Kompenzační zařízení pro jalový výkon

Článek popisuje účel a konstrukční prvky kompenzačních jednotek jalové elektřiny.

Kompenzace jalové elektrické energie je jedním z nejúčinnějších způsobů úspory energetických zdrojů. Moderní výroba je nasycena velkým množstvím motorů, svařovacích zařízení, výkonových transformátorů. To spotřebovává značné množství jalového výkonu k vytvoření magnetických polí v elektrických zařízeních. Pro snížení spotřeby tohoto druhu energie z externích sítí se používají kompenzační jednotky jalové elektrické energie. Konstrukce, principy fungování a vlastnosti jejich použití budou diskutovány v tomto článku.

Použití kondenzátorových baterií pro snížení reaktivní zátěže je známo již dlouhou dobu. Ale zahrnutí samostatných kondenzátorů paralelně s motory je ekonomicky odůvodněné pouze s významným výkonem motorů. Typicky je kondenzátorová banka připojena k motorům s výkonem vyšším než 20-30 kW.

Jak vyřešit problém snížení reaktivní zátěže v oděvní továrně, kde se používají stovky motorů s nízkým výkonem? Donedávna byla v podnikových rozvodnách připojena pevná sada kondenzátorových bank, která se po skončení pracovní směny ručně vypínala. Se zjevnou nepříjemností takové soupravy nemohly sledovat kolísání výkonu zátěží během pracovní doby a byly neefektivní. Moderní kondenzační jednotky mohou výrazně zlepšit účinnost.

Situace se změnila s příchodem specializovaných mikroprocesorových regulátorů, které měří hodnotu jalového výkonu spotřebovaného zátěží, vypočítají požadovanou hodnotu výkonu kondenzátorové banky a připojí (nebo odpojí) ji ze sítě. Na základě těchto regulátorů vznikla široká škála automatických kondenzátorových jednotek pro kompenzaci jalové energie. Jejich výkon se pohybuje od 30 do 1200 kVar (jalový výkon se měří v kVar).

Možnosti regulátorů se neomezují pouze na měření a spínání kondenzátorových baterií. Měří teplotu v přihrádce přístroje, měří hodnoty proudu a napětí, sledují pořadí připojení baterií a jejich stav. Řídící jednotky mohou ukládat informace o nouzových situacích a také vykonávat desítky specifických funkcí, které zajišťují spolehlivý provoz kompenzačního systému.

Velmi důležitou roli při návrhu kompenzačních jednotek jalového výkonu hrají speciální stykače, které připojují a odpojují kondenzátorové baterie na signál z regulátoru.Navenek se jen málo liší od běžných magnetických spouštěčů používaných ke spínání motorů.

Ale zvláštnost připojení kondenzátorů je taková, že v okamžiku, kdy je na jeho kontakty přivedeno napětí, je odpor kondenzátoru prakticky nulový. Na nabití kondenzátoru vzniká zapínací proud, který často překračuje 10 kA. Taková přepětí mají škodlivý vliv jak na samotný kondenzátor, tak na spínací zařízení a vnější síť, způsobují erozi silových kontaktů a vytvářejí škodlivé rušení v elektrickém vedení.

K překonání těchto problémů byla vyvinuta speciální konstrukce stykačů, u kterých po přivedení napětí na kondenzátor prochází jeho náboj pomocnými obvody omezujícími proud a teprve poté se zapnou hlavní silové kontakty. Tato konstrukce umožňuje vyhnout se výrazným skokům v nabíjecím proudu kondenzátorů, prodloužit životnost jak kondenzátorové banky, tak samotného speciálního stykače.

A konečně, hlavními a nejdražšími prvky kompenzačních systémů jsou kondenzátorové banky... Požadavky na ně kladené jsou poměrně přísné a protichůdné. Na druhou stranu musí být kompaktní a mít nízké vnitřní ztráty. Musí být odolné vůči častým procesům nabíjení a vybíjení a musí mít dlouhou životnost. Kompaktnost a nízké vnitřní ztráty však vedou ke zvýšení špiček nabíjecího proudu, ke zvýšení teploty uvnitř krabice produktu.

Moderní kondenzátory vyrobené tenkovrstvou technologií.Používají metalizovaný film a hermeticky uzavřený tmel bez olejové impregnace. Tato konstrukce umožňuje získat malé výrobky s významným výkonem. Například válcové kondenzátory s kapacitou 50 kVar mají rozměry: průměr 120 mm a výšku 250 mm.

Podobné staré baterie s olejem plněné kondenzátory vážily více než 40 kg a byly 30krát větší než moderní produkty. Tato miniaturizace však vyžaduje přijetí opatření pro chlazení oblasti, kde jsou instalovány kondenzátorové banky. Proto je v automatických instalacích nucené vyfukování ventilátorů kondenzátorového prostoru povinné.

Obecně platí, že vytvoření kondenzátorových jednotek vyžaduje zohlednění velkého množství provozních parametrů: stav elektrických sítí uživatele, prašnost, charakter zatížení motoru a mnoho dalších faktorů ovlivňujících spolehlivost a účinnost kompenzačních systémů.