Εγκαταστάσεις αντιστάθμισης αέργου ισχύος
Το άρθρο περιγράφει τον σκοπό και τα δομικά στοιχεία των μονάδων αντιστάθμισης για άεργο ηλεκτρισμό.
Η αποζημίωση για την άεργη ηλεκτρική ενέργεια είναι ένας από τους πιο αποτελεσματικούς τρόπους εξοικονόμησης πόρων ενέργειας. Η σύγχρονη παραγωγή είναι κορεσμένη με μεγάλο αριθμό κινητήρων, εξοπλισμού συγκόλλησης, μετασχηματιστών ισχύος. Αυτό καταναλώνει σημαντική ποσότητα άεργου ισχύος για τη δημιουργία μαγνητικών πεδίων στον ηλεκτρικό εξοπλισμό. Για τη μείωση της κατανάλωσης αυτού του τύπου ενέργειας από εξωτερικά δίκτυα, χρησιμοποιούνται μονάδες αντιστάθμισης για άεργο ηλεκτρική ενέργεια. Ο σχεδιασμός, οι αρχές λειτουργίας και τα χαρακτηριστικά της χρήσης τους θα συζητηθούν σε αυτό το άρθρο.
Η χρήση συστοιχιών πυκνωτών για τη μείωση του άεργου φορτίου είναι γνωστή εδώ και πολύ καιρό. Αλλά η συμπερίληψη χωριστών πυκνωτών παράλληλα με τους κινητήρες δικαιολογείται οικονομικά μόνο με σημαντική ισχύ των τελευταίων. Συνήθως, η συστοιχία πυκνωτών συνδέεται με κινητήρες με ισχύ μεγαλύτερη από 20-30 kW.
Πώς να λύσετε το πρόβλημα της μείωσης των αντιδρώντων φορτίων σε ένα εργοστάσιο ενδυμάτων όπου χρησιμοποιούνται εκατοντάδες κινητήρες χαμηλής ισχύος; Μέχρι πρόσφατα, σε εταιρικούς υποσταθμούς, συνδέθηκε ένα σταθερό σύνολο τραπεζών πυκνωτών, το οποίο απενεργοποιήθηκε χειροκίνητα μετά το τέλος της βάρδιας εργασίας. Με προφανή ταλαιπωρία, τέτοια σύνολα δεν μπορούσαν να ακολουθήσουν τις διακυμάνσεις της ισχύος των φορτίων κατά τις ώρες εργασίας και ήταν αναποτελεσματικά. Οι σύγχρονες μονάδες συμπύκνωσης μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά την απόδοση.
Η κατάσταση άλλαξε με την εμφάνιση εξειδικευμένων ελεγκτών μικροεπεξεργαστή που μετρούν την τιμή της άεργου ισχύος που καταναλώνεται από τα φορτία, υπολογίζουν την απαιτούμενη τιμή ισχύος της τράπεζας πυκνωτών και τη συνδέουν (ή αποσυνδέουν) από το δίκτυο. Με βάση τέτοιους ελεγκτές, ένα ευρύ φάσμα αυτόματων μονάδων πυκνωτών για αντιστάθμιση άεργου ενέργειας. Η ισχύς τους κυμαίνεται από 30 έως 1200 kVar (η άεργος ισχύς μετράται σε kVar).
Οι δυνατότητες των ελεγκτών δεν περιορίζονται στη μέτρηση και την εναλλαγή συστοιχιών πυκνωτών. Μετρούν τη θερμοκρασία στο διαμέρισμα της συσκευής, μετρούν τις τιμές ρεύματος και τάσης, παρακολουθούν τη σειρά σύνδεσης των μπαταριών και την κατάστασή τους. Οι ελεγκτές μπορούν να αποθηκεύουν πληροφορίες για καταστάσεις έκτακτης ανάγκης και επίσης να εκτελούν δεκάδες συγκεκριμένες λειτουργίες, διασφαλίζοντας την αξιόπιστη λειτουργία του συστήματος αντιστάθμισης.
Ένας πολύ σημαντικός ρόλος στο σχεδιασμό των μονάδων αντιστάθμισης άεργου ισχύος παίζουν ειδικοί επαφές που συνδέουν και αποσυνδέουν τις τράπεζες πυκνωτών σε ένα σήμα από τον ελεγκτή.Εξωτερικά, διαφέρουν ελάχιστα από τους συνηθισμένους μαγνητικούς εκκινητήρες που χρησιμοποιούνται για την εναλλαγή κινητήρων.
