+7 (495) 744-31-71 (obchodní oddělení);
+7 (926) 673-77-58 (personální oddělení).
- Pracovní bezpečnost a zdraví
- Kompenzační jednotky jalového výkonu
Objevení se termínu „jalový“ výkon je spojeno s potřebou izolovat výkon spotřebovaný zátěží, komponentou, která generuje elektromagnetická pole a poskytuje točivý moment motoru. Tato složka se vyskytuje, když je zátěž indukční. Například při zapojování elektromotorů. Téměř všechny zátěže domácností, nemluvě o průmyslové výrobě, jsou do té či oné míry induktivní.
V elektrických obvodech, když je zátěž svou povahou aktivní (odporová), je protékající proud ve fázi (nepředbíhá ani nezpožďuje) s napětím. Pokud je zátěž indukční (motory, transformátory naprázdno), proud zaostává za napětím. Když je zátěž kapacitní povahy (kondenzátory), proud vede k napětí.
Celkový proud spotřebovaný motorem je určen součtem vektorů:
Výkon spotřebovaný motorem je vázán na tyto proudy.
- Р – činný výkon je vázán na Ia (celkem pro všechny harmonické)
- Q – jalový výkon je vázán na Iri (celkem pro všechny harmonické)
- A – celkový výkon spotřebovaný motorem. (celkem pro všechny harmonické)
Jalový výkon nevytváří mechanickou práci, i když je nezbytný pro provoz motoru, takže musí být získáván lokálně, spíše než aby byl spotřebováván utilitou. Snížíme tak zatížení vodičů a kabelů, zvýšíme napětí na svorkách motoru, snížíme platby za jalový výkon a máme možnost připojit další stroje snížením proudu odebíraného z výkonového transformátoru.
Parametr, který určuje spotřebu jalového výkonu, se nazývá cos(φ)
- P1 garm – činný výkon první harmonické 50 Hz
- A1 garm – celkový výkon první harmonické 50 Hz
Cos (φ) tedy klesá, když se zvyšuje spotřeba jalového výkonu zátěže. Je nutné usilovat o zvýšení cos (φ), protože nízké cos (φ) způsobuje následující problémy:
- Vysoké výkonové ztráty v elektrických vedeních (tok proudu jalového výkonu);
- Vysoké poklesy napětí v elektrických vedeních (například 330. 370 V místo 380 V);
- Potřeba zvýšit celkový výkon generátorů, průřezy kabelů a výkon výkonových transformátorů.
Ze všeho výše uvedeného je zřejmé, že kompenzace jalového výkonu je nezbytná. Toho lze snadno dosáhnout použitím aktivních kompenzačních jednotek. Kondenzátory, ve kterých bude kompenzovat jalový výkon motorů.
Spotřebiče jalového výkonu
Spotřebiče jalového výkonu, nutné k vytvoření magnetických polí, jsou jak jednotlivé články přenosu energie (transformátory, vedení, reaktory), tak takové elektrické přijímače, které přeměňují elektřinu na jiný druh energie a které podle principu své činnosti využívají magnetické pole (asynchronní motory, indukční pece atd.). Až 80-85 % veškerého jalového výkonu spojeného s tvorbou magnetických polí spotřebují asynchronní motory a transformátory. Relativně malá část v celkové bilanci jalového výkonu připadá na podíl jeho ostatních spotřebitelů, například indukčních pecí, svařovacích transformátorů, měničových jednotek, zářivkového osvětlení atd.
Transformátor jako spotřebič jalového výkonu. Transformátor je jedním z hlavních článků přenosu elektřiny z elektrárny ke spotřebiteli. V závislosti na vzdálenosti mezi elektrárnou a spotřebitelem a na schématu přenosu elektřiny se počet transformačních stupňů pohybuje od dvou do šesti. Instalovaný výkon transformátoru je proto obvykle několikanásobně vyšší než celkový výkon generátorů elektrizační soustavy. Každý transformátor sám o sobě je spotřebitelem jalového výkonu. Jalový výkon je nutný k vytvoření střídavého magnetického toku, s jehož pomocí se energie přenáší z jednoho vinutí transformátoru do druhého.
Asynchronní motor jako spotřebič jalového výkonu. Asynchronní motory spolu s činným výkonem spotřebují až 60-65 % celkového jalového výkonu zátěží energetické soustavy. Podle principu činnosti je asynchronní motor podobný transformátoru. Stejně jako v transformátoru je energie z primárního vinutí motoru, statoru, přenášena do sekundárního vinutí, rotoru, prostřednictvím magnetického pole.
Indukční pece jako spotřebitelé jalového výkonu. Mezi velké elektrické přijímače, které ke svému provozu vyžadují vysoký jalový výkon, patří především průmyslové frekvenční indukční pece pro tavení kovů. Tyto pece jsou v podstatě výkonné, ale z hlediska konstrukce transformátoru ne dokonalé, transformátory, jejichž sekundárním vinutím je kov (vsázka) roztavený proudy v něm indukovanými.
