Корекция на коефициента на мощност е практиката да се добавя капацитет към електрическата система на предприятие, за да се компенсира реактивната мощност, която изтеглят двигателите и други индуктивни товари, така че предприятието да черпи по-близо до реалната, работеща мощност от доставчика, вместо да плаща за мощност, която не използва продуктивно. Ако обаче се направи грешка в близост до честотни преобразуватели, решението може да създаде хармоничен резонанс, по-лош от първоначалния проблем.
Коефициентът на мощност (PF) е отношението на активната мощност (kW), мощността, която извършва реална работа, към видимата мощност (kVA), общата мощност, която доставчикът трябва да генерира и достави, за да захрани този товар. PF = kW / kVA. PF от 1.0 (единица) означава, че цялата доставена мощност върши полезна работа.
PF от 0.75 означава, че доставчикът подава приблизително една трета повече ток, отколкото товарът реално превръща в работа, и този допълнителен ток трябва да преминава през същите проводници, трансформатори и табла като полезния ток.
Пропастта между kW и kVA се запълва от реактивната мощност, измервана в kVAR, която колебае напред-назад между източника и товара, без да се потребява. Тя не е „разхищавана“ в смисъл, че се превръща в топлина в товара, но заема капацитет навсякъде по веригата нагоре от този товар.
Индукционните двигатели, основната работна сила в повечето предприятия, са по същество индуктивни: те се нуждаят от магнитизиращ ток, за да установят въртящото се магнитно поле в статора, преди да могат да произведат въртящ момент. Този магнитизиращ ток изостава спрямо напрежението с почти 90 градуса и не допринася за реална работа, но все пак се проявява като ток, който доставчикът трябва да осигури.
Размерът на ефекта зависи силно от натоварването:
Затова предприятия с много прекъсващи или надразмерени моторни товари, често при съоръжения, които никога не са преоразмерявали оборудването спрямо действителното търсене, обикновено имат най-лош коефициент на мощност за целия обект.
Ниският коефициент на мощност струва на предприятието пари по два различни начина.
Първо, санкции от доставчика. Много доставчици измерват kVAR или изчисляват фактуриращ коефициент на мощност и добавят надценка, или начисляват на база kVA мощност вместо kW, когато коефициентът на мощност на обекта падне под договорен праг.
Прагът варира в зависимост от доставчика и тарифата, обичайно някъде в диапазона 0.85 до 0.95, така че точният брой и структура на санкциите трябва да се прочетат от вашия собствен тарифен режим, вместо да се предполагат.
Доставчиците правят това, защото клиенти с нисък PF ги принуждават да оразмерят генериращото, преносното и разпределителното оборудване за kVA, които никога не се превръщат в начислими kWh.
Второ, изгубен вътрешен капацитет. Реактивният ток все още тече през вашите собствени трансформатори, фидери, предпазители и кабели. Този ток причинява реални загуби I²R в това оборудване и заема ампераж, който иначе би могъл да обслужва допълнителен товар.
Предприятие, работещо с лош коефициент на мощност, може да се окаже, че се нуждае от ъпгрейд на трансформатор или обслужване, за да добави нова производствена линия, когато реалният проблем е, че голяма част от съществуващия капацитет е „заключена“ в циркулиране на реактивна мощност, а не в доставяне на използваеми kW.
Коригирането на коефициента на мощност освобождава този запас без да се пипа входящото обслужване.
Понеже индуктивните товари изтеглят изоставащ реактивен ток, решението е да се осигури равен и противоположен водещ реактивен ток локално, което кондензаторите правят естествено. Кондензаторен блок с правилно оразмеряване компенсира магнитизиращите kVAR на мотора, така че токът, който доставчикът вижда, изглежда много по-близък до тока, който всъщност се превръща в работа.
Необходимият размер на кондензатора в kVAR е реалното натоварване на предприятието в kW, умножено по разликата между тангенса на ъгъла на настоящия коефициент на мощност и тангенса на ъгъла на целевия коефициент на мощност.
На практика корекцията се прилага в няколко често срещани архитектури:
Прекомерната корекция е реален риск: тласкането на коефициента на мощност към водеща стойност може да причини повишение на напрежението и собствените си санкции, затова блоковете обикновено са на стъпки и са насочени към PF малко под единица, а не точно 1.0.
| Състояние | Типичен коефициент на мощност (изоставащ) | Практическо значение |
|---|---|---|
| Индукционен двигател при пълно натоварване | ~0.85 до 0.90 | Обикновено е необходима умерена корекция |
| Индукционен двигател при лек/частичен товар | ~0.2 до 0.5 | Голяма реактивна тежест спрямо извършената работа |
| Цялото предприятие с комбинирани, добре натоварени мотори | ~0.80 до 0.90 (некоригиран) | Често близо до или под прага за санкции от доставчика |
| Цел на коригирането за предприятието | ~0.95 до 0.98 | Под единица, за да се избегнат санкции при водещ PF |
Честотните преобразуватели (VFD) са навсякъде в съвременните предприятия, защото спестяват енергия при помпи, вентилатори и конвейери, като напасват скоростта на мотора към товара, тема, разгледана по-подробно заедно с избор на носеща честота за VFD .
