Dispositif de compensation de puissance réactive. Pourquoi la compensation de puissance réactive est-elle nécessaire et comment est-elle mise en œuvre ?

30.10.2023

Sélection d'un appareil CPL

Les appareils KRM sont sélectionnés en fonction des caractéristiques techniques suivantes :

puissance nominale ;
Tension nominale;
courant nominal ;
nombre d'étages connectés ;
la nécessité de se protéger des phénomènes de résonance à l'aide de réacteurs.

La puissance requise est obtenue par pas de 25 et 50 kvar, et le nombre de pas ne doit pas dépasser le nombre de sorties du contrôleur installées dans l'installation PFC, puisqu'un pas peut être connecté à chaque sortie.

Le nombre de sorties du contrôleur est indiqué par un nombre, par exemple, RVC6 (ABB) a 6 sorties.

S'il est nécessaire de se protéger contre les phénomènes de résonance, l'utilisation de selfs de protection (inductances triphasées) est nécessaire. Dans ce cas, il convient de sélectionner des installations, par exemple de type MNS MCR et LK ACUL (ABB).

Exemple de sélection d'appareils KRM

Vous trouverez ci-dessous un exemple de sélection de périphériques CPL pour le réseau illustré à la Fig. 2.

Les caractéristiques techniques des appareils composant le réseau sont les suivantes :

Source de courant:

Tension nominale 10 kV ;
Fréquence 50 Hz ;
Facteur de puissance cosϕ = 0,75 ;

Transformateurs 1, 2 :

Tension nominale de l'enroulement primaire 10 kV ;
Tension nominale de l'enroulement secondaire 400 V ;
Puissance nominale S = 800 kVA ;

Les données sur les câbles et les charges connectés via des tableaux de distribution secondaires sont présentées dans le tableau 1. Tableau 1

Sélection d'un emplacement pour installer le périphérique KRM

Les jeux de barres de distribution principaux sont considérés comme l'emplacement d'installation des dispositifs PFC, comme le montre la Fig. 3.

1. Nous déterminons la puissance requise des appareils à l'aide de la formule :

2. La puissance active totale des charges recevant l'énergie de chacun des deux transformateurs sera déterminée par la formule :

En remplaçant les valeurs du tableau 1, nous obtenons :

3. Déterminez le cosφ moyen pondéré du premier transformateur à l'aide de la formule :

4. Déterminez le cosφ moyen pondéré du deuxième transformateur à l'aide de la formule :

5. Déterminons le coefficient Kc à l'aide du tableau 2, en tenant compte du fait que le cosφ 2 requis = 0,95.

pour le premier appareil KRM Kc1 = 0,474 ;
pour le deuxième appareil KRM Ks2 = 0,526.

6. Connaissant Kc et P pour chaque transformateur, nous déterminons la puissance requise des appareils PFC :

pour le premier transformateur :

pour le deuxième transformateur :

Calcul de la puissance du dispositif PFC en fonction du bilan de puissance

7. Déterminons la puissance du dispositif PFC à l'aide de la formule [L5. p.229]. pour le premier transformateur :

pour le deuxième transformateur :

tanϕ1 – tangente réelle de l'angle avant d'appliquer l'installation KRM ;

tanϕ2 – tangente requise de l'angle ;

8. Déterminez tanϕ1 et tanϕ2 connaissant cosϕ1 et cosϕ2 :

pour le premier transformateur tgϕ1 :

pour le premier et le deuxième transformateur tgϕ2 :

pour le deuxième transformateur tgϕ1 :

Comme le montrent les deux options de calcul de la puissance de l'appareillage, les valeurs de la puissance requise sont pratiquement les mêmes. C'est à vous de décider laquelle des options permettant de choisir la puissance du périphérique PFC à utiliser. Je prends la puissance du dispositif PFC selon l'option avec détermination du coefficient Ks selon le tableau 2.

En conséquence, la puissance requise acceptée pour le dispositif PFC est de 270 et 300 kvar.

9. Calculez le courant nominal du dispositif PFC pour le premier transformateur :

10. Calculons le courant nominal du dispositif PFC pour le deuxième transformateur :

Protection UKRM

Lors du choix des disjoncteurs pour protéger l'appareillage de commutation, vous devez être guidé par le PUE 7e édition, clause 5.6.15. Selon lequel, les dispositifs et les pièces conductrices de courant dans le circuit d'une batterie de condensateurs doivent permettre le passage à long terme d'un courant s'élevant à 130 % du courant nominal de la batterie.

