2.2 Описание лабораторной установки

Схема электрическая соединений модели приведена на рисунке 2.4. Модель содержит следующие элементы: блок автоматического выключателя, блок трансформатора, блок активной нагрузки, блок индуктивной нагрузки, блок измерителя мощностей, коммутатор измерителя мощностей, блок мультиметров, блок однофазного источника питания.

Рисунок 2.4 Схема электрическая соединений трансформатора

2.3 Порядок выполнения работы

2.3.1 Собрать схему для испытаний однофазного трансформатора.

2.3.2 Установить переключателем желаемое значение коэффициента трансформации блока трансформатора А2.

2.3.3 Установить переключателями желаемые параметры блока активных нагрузок А3 и блока индуктивных нагрузок А4.

2.3.4 Включить блок однофазного источника питания G1. О наличии напряжения на его выходе должна сигнализировать светящаяся лампочка.

2.3.5 Включить выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р1 и блока измерителя мощностей Р2.

2.3.6 Активировать используемые мультиметры и включить блок автоматического выключатель А1.

2.3.7 С помощью мультиметра, включенного как вольтметр, блока Р1 измерить напряжения до и после исследуемого трансформатора А2.

2.3.8 Меняя положения переключателя коммутатора измерителя мощностей А5, с помощью блока измерителя мощностей Р2 измерить величины потоков активной и реактивной мощностей до и после исследуемого трансформатора А2.

2.3.9 По полученным данным определить потери активной и реактивной мощности в трансформаторе.

2.4 Вопросы для самоконтроля знаний

2.4.1 Что представляет собой двухобмоточный трансформатор?

2.4.2 Что представляют собой трансформаторы тока и напряжения и в чем их отличие?

2.4.3 Назовите виды погрешностей измерений, проводимых с помощью трансформаторов тока и напряжения;

2.4.4 Перечислите паспортные данные двухобмоточного трансформатора;

2.4.5 Объясните опыт холостого хода и опыт короткого замыкания двухобмоточного трансформатора;

2.4.6 На что расходуются потери активной и реактивной мощности в сердечнике трансформатора?

2.4.7 На что расходуются потери активной и реактивной мощности в обмотках трансформатора?

Лабораторная работа №3 повышение коэффициента мощности электроустановок

Цель работы. Выяснить, как влияет компенсация реактивной мощности с помощью конденсаторной батареи на параметры установившегося режима работы разомкнутой распределительной электрической сети.

3.1 Общие сведения

Основными потребителями реактивной мощности в электрических системах являются трансформаторы, воздушные линии электропередач, асинхронные двигатели, вентильные преобразователи, индукционные электропечи, сварочные агрегаты.

На промышленных предприятиях основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели. На их долю приходится 65-70 % реактивной мощности, которая потребляется предприятием. 20-25% потребления реактивной мощности приходится на трансформаторы предприятий и около 10 % – на другие приемники и линии электропередачи.

Реактивной мощностью дополнительно нагружаются питающие и распределительные сети предприятия, соответственно увеличивается общее потребление электроэнергии. Меры по снижению потребления реактивной мощности: естественная компенсация (естественный ) без применения специальных компенсирующих устройств и искусственная компенсация, называемая чаще просто компенсацией.

Естественная компенсация реактивной мощности не требует больших материальных затрат и должна проводится на предприятиях в первую очередь. К естественной компенсации относятся:

• упорядочение и автоматизация технологического процесса, ведущие к выравниванию графика нагрузки и улучшению энергетического режима оборудования;

• равномерное размещение нагрузок по фазам, смещение времени обеденных перерывов отдельных цехов и участков, перевод энергоёмких крупных электроприемников на работу вне часов максимума энергосистемы и, наоборот, вывод в ремонт мощных электроприемников в часы максимума энергосистемы;

• создание рациональной схемы электроснабжения за счёт уменьшения количества ступеней трансформации;

• замена трансформаторов и другого электрооборудования старых конструкций на новые, более совершенные с меньшими потерями на перемагничивание;

• замена малонагруженных трансформаторов и двигателей трансформаторами и двигателями меньшей мощности и их полная загрузка;

• применение синхронных двигателей вместо асинхронных двигателей, когда это допустимо по условиям технологического процесса;

• ограничение продолжительности холостого хода двигателя и сварочных трансформаторов, сокращение длительности и рассредоточение во время пуска крупных электропотребителей;

• улучшение качества ремонта электродвигателей, уменьшение переходных сопротивлений контактных соединений;

• отключение при малой нагрузке (например, в ночное время, в выходные и праздничные дни) части силовых трансформаторов.

Для искусственной компенсации реактивной мощности, называемой иногда «поперечной» компенсацией, применяются специальные компенсирующие устройства, являющиеся источниками реактивной энергии ёмкостного характера. Наибольшее распространение на промышленных предприятиях имеют конденсаторы - специальные устройства, предназначенные для выработки реактивной ёмкостной мощности. Конденсаторы изготовляют на напряжение 220, 380, 660, 6300 и 10500В в однофазном и трёхфазном исполнении для внутренней и наружной установки. Они бывают масляные (КМ) и соволовые (КС). Широкое применение конденсаторов для компенсации реактивной мощности объясняется их значительными преимуществами по сравнению с другими видами компенсирующих устройств: незначительные удельные потери активной мощности до 0,005 кВт/квар, отсутствие вращающихся частей, простота монтажа и эксплуатации, относительно невысокая стоимость, малая масса, отсутствие шума во время работы, возможность установки около отдельных групп электроприемников и т.д.

Недостатки конденсаторных батарей: пожароопасность, наличие остаточного заряда, повышающего опасность при обслуживании; чувствительность к перенапряжениям и толчкам тока; возможность только ступенчатого, а не плавного регулирования мощности

Поперечная компенсация применяется для уменьшения перетоков реактивной мощности в сети. Батарею конденсаторов в этом случае подключают на шины 6-10 кВ подстанций параллельно нагрузке. Это приводит к уменьшению потерь мощности и напряжения во всей сети до точки подключения батареи конденсаторов. Покажем это на примере простейшей сети, которая изображена на рисунке 3.1

Рисунок 3.1 Участок сети

Схемы замещения и распределение мощности до и после подключения батареи конденсаторов показаны на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 Схема замещения сети: а – без батареи конденсаторов;

б – с батареей конденсаторов.

Величина тока, мощности и потери напряжения в линии электропередачи, уменьшилась после подключения на шины потребителя батареи конденсаторов. Этот вывод следует и из расчетных формул, приведенных в таблице 3.1

Таблица 3.1 Расчетные формулы

Параметры	Без батареи конденсаторов	С батареей конденсаторов
Мощность
Ток
Потери мощности
Потери напряжения