Работа пресс-ножниц НО-340 с точки зрения физических явлений в главном приводе

2.6 Енергозбереження

 

2.6.1 Компенсація реактивної потужності – один із засобів енергозбереження

 

На сучасному  етапі розвитку вітчизняної електроенергетики  необхідний форсований перехід до енергозбережувальних технологій і різних способів зниження втрат електричної енергії, що скорочує потребу в нових електростанціях і органічному паливі. Одним з основних питань, розв'язуваних як на стадії проектування, так і на стадії експлуатації систем промислового електропостачання, є питання про компенсацію реактивної потужності, що включає розрахунок і вибір компенсуючих пристроїв, їх регулювання і розміщення на території підприємства.

Нині час приріст  споживання реактивної потужності перевищує  приріст споживання активної потужності. (Бурхливий розвиток засобів освітлення, комп`ютерної техніки, частотних перетворювачів тощо). Для їхньої роботи потрібно створення змінного магнітного поля, для чого необхідний намагнічуючий реактивний струм. Тому в електричних мережах змінного струму, крім активної потужності P, необхідної для роботи електроспоживачів, відбувається передача ще й реактивної потужності Q. Якщо активна потужність генерується тільки електричними станціями, то реактивну можуть також виробляти синхронні компенсатори, синхронні двигуни і конденсаторні установки.

Донедавна основним нормативним  показником, який характеризував реактивну  потужність, був коефіцієнт потужності cosφ (cosφ = P/S; де P – активна потужність; S – повна потужність; φ - різниця  фаз напруги і струму). Але співвідношення P/S не дає чіткого уявлення про динаміку зміни реального значення реактивної потужності. Наприклад, при зміні cosφ з 0,95 до 0,94 реактивна потужність змінюється на 10%, а при зміні cosφ з 0,99 до 0,98 зміна реактивної потужності складе 42%. Тому зручніше користуватися й оперувати коефіцієнтом реактивної потужності К_РМ (К_РМ = tgφ = Q/P; де Q – реактивна потужність; P – активна потужність; φ – різниця фаз напруги і струму).

Основними споживачами  реактивної потужності на підприємствах  є: асинхронні двигуни – 60-65%, трансформатори – 20-25%, інші приймачі – 10%, але їхня частка зростає [15].

Вважається, що коли споживаний струм відстає від напруги  по фазі (індуктивний характер навантаження), то реактивна потужність має позитивне  значення (споживання реактивної потужності); якщо струм по фазі випереджає напругу (ємнісний характер навантаження), то реактивна потужність має негативне значення (генерація реактивної потужності в мережу, режим перекомпенсації).

Передача реактивної потужності по лініях електропередач і через трансформатори невигідна оскільки:

- при її передачі  виникають додаткові (теплові)  втрати активної потужності;

- завантаження реактивною  потужністю ЛЕП і кабелів знижує  їхню пропускну здатність. 

Тому реактивну потужність потрібно виробляти у місці її споживання чи, інакше кажучи, - компенсувати реактивну потужність.

2.6.2 Компенсуючі пристрої

 

Синхронні компенсатори (полегшений синхронний двигун). Можуть працювати в режимі генерування реактивної потужності (режим збудження компенсатора) і в режимі споживання реактивної потужності (недозбудження). Вони дорогі як при виробництві, так і при експлуатації.

Конденсатори (конденсаторні установки). Конденсаторні установки мають ряд переваг перед іншими компенсуючими пристроями:

- малі питомі втрати  активної потужності 0,005 кВт на 1 квар;

- відсутні обертові  частини; 

- простий монтаж і  експлуатація (не треба фундаменту);

- невисокі, порівняно  з іншими компенсаторами, капіталовкладення; 

- можливість підбирання будь-якої  необхідної потужності;

- можливість встановлення і підключення в будь-якій точці мережі;

- відсутність шуму під час роботи;

- невеликі затрати на експлуатацію.