Nous déterminons le réglage de la protection contre les surcharges :

pour UKRM1 : 390*1,3 = 507 A ;
pour UKRM2 : 434*1,3 = 564 A

Le réglage de la protection contre les courts-circuits doit être insensible au courant d'appel. Le réglage est de 10 x In.

Nous déterminons le réglage de la protection contre les courts-circuits :

pour UKRM1 : 390 x 10 = 3 900 A ;
pour UKRM2 : 434 x 10 = 4340 A

Vérification de l'installation du KRM pour l'absence de résonance

Dans cet exemple, l'installation PFC n'a pas été vérifiée pour l'absence de résonance, du fait de l'absence de charge non linéaire, ainsi que pour l'absence de distorsions significatives dans le réseau 10 kV.

Si vous avez une charge non linéaire prédominante, vous devez vérifier l'UKRM pour l'absence de résonance, ainsi qu'effectuer un calcul de la qualité de l'énergie électrique après avoir installé l'UKRM et chargé les batteries de condensateurs statiques (SCB).

Pour faciliter les calculs de choix d'un dispositif de compensation de puissance réactive, je joins à cet article une archive avec toute la littérature technique que j'ai utilisée lors du choix de l'UKRM.

Littérature:

1. Règles de construction des installations électriques (PUE). Septième édition. 2008
2. Un manuel sur les installations électriques d'ABB. 2007
3. Manuel sur la compensation de puissance réactive de RTR-Energia.
4. Edition n°21. Guide de compensation de puissance réactive prenant en compte l'influence des harmoniques de Schneider Electric. 2008
5. B. Yu. Lipkin. Alimentation électrique des entreprises et installations industrielles, 1990

Les équipements électriques consomment de l'énergie pendant leur fonctionnement. Dans ce cas, la puissance totale se compose de deux composantes : active et réactive. La puissance réactive n'effectue pas de travail utile, mais introduit des pertes supplémentaires dans le circuit. Ils s'efforcent donc de la réduire, pour laquelle ils trouvent diverses solutions techniques pour compenser la puissance réactive dans les réseaux électriques. Dans cet article, nous verrons de quoi il s'agit et pourquoi un dispositif de compensation est nécessaire.

Définition

La puissance électrique totale est constituée d’énergie active et réactive :

Ici Q est réactif, P est actif.

La puissance réactive se produit dans les champs magnétiques et électriques caractéristiques des charges inductives et capacitives lorsqu'elles fonctionnent sur des circuits à courant alternatif. Lorsqu'une charge active fonctionne, les phases de tension et de courant sont les mêmes et coïncident. Lorsqu'une charge inductive est connectée, la tension est en retard sur le courant et lorsqu'une charge capacitive est connectée, elle est en avance.

Le cosinus de l’angle de décalage entre ces phases est appelé facteur de puissance.

cosФ=P/S

P=S*cosФ

Le cosinus de l'angle est toujours inférieur à un, donc la puissance active est toujours inférieure à la puissance totale. Le courant réactif circule dans le sens opposé par rapport au courant actif et empêche son passage. Puisque les fils transportent un courant à pleine charge :

Lors du développement de projets de lignes de transport d’électricité, il est nécessaire de prendre en compte la consommation d’énergie active et réactive. S'il y en a trop, il faudra alors augmenter la section des lignes, ce qui entraîne des coûts supplémentaires. C'est pourquoi ils le combattent. La compensation de puissance réactive réduit la charge sur les réseaux et permet aux entreprises industrielles d'économiser de l'énergie.

Où est-il important de considérer le cosinus Phi

Voyons où et quand une compensation de puissance réactive est nécessaire. Pour ce faire, vous devez analyser ses sources.

Voici un exemple de charge réactive de base :

moteurs électriques, collecteurs et asynchrones, surtout si en mode de fonctionnement sa charge est faible pour un moteur particulier ;
actionneurs électromécaniques (solénoïdes, vannes, électro-aimants) ;
appareils de commutation électromagnétiques;
transformateurs, surtout à vide.

Le graphique montre l'évolution du coût du moteur électrique lorsque la charge change.

La base de l'équipement électrique de la plupart des entreprises industrielles est un entraînement électrique. D'où la consommation élevée de puissance réactive. Les consommateurs privés ne paient pas pour sa consommation, mais les entreprises le font. Cela entraîne des coûts supplémentaires, allant de 10 à 30 % ou plus de la facture énergétique totale.