Но честотните преобразуватели са нелинейни товари: техният токоизправителен преден край изтегля ток на пулсации, а не гладка синусоида, вкарвайки хармонични токове (5-та, 7-ма, 11-та, 13-та и др.) обратно в електрическата система на предприятието. Това е част от същата картина за качеството на електрозахранването, обсъдена в качество на електрозахранването в производството .
Ето капанът: импедансът на кондензаторен блок намалява с увеличаването на честотата, докато източниковият импеданс на предприятието (трансформатори, фидери) се увеличава с честотата. При някоя честота двата могат да станат равни и противоположни, условие, наречено паралелен резонанс.
Ако тази резонансна честота попадне близо до хармоника, която VFD вече вкарва, обикновено 5-та или 7-ма, кондензаторният блок и системната индуктивност усилват този хармоничен ток вместо да го поглъщат. Резултатът може да бъде силно изкривено напрежение, прегряване или повреди на кондензаторите, досадно сработване на предпазители и напрежение върху всяко оборудване, което споделя тази шина.
Стандартът IEEE Std 519 задава референтните граници, за които доставчиците и инженерите проектират в точката на общо присъединяване, обхващайки както изкривяване на напрежението (THDv), така и изкривяване на тока (THDi)
точните проценти зависят от класата на системното напрежение и от отношението на наличния късозъмен ток към товарния ток, така че те трябва да се извлекат от самия стандарт или от квалифицирано изследване за качество на мощността, вместо да се приближават. Практическото обобщение за всяко предприятие, което добавя кондензатори там, където има VFD:
Същото това електрическо натоварване се проявява и механично. Двигатели, работещи на изкривено захранване или при несиметрично напрежение, се нагряват повече и износват изолацията по-бързо, затова измерването на съпротивлението на изолацията и преглеждането на класовете изолация на моторите спрямо реалните работни условия си струят да се направят отново винаги, когато предприятието прави значителна промяна в електрическите си товари.
Корекцията на коефициента на мощност е корекция от електрическата страна, но тя седи в по-широка картина за надеждността и енергията: правилно оразмеряване на моторите, оправяне на разхлабените ремъци и износените лагери, които карат задвижванията да работят неефективно, и откриване на електрически неизправности преди те да станат престой.
Fabrico чете състоянието на машините и OEE директно от линията с компютърно зрение, което улавя това, което само сензорите пропускат, и автоматично маршрутизира заявка за работа в момента, в който се открие загуба, всичко това върху инфраструктура, изградена в ЕС с резидентност на данните в ЕС и сертификации ISO 27001, ISO 20000-1 и ISO 9001.
Запазете демонстрация на Fabrico , за да видите как това затваря цикъла между електрическа аномалия и поддръжка.
Повечето доставчици искат да видят 0.90 или повече, и много предприятия целят 0.95 до 0.98, за да имат марж срещу санкции. Точното единство (1.0) обикновено се избягва, защото тласкането на PF към водеща стойност може да създаде свои собствени проблеми, включително повишение на напрежението.
Тя намалява търсенето на kVA и свързаните загуби I²R във вашите проводници и трансформатори, освобождавайки капацитет, но не намалява реалното потребление на енергия (kWh) в товара, тъй като реактивната мощност не се превръща в работа. Икономиите идват главно от избегнати санкции и освободен капацитет, а не от това, че самите мотори използват по-малко активна мощност.
Всеки VFD с обикновен диоден или тиристорен (SCR) токоизправителен преден край вкарва някакъв хармоничен ток. Рискът за кондензаторите не е самият VFD, а дали резонансната честота на кондензаторния блок съвпада с хармоника, която VFD произвежда на същата шина. Хармонично изследване идентифицира този риск преди поставянето на хардуер.
Използват се и двете. Централната корекция на входа е по-лесна за управление и по-евтина на kVAR, но индивидуалната корекция на ниво мотор намалява и потока на реактивен ток през вътрешните фидери на предприятието, което може да е от значение, ако вътрешният кабелен или трансформаторен капацитет е ограничен. Правилният избор зависи от това къде действително е капацитетното ограничение.
Вход
Блог