Αλλά η ιδιαιτερότητα των πυκνωτών σύνδεσης είναι τέτοια που τη στιγμή που εφαρμόζεται τάση στις επαφές του, η αντίσταση του πυκνωτή είναι πρακτικά μηδενική. Στο φορτίο πυκνωτή εμφανίζεται ένα ρεύμα εισόδου που συχνά υπερβαίνει τα 10 kA. Τέτοιες υπερτάσεις έχουν επιζήμια επίδραση τόσο στον ίδιο τον πυκνωτή, στη συσκευή μεταγωγής όσο και στο εξωτερικό δίκτυο, προκαλώντας διάβρωση των επαφών ισχύος και δημιουργώντας επιβλαβείς παρεμβολές στην ηλεκτρική καλωδίωση.
Για να ξεπεραστούν αυτά τα προβλήματα, αναπτύχθηκε ένας ειδικός σχεδιασμός επαφών, στον οποίο, μετά την εφαρμογή τάσης στον πυκνωτή, το φορτίο του περνά μέσα από τα βοηθητικά κυκλώματα περιορισμού του ρεύματος και μόνο τότε ενεργοποιούνται οι κύριες επαφές ισχύος. Αυτός ο σχεδιασμός σας επιτρέπει να αποφύγετε σημαντικά άλματα στο ρεύμα φόρτισης των πυκνωτών, για να παρατείνετε τη διάρκεια ζωής τόσο της τράπεζας πυκνωτών όσο και του ίδιου του ειδικού επαφέα.
Τέλος, τα κύρια και πιο ακριβά στοιχεία των συστημάτων αντιστάθμισης είναι οι τράπεζες πυκνωτών... Οι απαιτήσεις που τους επιβάλλονται είναι αρκετά αυστηρές και αντιφατικές. Από την άλλη, πρέπει να είναι συμπαγείς και να έχουν χαμηλές εσωτερικές απώλειες. Πρέπει να είναι ανθεκτικά στις συχνές διαδικασίες φόρτισης και εκφόρτισης και να έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής. Όμως, η συμπαγή και οι χαμηλές εγγενείς απώλειες οδηγούν σε αύξηση των αιχμών ρεύματος φόρτισης, αύξηση της θερμοκρασίας μέσα στο κουτί του προϊόντος.
Σύγχρονοι πυκνωτές κατασκευασμένοι με τεχνολογία λεπτής μεμβράνης.Χρησιμοποιούν επιμεταλλωμένο φιλμ και ερμητικά σφραγισμένο σφραγιστικό χωρίς εμποτισμό λαδιού. Αυτός ο σχεδιασμός καθιστά δυνατή την απόκτηση προϊόντων μικρού μεγέθους με σημαντική ισχύ. Για παράδειγμα, οι κυλινδρικοί πυκνωτές χωρητικότητας 50 kVar έχουν διαστάσεις: διάμετρος 120 mm και ύψος 250 mm.
Παρόμοιες παλαιού τύπου μπαταρίες πυκνωτών γεμάτες λάδι ζύγιζαν περισσότερα από 40 κιλά και ήταν 30 φορές μεγαλύτερες από τα σύγχρονα προϊόντα. Αλλά αυτή η σμίκρυνση απαιτεί τη λήψη μέτρων για την ψύξη της περιοχής όπου είναι εγκατεστημένες οι συστοιχίες πυκνωτών. Επομένως, σε αυτόματες εγκαταστάσεις, η εξαναγκασμένη εμφύσηση από ανεμιστήρες του διαμερίσματος συμπυκνωτή είναι υποχρεωτική.
Γενικά, η δημιουργία μονάδων πυκνωτών απαιτεί να ληφθεί υπόψη ένας μεγάλος αριθμός παραμέτρων λειτουργίας: η κατάσταση των ηλεκτρικών δικτύων του χρήστη, η σκόνη, η φύση του φορτίου του κινητήρα και πολλοί άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν την αξιοπιστία και την απόδοση των συστημάτων αντιστάθμισης.