Reaktyviosios galios kompensavimo įrenginiai
Straipsnyje aprašoma reaktyviosios elektros energijos kompensavimo įrenginių paskirtis ir konstrukciniai elementai.
Reaktyviosios elektros energijos kompensavimas yra vienas efektyviausių energijos išteklių taupymo būdų. Šiuolaikinė gamyba yra prisotinta daugybe variklių, suvirinimo įrangos, galios transformatorių. Tam sunaudojama daug reaktyviosios galios magnetiniams laukams elektros įrangoje sukurti. Siekiant sumažinti šios rūšies energijos suvartojimą iš išorinių tinklų, naudojami reaktyviosios elektros energijos kompensavimo įrenginiai. Dizainas, veikimo principai ir jų naudojimo ypatybės bus aptartos šiame straipsnyje.
Kondensatorių baterijų naudojimas reaktyviajai apkrovai sumažinti buvo žinomas ilgą laiką. Tačiau atskirų kondensatorių įtraukimas lygiagrečiai su varikliais ekonomiškai pagrįstas tik turint didelę pastarųjų galią. Paprastai kondensatorių bankas yra prijungtas prie variklių, kurių galia didesnė nei 20-30 kW.
Kaip išspręsti reaktyviųjų apkrovų mažinimo problemą drabužių fabrike, kuriame naudojami šimtai mažos galios variklių? Dar visai neseniai įmonių pastotėse buvo prijungtas fiksuotas kondensatorių baterijų rinkinys, kuris pasibaigus darbo pamainai buvo išjungiamas rankiniu būdu. Su akivaizdžiu nepatogumu tokie komplektai negalėjo sekti apkrovų galios svyravimų darbo valandomis ir buvo neefektyvūs. Šiuolaikiniai kondensaciniai įrenginiai gali žymiai pagerinti efektyvumą.
Situacija pasikeitė atsiradus specializuotiems mikroprocesoriniams valdikliams, kurie matuoja apkrovų suvartojamos reaktyviosios galios vertę, apskaičiuoja reikiamą kondensatorių baterijos galios vertę ir pajungia (arba atjungia) nuo tinklo. Remiantis tokiais valdikliais, platus automatinių kondensatorių blokų asortimentas reaktyviajai energijai kompensuoti. Jų galia svyruoja nuo 30 iki 1200 kVar (reaktyvioji galia matuojama kVarais).
Valdiklių galimybės neapsiriboja kondensatorių baterijų matavimu ir perjungimu. Jie matuoja temperatūrą prietaiso skyriuje, matuoja srovės ir įtampos reikšmes, stebi baterijų prijungimo seką ir jų būklę. Valdytojai gali saugoti informaciją apie avarines situacijas, taip pat atlikti dešimtis specifinių funkcijų, užtikrinančių patikimą kompensavimo sistemos veikimą.
Labai svarbų vaidmenį projektuojant reaktyviosios galios kompensavimo įrenginius vaidina specialūs kontaktoriai, kurie valdiklio signalu sujungia ir atjungia kondensatorių baterijas.Išoriškai jie mažai skiriasi nuo įprastų magnetinių starterių, naudojamų varikliams perjungti.
Tačiau kondensatorių sujungimo ypatumai yra tokie, kad tuo metu, kai įtampa patenka į jo kontaktus, kondensatoriaus varža yra praktiškai lygi nuliui. At kondensatoriaus įkrova atsiranda įsijungimo srovė, kuri dažnai viršija 10 kA. Tokie viršįtampiai turi neigiamą poveikį tiek pačiam kondensatoriui, tiek perjungimo įtaisui, tiek išoriniam tinklui, sukelia maitinimo kontaktų eroziją ir sukelia žalingus trikdžius elektros laiduose.
Šioms problemoms įveikti buvo sukurta speciali kontaktorių konstrukcija, kurioje, pajungus įtampą kondensatoriui, jo įkrovimas praeina per pagalbines srovės ribojimo grandines ir tik tada įjungiami pagrindiniai maitinimo kontaktai. Tokia konstrukcija leidžia išvengti didelių kondensatorių įkrovimo srovės šuolių, prailginti tiek kondensatoriaus baterijos, tiek paties specialaus kontaktoriaus tarnavimo laiką.
Galiausiai pagrindiniai ir brangiausi kompensavimo sistemų elementai yra kondensatorių baterijos... Joms keliami reikalavimai gana griežti ir prieštaringi. Kita vertus, jie turi būti kompaktiški ir turėti mažus vidinius nuostolius. Jie turi būti atsparūs dažniems įkrovimo ir iškrovimo procesams ir ilgai tarnauti. Tačiau kompaktiškumas ir maži vidiniai nuostoliai padidina įkrovimo srovės šuolius, padidina temperatūrą gaminio dėžutės viduje.
Šiuolaikiniai kondensatoriai, pagaminti naudojant plonasluoksnę technologiją.Jie naudoja metalizuotą plėvelę ir hermetišką sandariklį be alyvos impregnavimo. Ši konstrukcija leidžia gauti mažo dydžio gaminius, turinčius didelę galią. Pavyzdžiui, cilindriniai kondensatoriai, kurių talpa 50 kVar, turi matmenis: skersmuo 120 mm ir aukštis 250 mm.
Panašios senovinės alyvos kondensatorių baterijos svėrė daugiau nei 40 kg ir buvo 30 kartų didesnės už šiuolaikinius gaminius. Tačiau šiam miniatiūrizavimui reikia imtis priemonių, kad būtų galima atvėsinti vietą, kurioje yra sumontuotos kondensatorių baterijos. Todėl automatiniuose įrenginiuose kondensatoriaus skyriaus ventiliatorių priverstinis pūtimas yra privalomas.
Apskritai, kuriant kondensatorių blokus, reikia atsižvelgti į daugybę veikimo parametrų: vartotojo elektros tinklų būklę, dulkėtumą, variklio apkrovos pobūdį ir daugelį kitų veiksnių, turinčių įtakos kompensavimo sistemų patikimumui ir efektyvumui.