Types de compensateurs et leur principe de fonctionnement

Afin de réduire le réactif, des dispositifs de compensation de puissance réactive, appelés dispositifs de compensation de puissance réactive, sont utilisés. UKRM. Dans la pratique, les éléments suivants sont le plus souvent utilisés comme compensateur de puissance :

batteries de condensateurs;
moteurs synchrones.

Étant donné que la quantité de puissance réactive peut changer avec le temps, cela signifie que les compensateurs peuvent être :

Non réglementé - généralement une batterie de condensateurs sans possibilité de déconnecter des condensateurs individuels pour modifier la capacité.
Automatique – les niveaux de compensation changent en fonction de l’état du réseau.
Dynamique - compense lorsque la charge change rapidement de caractère.

Le circuit utilise, en fonction de la quantité d'énergie réactive, d'un à un groupe complet de condensateurs, qui peuvent être introduits et retirés du circuit. Le contrôle peut alors être :

manuel (disjoncteurs);
semi-automatique (postes à boutons-poussoirs avec contacteurs);
incontrôlés, ils sont alors connectés directement à la charge, allumés et éteints avec elle.

Les batteries de condensateurs peuvent être installées à la fois dans les sous-stations et directement à proximité des consommateurs, puis l'appareil est connecté à leurs câbles ou bus d'alimentation. Dans ce dernier cas, ils sont généralement calculés pour la compensation individuelle du réactif d'un moteur ou d'un autre appareil spécifique - que l'on trouve souvent sur les équipements des réseaux électriques 0,4 kV.

La compensation centralisée s'effectue soit en limite de section d'équilibre des réseaux, soit au poste, et peut être réalisée dans les réseaux haute tension 110 kV. C'est bien car cela décharge les lignes à haute tension, mais le mauvais c'est que les lignes à 0,4 kV et le transformateur lui-même ne sont pas déchargés. Cette méthode est moins chère que les autres. Dans ce cas, il est possible de décharger centralement le côté bas de 0,4 kV, puis l'UKRM est connecté aux jeux de barres auxquels l'enroulement secondaire du transformateur est connecté et, par conséquent, il est également déchargé.

Il peut également y avoir une option de rémunération collective. Il s'agit d'un type intermédiaire entre centralisé et individuel.

Une autre solution est la compensation avec des moteurs synchrones, qui peuvent compenser la puissance réactive. Apparaît lorsque le moteur tourne en mode surexcitation. Cette solution est utilisée dans les réseaux de 6 kV et 10 kV, et se retrouve également jusqu'à 1000V. L'avantage de cette méthode par rapport à l'installation de batteries de condensateurs est la possibilité d'utiliser un compensateur pour effectuer un travail utile (compresseurs et pompes puissants en rotation, par exemple).

Le graphique montre la caractéristique en forme de U d'un moteur synchrone, qui reflète la dépendance du courant statorique sur le courant de champ. En dessous, vous pouvez voir à quoi est égal le cosinus phi. Lorsqu'il est supérieur à zéro, le moteur est de nature capacitive, et lorsque le cosinus est inférieur à zéro, la charge est capacitive et compense la puissance réactive du reste des consommateurs inductifs.

Conclusion

Résumons en listant les principaux points concernant la compensation d’énergie réactive :

Objectif – déchargement des lignes électriques et des réseaux électriques des entreprises. Le dispositif peut comprendre des selfs anti-résonance pour réduire le niveau.
Les particuliers ne paient pas les factures, mais les entreprises le font.
Le compensateur comprend des batteries de condensateurs ou des machines synchrones sont utilisées aux mêmes fins.

Matériaux

En utilisant l’électricité, nous utilisons de l’énergie active et réactive. Seule l’énergie active peut être bénéfique ; elle se transforme toujours en bienfaits dont les gens ont besoin. L'énergie réactive est retenue dans les réseaux et participe à la création de champs électromagnétiques. De tels processus peuvent être observés dans les transformateurs, les moteurs électriques et d’autres types d’équipements courants. L'énergie non utilisée ne disparaît pas sans laisser de trace ; elle crée une charge supplémentaire sur l'ensemble du réseau, provoquant ainsi des pertes d'énergie active. En conséquence, l'utilisateur subit des pertes doubles qui auraient pu être évitées grâce à un régulateur et un compensateur de puissance réactive.

Les pertes dans les réseaux se produisent pour diverses raisons, mais le principal problème est l'énergie réactive dans les réseaux conducteurs. La compensation de la puissance réactive pour les propriétaires d'entreprises et les représentants du logement et des services communaux doit être réalisée par l'installation de régulateurs de puissance réactive, car la consommation d'énergie dans les installations à grande échelle atteint le niveau maximum.

