi pārspriegumi negatīvi ietekmē gan pašu kondensatoru, gan komutācijas ierīci, gan ārējo tīklu, izraisot barošanas kontaktu eroziju un radot kaitīgus traucējumus elektroinstalācijā.
Lai pārvarētu šīs problēmas, ir izstrādāts īpašs kontaktoru dizains, kurā pēc sprieguma pieslēgšanas kondensatoram tā lādiņš iziet cauri papildu strāvas ierobežošanas ķēdēm un tikai pēc tam tiek ieslēgti galvenie jaudas kontakti. Šis dizains ļauj izvairīties no būtiskiem kondensatoru uzlādes strāvas lēcieniem, pagarināt gan kondensatora bloka, gan paša īpašā kontaktora kalpošanas laiku.
Visbeidzot, kompensācijas sistēmu galvenie un dārgākie elementi ir kondensatoru bloki... Tiem izvirzītās prasības ir diezgan stingras un pretrunīgas. No otras puses, tiem jābūt kompaktiem un ar zemiem iekšējiem zudumiem. Tiem jābūt izturīgiem pret biežiem uzlādes un izlādes procesiem, un tiem ir jābūt ilgu kalpošanas laiku. Taču kompaktums un zemie iekšējie zudumi palielina uzlādes strāvas lēcienus, paaugstina temperatūru izstrādājuma kastē.
Mūsdienu kondensatori, kas izgatavoti pēc plānas plēves tehnoloģijas.Tie izmanto metalizētu plēvi un hermētiski noslēgtu hermētiķi bez eļļas impregnēšanas. Šis dizains ļauj iegūt maza izmēra produktus ar ievērojamu jaudu. Piemēram, cilindriskiem kondensatoriem ar jaudu 50 kVar ir izmēri: diametrs 120 mm un augstums 250 mm.
Līdzīgas vecā tipa eļļas pildītās kondensatoru baterijas svēra vairāk nekā 40 kg un bija 30 reizes lielākas nekā mūsdienu izstrādājumi. Bet šai miniaturizācijai ir jāpieņem pasākumi, lai atdzesētu zonu, kurā ir uzstādītas kondensatoru baterijas. Tāpēc automātiskajās instalācijās kondensatora nodalījuma ventilatoru piespiedu pūšana ir obligāta.
Kopumā kondensatoru bloku izveidei ir jāņem vērā liels skaits darbības parametru: lietotāja elektrisko tīklu stāvoklis, putekļainība, motora slodzes raksturs un daudzi citi faktori, kas ietekmē kompensācijas sistēmu uzticamību un efektivitāti.