Встановлення синхронних електродвигунів  значно знизує потреби підприємства в реактивній потужності [15]. Синхронна машина за рахунок регулювання струму збудження може здійснювати генерацію реактивної потужності в електричну мережу.

Максимальна величина реактивної потужності , яку може генерувати кожний з встановлених на підприємстві синхронних двигунів визначається за формулою

 

 квар,   (2.140)

 

де  - номінальна активна потужність двигуна, кВт;

- значення тангенса кута φ_ном , яке відповідає номінальному значенню  cosφ_ном.

- номінальний ККД двигуна; 

- найбільше допустиме перевантаження  синхронного двигуна за реактивною  потужністю, яка залежить від  типу двигуна, відносної напруги і коефіцієнта завантаження за активною потужністю (табл. 2.12).

Найбільша компенсуюча  здібність двигуна при даному навантаженні має місце при номінальному струмі збудження  .

 

Таблиця 2.12 - Середнє значення для синхронних двигунів серії СДН

Серія, номінальна напруга і частота обертання  двигуна	Напруга на зажимах	Коефіцієнт  завантаження
		0,9	0,8	0,7
СДН, 6 і 10 кВ, для  всіх частот обертання	0,95	1,31	1,39	1,45
	1,0	1,21	1,27	1,33
	1,05	1,06	1,12	1,17
СДН, 6 кВ:
600-1000 хв-1	1,1	0,89	0,94	0,96
375-500 хв-1	1,1	0,88	0,92	0,94
187-300 хв-1	1,1	0,86	0,88	0,9
100-167 хв-1	1,1	0,81	0,85	0,87

 

Величина повної номінальної потужності двигуна  визначається з виразу

 кВА,    (2.141)

  

де  , , - номінальні данні двигуна.

При відомих  значеннях λ та величина

  

  квар.     (2.142)

 

Для кожного СД визначається реактивна потужність, що не використовується

 

 квар.    (2.143)

 

В подальшому визначається невикористана реактивна потужність всіх працюючих на підприємстві синхронних двигунів.

Як показують  результати (2.143) розрахунків використання синхронних двигунів дає можливість не тільки значно скоротити споживання реактивної потужності з мережі, а ще й компенсувати споживання її другими електроприймачами.

 З результатів  отриманих у підрозділі 2.5 маємо:

• активна, реактивна і повна потужності електроприймачів по цеху

 

P = 956,87 кВт ;

Q = 911,82 квар;

                                          S=1321,74 кВА;

 

•  діючий  cosj  в цеху

 

cosφ= Р/S=956,87/1321,74=0,72 .       (2.144)

 

Бажаний коефіцієнт потужності cosj = 0,95. Згідно таблиці 2.13, коефіцієнт F = 0,64.

Таблиця 2.13 – Значення коефіцієнту F для розрахунку потужності компенсуючого пристрою

Отже, потужність , яку потрібно компенсувати складе

 

Q_К=P*F=956,87*0,64=612,39 квар.       (2.145)

 

З урахуванням компенсації від  одного синхронного двигуна отримуємо

 

ΔQ=Q_К- =612,39-114,09=498,3 квар,            (2.146)

 

де  ΔQ – зниження втрат реактивної потужності по цеху.

Розглядаючи проблему підвищення коефіцієнта потужності, неможливо виходити тільки з інтересів  підприємства, оскільки так інколи понадмірне підвищення коефіцієнту потужності на підприємстві приводить не до зниження, а до підвищення сумарних втрат в енергосистемі. Тому в усіх випадках використання компенсуючих пристроїв має виконуватись наступна умова: – зниження втрат реактивної потужності в  системі електропостачання внаслідок використання засобів компенсації має бути більше ніж втрати активної потужності в компенсуючому пристрої.

Тому, компенсація  реактивної потужності за рахунок роботи синхронного двигуна в режимі перезбудження є найдешевшим і ефективним засобом підвищення техніко-економічних показників електропостачання, який зменшує всі види втрат електроенергії, що і підтверджує доцільність модернізації синхронного привода гідравлічних ножиць у даному дипломному проекті .