Assortiment de la société "RUSELT"

La société RUSELT développe et fabrique des produits certifiés répondant aux normes européennes de qualité et de fiabilité. TU 3114-017-55978767-09 sert de confirmation de notre compétence et de notre responsabilité. La société présente les modèles ukrm :

KRM-0.4 – utilisé pour le contrôle automatique et manuel de la puissance (de 20 à 1 000 kVar) ;
KRM-F – remplit la fonction de compensation et de filtration (de 20 à 1000 kVar) ;
KRM-MINI (KRM-M) – applicable aux réseaux, ont un type contrôlé (20, 30, 40 kVar).

Pourquoi utilise-t-on des compensateurs ?

L'utilisation de compensateurs et de régulateurs de puissance réactive présente de nombreux avantages :

réduire les coûts énergétiques jusqu'à trente pour cent ;
prolonger la durée de vie du transformateur et d'autres équipements spéciaux, maintenir l'intégrité de l'équipement ;
réduction de la charge électrique dans les réseaux et les câbles de connexion ;
prolonger la durée de vie des équipements de commutation ;
exclusion des amendes et autres sanctions des agences gouvernementales ;
réduisant les risques d’interférences dans les réseaux.

Le fabricant "RUSELT" utilise des technologies d'équipement modernes pour économiser les ressources énergétiques. Nous nous efforçons de satisfaire les demandes des consommateurs, c'est pourquoi nous élargissons et améliorons la gamme de produits.

La publicité intrusive sur Internet et même sur les chaînes de télévision d'État via un téléboutique propose constamment à la population un moyen d'économiser de l'électricité sous la forme de « nouveaux produits » de l'industrie électronique. Les retraités bénéficient d'une réduction de 50 % sur le coût total.

« Saving Box » est le nom de l'un des appareils proposés. Ils ont déjà été évoqués dans l'article. Il est temps de poursuivre le sujet en utilisant l'exemple d'un modèle spécifique, en expliquant plus en détail :

qu'est-ce que la réactance ;

comment la puissance active et réactive est créée ;

comment s'effectue la compensation de puissance réactive ;

sur quelle base fonctionnent les compensateurs de puissance réactive et les dispositifs d'économie d'énergie.

Les personnes qui achètent un tel appareil reçoivent un colis par la poste avec une belle boîte. À l'intérieur se trouve un élégant boîtier en plastique avec deux LED sur la face avant et une fiche pour l'installation dans une prise à l'arrière.

Un appareil miracle pour économiser l'énergie (cliquez sur l'image pour l'agrandir) :

La photographie ci-jointe montre les caractéristiques déclarées par le constructeur : 15 000 W à une tension réseau de 90 à 250 V. Évaluons-les du point de vue d'un électricien en exercice à l'aide des formules données sous les images.

À la tension spécifiée la plus basse, un tel appareil doit faire passer un courant de 166,67 A à travers lui-même et à 250 V - 60 A. Comparons les calculs obtenus avec les charges des machines à souder à tension alternative.

Le courant de soudage pour les électrodes en acier d’un diamètre de 5 mm est de 150÷220 ampères, et pour une épaisseur de 1,6 mm, 35÷60 A suffisent. Ces recommandations peuvent être trouvées dans l’ouvrage de référence de tout soudeur électrique.

N'oubliez pas le poids et les dimensions d'une machine à souder qui soude avec des électrodes de 5 mm. Comparez-les à une boîte en plastique de la taille d’un chargeur de téléphone portable. Pensez à la raison pour laquelle les électrodes d'acier de 5 mm fondent à partir d'un courant de 150 A, mais les contacts de fiche de cet « appareil » et tout le câblage de l'appartement restent intacts ?

Pour comprendre la raison de cet écart, j'ai dû ouvrir le boîtier, montrant « l'intérieur » de l'électronique. En plus de la carte d'éclairage des LED et du fusible, il existe une autre boîte en plastique pour les accessoires.

Attention! Ce système ne dispose pas de dispositif permettant d'économiser de l'énergie ou de la compenser.

Est-ce vraiment un canular ? Essayons de le comprendre en utilisant les bases de l'électrotechnique et les compensateurs de puissance industriels existants fonctionnant dans les entreprises énergétiques.

