Regulatoare Automate pentru Compensarea Puterii Reactive

În cadrul sistemului energetic consumul de putere reactivă este determinat de: receptoarele electrice şi pierderile din liniile şi transformatoarele electrice. Receptoarele care consumă energie reactivă într-o instalaţie industrială sunt: tranformatoarele electrice, motoarele electrice asincrone cuptoarele cu inducţie, cuptoarele electrice cu arc, echipamentele electronice de putere (invertoare, redresoare, convertoare).

Motoarele electrice consumă energie reactivă din cauza factorului de putere redus şi funcţionării la altă sarcină decât cea nominală (redusă sau în gol)

Consumul de putere reactivă afectează sistemul energetic (producere, transport, distribuţie şi utilizare) prin: creşterea pierderilor de putere activă şi reactivă la producerea şi transportul energiei electrice, creşterea pierderilor de tensiune, creşterea curentului permanent de scurtcircuit, cheltuiele cu plata energiei reactive.

Mărimea care caracterizează consumul de putere reactivă este factorul de putere, cos care se defineşte, într-un circuit de curent alternativ, ca raportul dintre puterea activă P şi puterea aparentă S. ( este unghiul dintre tensiune şi curent)

P P

cos = K = =

S P2 + S2

În practică se calculează valoarea medie ponderată, pe un anumit interval de timp (o lună, trei luni, un an, etc.), a factorului de putere, astfel:

W

cos =

W2 + Wr2

t

În care: W = Pdt este energia activă, W.h sau kW.h

0

t

Wr = Qdt este energia reactivă, VAR.h sau KVAR.h

0

Valoarea factorului de putere pe care trebuie să o realizeze un consumator se numeşte factor de putere neutral şi are valoarea cos = 0,93. O valoare scăzută a factorului de putere determină un consum ridicat de energie reactivă şi efecte defavorabile asupra întregului proces e producere, transport, distribuţie şi utilizare a energiei electrice.

Valoarea factorului de putere cu care funcţionează centralele şi reţelele electrice depinde de valoarea factorului de putere al instalaţiilor de utilizare alimentate din aceste reţele. Din acest motiv utilizatorul trebuie sa aleagă măsuri tehnice sau organizatorice pentru îmbunătăţirea factorului de putere, urmărindu-se prin aceasta reducerea consumului de putere reactivă şi deformantă.

Efectele scăderii factorului de putere:

- creşterea pierderilor de putere în rezistenţa conductoarelor instalaţiilor de producere,

transport, şi distribuţie a energiei electrice. Pierderile de energie totale sunt:

R t

W = ( P2 +Q2) dt

U2 0

- necesitatea supradimensionării instalaţiilor. De exemplu pentru cos = 0,7 (valoarea uzuală pentru instalaţiile industriale) instalaţiile trebuie să fie supradimensionate cu peste 40% faţă de cazul când cos = 0,93.

- reducerea posibilităţilor de încărcare cu putere activă a instalaţiilor

- creşterea căderilor de tensiune în instalaţiile de transport şi distribuţie (în linii electrice şi în transformatoare)

R X

U = P + Q

U U

Se poate arăta că pentru valori ale factorului de putere mai mici de 0,7 – 0,8 căderile de tensiune

inductive depăşesc căderile de tensiune ohmice, aceste căderi de tensiune neputând fi micşorate prin

alte metode decât prin reducerea puterii reactive (deci creşterea factorului de putere).

- creşterea curentului permanent de scurtcircuit

- cheltuiele anuale ridicate datorate consumurilor de energie reactivă.

În continuare vom prezenta compensarea factorului de putere cu baterii de condensatoare comandate de regulatoare automate.