Файл: Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий учебник.pdf

Наряду с большими достоинствами (статические устройства, малые потери) конденсаторы имеют следующие недостатки:

1) зависимость мощности от квадрата напряжения, что снижает устойчивость, а при особо неблагоприятных усло­ виях может привести к лавине напряжения;

2) сложность регулирования мощности;

3) большие размеры при мощных батареях;

4) перегрев при повышении напряжения и наличии в сети высших гармоник, ведущих к выходу конденсаторов из строя.

Для защиты конденсаторов от влияния высших гармо­ ник применяются специальные реакторы (см. § 12-4).

11-5. СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ

Синхронные двигатели (СД) широко применяются для привода технологических машин, не требующих регу­ лирования частоты вращения. Основным преимуществом СД является то, что они могут работать с cos ф = 1, не потребляя реактивной мощности или с cos ф < 1, гене­ рируя опережающую реактивную мощность.

Стоимость СД, в особенности тихоходных, одинакова или незначительно выше стоимости аналогичных асин­ хронных двигателей. Поэтому затраты на компенсацию реактивной мощности синхронными двигателями обычно определяются только стоимостью дополнительных потерь активной мощности на генерацию реактивной мощности. Эти потери зависят от типа, напряжения и мощности СД.

потери, кВт/Мвар и кВт/Мвар2.

Если реактивную мощность Q генерируют п однотипных СД, то общие потери активной мощности, кВт,

407

С уменьшением частоты вращения и номинальной мощ­ ности синхронных двигателей величины удельных потерь значительно возрастают. Поэтому использование тихоход­ ных синхронных двигателей менее выгодно, чем быстро­ ходных.

Номинальная реактивная мощность синхронного дви­ гателя (%, нормально изготовляемого при cos <р = 0,9 (оп), известна. Значения реактивной мощности, которую можно получить от синхронного двигателя,зависят от его загрузки активной мощностью и относительного напряжения на зажимах двигателя.

Активная нагрузка синхронных двигателей опреде­ ляется так же, как и для асинхронных, по выражению

Р = КпРп,

где /Г„ — коэффициент использования; Рн — номинальная мощность двигателей.

Для асинхронных двигателей реактивная нагрузка

<?а.д = # и Л П £ ф ,

где tg cp соответствует cos ф, характерному для группы потребителей.

Для синхронных двигателей определяется не реактив­ ная нагрузка, а максимальная реактивная мощность, которую СД может развить,

и т]н соответствуют номинальным значениям.

Со снижением номинального напряжения СД на 5% при уменьшении его загрузки активной мощностью до 0,7 его номинальная реактивная мощность увеличивается

= 1,2 -7- 1,3. При дальнейшем повышении напряжения до 10% номинальная реактивная мощность СД не повы­ шается, а снижается.

Точные значения коэффициентов а м в зависимости от напряжения и загрузки активной мощностью, а также значения постоянных коэффициентов Dx и D2 могут быть определены по данным ВНИИЭ.

Потери активной мощности на генерацию реактивной мощности Q синхронными двигателями, часть реактивной

408

мощности которых Q№ уже использована другими потре­ бителями,

синхронных двигателя (один резервный) мощностью 1 250 кВт. Относительное напряжение на выводах двигателей 0,95, коэффи­ циент загрузки активной мощности 0,7 и а м — 1,4.

QM= 3 • 1,4 • 0,642 = 2,7 Мвар.

2. Потери активной мощности на генерацию реактивной мощ­ ности [по выражению (11-3)1:

при 1 000 об/мин

APt = 10,5 ■2,7 + - ДО • 2,72 = 69 кВт; при 500 об/мин

т. е. при 500 об/мин расход активной мощности на генерацию мак­ симальной реактивной мощности на 30% выше по сравнению с син­ хронными двигателями 1 000 об/мин.

Использование синхронных двигателей только для компенсации допускается, в виде исключения, по специальному разрешению энергосистемы, так как удельные потери активной мощности на 1 квар полу­ чаются весьма высокими. Действительно, синхронные двигатели при переходе в режим синхронных компенса­ торов, т. е. для выработки только реактивной мощности, за счет размагничивающей реакции якоря не могут выдать свою номинальную мощность в киловольт-амперах в виде чисто реактивной. Предельная реактивная мощность СД составляет только 0,6—0,8 полной мощности в киловольтамперах в зависимости от конструкции машины.

409

Например, у рассмотренного в примере 11-1 синхрон­ ного двигателя мощностью 1 250 кВт, 1 000 об/мин с номи­ нальным коэффициентом мощности 0,9 и к. п. д. 0,944 при полной активной нагрузке удельные потери активной мощности в нормальном режиме равны 22,5 Вт на 1 квар вырабатываемой реактивной мощности, которые обуслов­ лены только повышенным током возбуждения ротора. При переходе в режим синхронного компенсатора этот двигатель сможет вырабатывать только около 900 квар реактивной мощности, при полных потерях около 75 кВт, или 85 Вт/квар, что явно неэкономично. Подобное исполь­ зование СД может быть допущено как вынужденная мера на период максимума реактивных нагрузок при дефи­ ците-реактивной мощности в системе.

Если предприятие питается от близлежащей электро­ станции, в особенности при питании генераторным напря­ жением, необходимо проверить, какую реактивную мощ­ ность можно получить от генераторов. В этом случае затраты на компенсацию будут определяться только сто­ имостью дополнительных потерь в генераторе на генера­ цию реактивной мощности по выражению (11-4). При этом должна быть учтена предварительная нагрузка генерато­ ров реактивной мощностью (?др, получаемой другими потребителями, а также потери в сети при передаче реак­ тивной мощности предприятию.

Таблица 11-1

410