Principes d'alimentation électrique

Considérons un schéma typique pour connecter les consommateurs d'électricité à un générateur de tension alternative, comme un petit analogue du réseau d'alimentation électrique d'un appartement. Pour plus de clarté, ses caractéristiques d'inductance, de capacité et de charge active sont indiquées, et. Nous supposerons qu’ils fonctionnent en régime permanent lorsqu’un courant de même intensité I traverse tout le circuit.

Schéma électrique (cliquez sur l'image pour l'agrandir) :

Ici, l'énergie du générateur de tension U sera distribuée par ses composants en :

enroulement d'inductance UL ;

plaques de condensateur UC ;

résistance active de l’élément chauffant UR.

Si nous représentons les grandeurs considérées sous forme vectorielle et effectuons leur addition géométrique dans le système de coordonnées polaires, nous obtenons un triangle de tension ordinaire dans lequel l'amplitude de la composante active UR coïncide en direction avec le vecteur courant.

UX est formé en ajoutant les chutes de tension aux bornes de l'enroulement d'inductance UL et des plaques de condensateur UC. De plus, cette action tient compte de leur orientation.

En conséquence, il s'est avéré que le vecteur de tension du générateur U s'écarte de la direction du courant I d'un angle φ.

Veuillez noter encore une fois que le courant dans le circuit I ne change pas, il est le même dans toutes les sections. Par conséquent, nous divisons les composantes du triangle de tension par la valeur I. Sur la base de la loi d’Ohm, nous obtenons un triangle de résistance.

La résistance totale de l'inductance XL et de la capacité XC est généralement appelée « réactance » X. La résistance totale de notre circuit Z appliquée aux bornes du générateur est constituée de la somme de la résistance active de l'élément chauffant R et de la valeur réactive X.

Effectuons une autre action : multiplier les vecteurs du triangle de tension par I. À la suite des transformations, un triangle de puissance se forme. Actif et il crée la pleine valeur appliquée. L'énergie totale fournie par le générateur S est dépensée en composants actifs P et réactifs Q.

La partie active est consommée par les consommateurs, et la partie réactive est libérée lors des transformations magnétiques et électriques. Les puissances capacitives et inductives ne sont pas utilisées par les consommateurs, mais chargent les conducteurs avec des générateurs.

Attention! Dans les 3 triangles rectangles, les proportions entre les côtés sont conservées et l'angle φ ne change pas.

Nous allons maintenant comprendre comment l'énergie réactive se manifeste et pourquoi les compteurs domestiques n'en ont pas tenu compte.

Qu’est-ce que la compensation de puissance réactive dans l’industrie ?

Dans le secteur énergétique du pays, et plus précisément des pays de tout le continent, un grand nombre de générateurs sont engagés dans la production d'électricité. Parmi eux se trouvent à la fois des conceptions simples faites maison par des artisans enthousiastes et les installations industrielles les plus puissantes de centrales hydroélectriques et de centrales nucléaires.

Toute leur énergie est résumée, transformée et distribuée au consommateur final via des technologies sophistiquées et des moyens de transport sur de grandes distances. Avec cette méthode de transmission, le courant électrique traverse un grand nombre d'inductances sous forme d'enroulements de transformateurs/autotransformateurs, de réacteurs, de suppresseurs et d'autres dispositifs qui créent une charge inductive.

Les fils aériens, et notamment les câbles, créent une composante capacitive dans le circuit. Sa valeur est ajoutée par diverses unités de condensateurs. Le métal des fils traversés par le courant a une résistance active.

Ainsi, le système énergétique le plus complexe peut être simplifié au circuit que nous avons considéré à partir d'un générateur, d'une inductance, d'une charge active et d'une capacité. Seulement, il reste encore à le combiner en trois phases.

La tâche du secteur énergétique est de fournir aux consommateurs une électricité de haute qualité. Par rapport à l'objet final, cela signifie fournir de l'électricité au panneau d'entrée avec une tension de 220/380 V, une fréquence de 50 Hz avec l'absence d'interférences et de composants réactifs. Tous les écarts de ces valeurs sont limités par les exigences de GOST.

Dans ce cas, le consommateur n'est pas intéressé par la composante réactive Q, qui crée des pertes supplémentaires, mais par la réception de la puissance active P, qui effectue un travail utile. Pour caractériser la qualité de l'électricité, le rapport sans dimension P à l'énergie appliquée S est utilisé, pour lequel le cosinus de l'angle φ est utilisé. La puissance active P est prise en compte par tous les compteurs électriques domestiques.