Instalace převodníků, které přeměňují střídavý proud na stejnosměrný proud pomocí usměrňovačů, jsou také velkými spotřebiteli jalového výkonu. Usměrňovače jsou široce používány v průmyslu a dopravě. Instalace vyšších výkonů se rtuťovými konvertory se tedy používají k napájení elektrických izolačních van např. při výrobě hliníku, louhu apod. Železniční doprava je u nás téměř kompletně elektrifikována a významná část železnic využívá přímé instalace proudových měničů.
Účinnost energetického systému se časem zhoršuje v důsledku účinků jalového výkonu a energie. Jinými slovy, v důsledku zatížení generátorů jalovými proudy dochází k silnému nárůstu spotřeby paliva, což vyvolává nárůst ztrát ve vnitřních vodivých sítích a v přijímačích a také zrychlený pokles indikátorů napětí. Dodatečné zatížení elektrických vedení je vyvíjeno jalovým proudem, což má za následek zvětšení průřezu kabelů a drátěných výrobků. Tento proces je zatížen zvýšenými náklady na externí i vnitropodnikové sítě.
Kompenzace jalového výkonu pomůže zabránit výskytu takových důsledků a také vyřešit problém úspory energie v různých podnicích. Podle analýz tuzemských i zahraničních odborníků se ukázalo, že energetické zdroje zaujímají velkou část ceny výrobků (až 40 %). Co, když ne tato skutečnost, může sloužit jako silný argument pro manažera společnosti, aby se vážně zabýval auditem a analýzou spotřeby energie? Kompenzace jalového výkonu je hlavním řešením otázky úspory energie. Aby bylo možné vyvinout účinnou metodologii, je nejprve nutné pochopit, jaké spotřebitele jalového výkonu existují.
Typy spotřebičů jalového výkonu
Nejprve musíte pochopit, co je to jalový výkon?
Jalový výkon je fyzikální veličina, která charakterizuje zátěže, které se objevují v elektrických instalacích v důsledku kolísání energie elektromagnetického pole v elektrickém obvodu se sinusovým střídavým proudem. Zhruba řečeno, jalový výkon je energie, která přejde od zdroje k jalovým prvkům přijímače, načež se vrátí zpět do zdroje v jedné periodě kmitání. Indikátor jalového výkonu přímo závisí na celkových a činných výkonech.
Nejdůležitějším spotřebitelem je asynchronní motory , spotřebovávající až 40 % energie v kombinaci s jinými (domácími, vlastními) potřebami. Po nich přijdou transformátory (až 35 %), převodníky (až 10 %), elektrické pece (až 8 %), elektrické vedení (7 %). Střídavý magnetický tok uvnitř elektrických strojů přímo závisí na vinutí. Proto proudění střídavého proudu vinutím způsobuje indukci reaktivních elektromotorických sil (EMF), které způsobují fázový posun (napětí-proud). Tento posun ( fi ), se zpravidla zvyšuje, ale kosinus se při lehkém zatížení zmenšuje. Zde je příklad: cos fi Střídavý motor (plné zatížení) je přibližně 0,75-0,80, což znamená, že při slabém zatížení indikátor klesne na 0,20-0,40.
Nízký poměr mají podobně i transformátory s lehkým zatížením cos fi (tedy účiník). Proto, uchýlením se k metodě kompenzace jalového výkonu, výsledné cos fi napájecí systém bude nízký a zatěžovací proud systému (bez kompenzace) se zvýší při stejné míře spotřeby činné energie.
Následně v okamžiku kompenzace jalového výkonu (pomocí automatické kompenzační instalace – KRM ), proud odebíraný ze sítě se sníží (o 30-50 %, v závislosti na cos fi ). Tento proces přímo ovlivňuje snížení ohřevu vodivých drátů a zabránění stárnutí izolačního materiálu.
Je třeba připomenout, že jalový výkon, stejně jako činný výkon, bere v úvahu dodavatel elektřiny. To znamená, že plná platba je zahrnuta v aktuálním tarifu a to je působivá část nákladů na elektřinu.
Metody snižování spotřeby jalového výkonu
Nejlepší metodou pro snížení jalového výkonu je použití speciálního zařízení, konkrétně kondenzátorových jednotek.
K čemu slouží automatické regulační ventily?
- pro vykládání elektrického vedení, transformátorů, distribučních zařízení;
- snížit náklady na elektřinu;
- ke snížení úrovně vyšších harmonických (v určitých instalacích);
- k potlačení rušení v elektrické síti a také ke snížení fázové nerovnováhy;
- zlepšit spolehlivost a efektivitu distribučních sítí.
Obchodní řetězec Planet Electric je oficiálním partnerem NEMZ (Novosibirsk Electromechanical Plant), proto představujeme široký výběr produktů tohoto výrobce. Sortiment zahrnuje vysokonapěťová zařízení včetně kompenzačních jednotek jalového výkonu, které si můžete zakoupit přímo z výroby.