Les dispositifs de compensation de puissance électrique normalisent la distribution de l'électricité entre les consommateurs et réduisent les composants réactifs à la normale. Dans le même temps, un « alignement » des sinusoïdes de phase est également effectué, dans lequel les interférences de fréquence sont supprimées, les conséquences des processus transitoires lors des circuits de commutation sont lissées et la fréquence est normalisée.

Des compensateurs de puissance réactive industriels sont installés après les entrées des postes de transformation devant les appareils de distribution : par eux passe toute la puissance de l'installation électrique. À titre d'exemple, voir un fragment d'un schéma électrique unifilaire d'une sous-station dans un réseau de 10 kV, où le compensateur reçoit des courants de l'AT et ce n'est qu'après traitement qu'il fait circuler l'électricité davantage, ainsi que la charge sur les sources d'énergie et la connexion. les fils sont réduits.

Revenons un instant sur le dispositif Saving Box et posons la question : comment peut-il compenser la puissance lorsqu'il est situé dans la prise finale, et non à l'entrée de l'appartement devant le compteur ?

Regardez la photo à quel point les joints de dilatation industriels sont impressionnants. Ils peuvent être créés et fonctionner sur différentes bases d’éléments. Leurs fonctions :

régulation en douceur de la composante réactive avec déchargement à grande vitesse des équipements des flux d'énergie et réduction des pertes d'énergie ;

stabilisation de la tension ;

augmentant la stabilité dynamique et statistique du circuit.

L'accomplissement de ces tâches garantit une alimentation électrique fiable et réduit les coûts de conception des conducteurs de courant en normalisant les conditions de température.

Qu'est-ce que la compensation de puissance réactive dans un appartement ?

Les appareils électriques du réseau électrique domestique ont également des résistances inductives, capacitives et actives. Pour eux, toutes les relations des triangles évoquées ci-dessus, dans lesquelles des composants réactifs sont présents, sont valables.

Il faut juste comprendre qu'ils se créent lorsqu'un courant (compté au compteur, d'ailleurs) traverse une charge déjà connectée au réseau. Les tensions inductives et capacitives générées créent des composants de puissance réactifs correspondants dans le même appartement et chargent en outre le câblage électrique.

Leur valeur n'est pas prise en compte par l'ancien compteur à induction. Mais les modèles comptables statiques individuels sont capables de l’enregistrer. Cela vous permet d'analyser plus précisément la situation des charges de courant et les effets thermiques sur l'isolation lors du fonctionnement d'un grand nombre de moteurs électriques. La tension capacitive créée par les appareils électroménagers est très faible, tout comme son énergie réactive, et les compteurs ne l'indiquent souvent pas.

La compensation de la composante réactive consiste dans ce cas à connecter des unités de condensateurs qui « amortissent » la puissance inductive. Ils doivent être connectés uniquement au bon moment pendant une certaine période et disposer de leurs propres contacts de commutation.

De tels compensateurs de puissance réactive ont des dimensions importantes et sont plus adaptés à des fins de production ; ils fonctionnent souvent avec un kit d'automatisation. Ils ne réduisent en aucun cas la consommation d’énergie active et ne peuvent pas réduire les factures d’électricité.

Conclusion

Les capacités et caractéristiques techniques de « Saving Box » déclarées par le fabricant ne correspondent pas à la réalité et sont utilisées à des fins publicitaires basées sur la tromperie.

Il est grand temps que la Société de protection des droits des consommateurs et les forces de l'ordre prennent des mesures pour mettre un terme aux ventes de produits de mauvaise qualité dans le pays, au moins par le biais des canaux d'information gouvernementaux.

Les appartements et les maisons privées disposent d'un compteur électrique, qui est utilisé pour calculer les paiements pour l'énergie consommée. On pense simplement que seul son composant actif est utilisé dans la vie quotidienne, même si ce n'est pas tout à fait vrai. Les maisons modernes regorgent d'appareils dont les circuits contiennent des éléments déphaseurs. Cependant, la puissance réactive consommée par les appareils électroménagers est incomparablement inférieure à celle des entreprises industrielles, elle est donc traditionnellement négligée lors du calcul des paiements.

Charge inductive et capacitive

Si vous prenez un appareil de chauffage ou une ampoule ordinaire, alors la puissance indiquée dans l'inscription correspondante sur l'ampoule ou la plaque signalétique correspondra au produit du courant traversant cet appareil et de la tension du réseau (pour nous c'est 220 Volts). La situation change si l'appareil contient un transformateur, d'autres éléments contenant des condensateurs. Ces pièces ont des propriétés particulières : le graphique du courant qui y circule est en retard ou avance par rapport à la sinusoïde de la tension d'alimentation - en d'autres termes, un déphasage se produit. Une charge capacitive idéale décale le vecteur de -90 degrés et une charge inductive décale le vecteur de +90 degrés. Dans ce cas, la puissance n'est pas seulement le résultat du produit du courant et de la tension ; un certain facteur de correction est ajouté. A quoi cela conduit-il ?

Reflet géométrique du processus

Depuis le cours de géométrie de l'école, tout le monde sait que l'hypoténuse est plus longue que n'importe laquelle des jambes d'un triangle rectangle. Si les puissances active, réactive et apparente forment ses côtés, alors les courants consommés par la bobine et le condensateur seront perpendiculaires au composant résistif, mais avec des directions dans des directions opposées. Lors de l'ajout (ou, si vous préférez, de la soustraction, elles sont de signes opposés) de quantités, le vecteur total, c'est-à-dire la puissance réactive totale, en fonction du caractère de la charge qui prédomine dans le circuit, sera dirigé vers le haut ou vers le bas. Par sa direction, on peut juger quel caractère de la charge prédomine.

La puissance réactive, lorsqu'elle est ajoutée vectoriellement au composant actif, donnera la totalité de la puissance consommée. Il est représenté graphiquement comme l’hypoténuse du triangle des puissances. Plus cette ligne est plate par rapport à l’axe des x, mieux c’est.

Cosinus phi

Théorie et pratique

Tous les calculs théoriques ont d’autant plus de valeur qu’ils sont applicables dans la pratique. Le tableau dans toute entreprise industrielle développée est le suivant : la majeure partie de l'électricité est consommée par des moteurs (synchrones, asynchrones, monophasés, triphasés) et d'autres machines. Mais il existe aussi des transformateurs. La conclusion est simple : dans les conditions réelles de production, la puissance réactive inductive prédomine. Il convient de noter que les entreprises n'installent pas un compteur d'électricité, comme dans les maisons et les appartements, mais deux, dont l'un est actif et l'autre - il est facile de deviner lequel. Et les autorités compétentes infligent des amendes impitoyables pour consommation excessive d'énergie « conduite » en vain par les lignes électriques, de sorte que l'administration est d'une importance vitale dans le calcul de la puissance réactive et dans la prise de mesures pour la réduire. Il est clair qu’il est impossible de résoudre ce problème sans capacité électrique.

Rémunération selon la théorie

Le calcul se fait à l'aide de la formule :

C = 1 / (2πFX), où X est la réactance totale de tous les appareils connectés au réseau ; F - fréquence de la tension d'alimentation (nous avons 50 Hz) ;

Il semble que quoi de plus simple ? Multipliez « X » et « pi » par 50 et divisez. Cependant, tout est un peu plus compliqué.

Et en pratique ?

La formule n’est pas compliquée, mais définir et calculer X n’est pas si simple. Pour ce faire, il faut prendre toutes les données sur les appareils, connaître leur réactance, et sous forme vectorielle, et puis... En fait, personne ne le fait, sauf les étudiants en laboratoire.

La puissance réactive peut être déterminée d'une autre manière, en utilisant un appareil spécial - un phasemètre, indiquant le cosinus phi, ou en comparant les lectures d'un wattmètre, d'un ampèremètre et d'un voltmètre.

La question est compliquée par le fait que dans les conditions d'un processus de production réel, la valeur de charge change constamment, puisque certaines machines sont allumées pendant le fonctionnement, tandis que d'autres, au contraire, sont déconnectées du réseau, comme l'exigent les réglementations technologiques. . Des mesures continues de surveillance de la situation sont donc nécessaires. Pendant les quarts de nuit, l'éclairage est allumé en hiver, l'air des ateliers peut être chauffé et en été, il peut être refroidi. D'une manière ou d'une autre, la compensation de puissance réactive est réalisée sur la base de calculs théoriques avec une part importante de mesures pratiques du cos φ.

Connexion et déconnexion des condensateurs

Le moyen le plus simple et le plus évident de résoudre le problème consiste à placer un travailleur spécial à proximité du compteur de phase qui allumerait ou éteindrait le nombre requis de condensateurs, obtenant ainsi l'écart minimum de l'aiguille par rapport à l'unité. C'est ce qu'ils ont fait au début, mais la pratique a montré que le fameux facteur humain ne permet pas toujours d'obtenir l'effet souhaité. Dans tous les cas, la compensation de la puissance réactive, qui est le plus souvent de nature inductive, s'effectue en connectant une capacité électrique de taille appropriée, mais il est préférable de le faire en mode automatique, sinon un employé imprudent pourrait soumettre son entreprise à une lourde amende. Encore une fois, ce travail ne peut pas être qualifié de qualifié ; il se prête tout à fait à l'automatisation. Le circuit le plus simple comprend une paire d’électrons optiques composée d’un émetteur de lumière et d’un récepteur de lumière. La flèche a franchi la valeur minimale, ce qui signifie que vous devez ajouter de la capacité.

Automatisation et algorithmes intelligents

Actuellement, il existe des systèmes qui vous permettent de maintenir de manière fiable le cos φ dans la plage de 0,9 à 1. Étant donné que les condensateurs y sont connectés discrètement, il est impossible d'obtenir un résultat idéal, mais l'effet économique du compensateur automatique de puissance réactive reste en donne un très bon. Le fonctionnement de cet appareil repose sur des algorithmes intelligents qui assurent un fonctionnement immédiatement après la mise sous tension, le plus souvent même sans réglages supplémentaires. Les progrès technologiques en informatique permettent de réaliser une connexion uniforme de tous les étages des batteries de condensateurs afin d'éviter une défaillance prématurée d'un ou deux d'entre eux. Les temps de réponse sont également minimisés et des selfs supplémentaires réduisent l'ampleur de la chute de tension pendant les transitoires. Une centrale électrique moderne présente une disposition ergonomique appropriée, qui crée les conditions permettant à l'opérateur d'évaluer rapidement la situation et, en cas d'accident ou de panne, il recevra un signal d'alarme immédiat. Le prix d'un tel meuble est considérable, mais cela vaut la peine de le payer, cela apporte des avantages.

Dispositif compensateur

Un compensateur de facteur de puissance conventionnel est une armoire métallique de taille standard avec un panneau de surveillance et de commande sur le panneau avant, qui peut généralement être ouvert. Au bas se trouvent des ensembles de condensateurs (batteries). Cette disposition est due à une considération simple : les conteneurs électriques sont assez lourds, et il est tout à fait logique de s'efforcer de rendre la structure plus stable. Dans la partie supérieure, au niveau des yeux de l'opérateur, se trouvent les dispositifs de contrôle nécessaires, dont un indicateur de phase, avec lequel vous pouvez juger de la valeur du facteur de puissance. Il existe également diverses indications, notamment d'urgence, des commandes (marche et arrêt, passage en mode manuel, etc.). La comparaison des lectures des capteurs de mesure et l'élaboration d'actions de contrôle (connexion des condensateurs de la valeur requise) sont évaluées par un circuit basé sur un microprocesseur. Les actionneurs fonctionnent rapidement et silencieusement ; ils sont généralement construits sur de puissants thyristors.

Calcul approximatif des batteries de condensateurs

Dans les entreprises relativement petites, la puissance réactive d'un circuit peut être estimée approximativement par le nombre d'appareils connectés, en tenant compte de leurs caractéristiques de déphasage. Ainsi, un moteur électrique asynchrone ordinaire (le principal « travailleur acharné » des usines et des usines) avec une charge égale à la moitié de celui-ci a un cos égal à 0,73 et une lampe fluorescente - 0,5. Le paramètre de la machine à souder par résistance varie de 0,8 à 0,9, le four à arc fonctionne avec un cosinus φ égal à 0,8. Les tableaux, accessibles à presque tous les ingénieurs en chef de l'énergie, contiennent des informations sur presque tous les types d'équipements industriels, et l'installation préliminaire de la compensation de puissance réactive peut être effectuée à l'aide d'eux. Toutefois, ces données ne servent que de base à partir de laquelle des ajustements doivent être effectués en ajoutant ou en supprimant des batteries de condensateurs.

Dans tout le pays

On peut avoir l'impression que l'État a confié toutes les préoccupations concernant les paramètres des réseaux électriques et l'uniformité de leur charge aux usines, usines et autres entreprises industrielles. C'est faux. Le système énergétique du pays contrôle les déphasages à l'échelle nationale et régionale, dès la sortie de son produit spécial des centrales électriques. Une autre question est que la compensation de la composante réactive s'effectue non pas en connectant des batteries de condensateurs, mais par une autre méthode. Pour garantir la qualité de l'énergie fournie aux consommateurs, le courant de polarisation dans les enroulements du rotor est régulé, ce qui ne pose pas de gros problème dans les générateurs synchrones.