Автор: Геворкян М.В.
Теги: электротехника электрические машины и аппараты электронно-и аппаратостроение электроника электрооборудование издательский дом додэка-хх1
ISBN: 5-94120-005-6
Год: 2003
Текст
ОДЭКА
СОВРЕМЕННЫЕ КОМПОНЕНТЫ
КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ
для
низковольтных сетей
М.В. Геворкян
СОВРЕМЕННЫЕ
КОМПОНЕНТЫ
КОМПЕНСАЦИИ
РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ
для низковольтных
сетей
/ОДЭКА
Москва
Издательский дом «Додэка-ХХ1»
2003
УДК 621.315.3.027.2
ББК 31.26
Г27
Геворкян М.В.
Г27 Современные компоненты компенсации реактивной мощности (для низковольтных
сетей). — М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2003. — 64 с.
ISBN 5-94120-005-6
Рассмотрены вопросы применения современных компонентов компенсации реактивной мощ-
ности (КРМ) в низковольтных сетях (0.4 кВ) для модернизации устаревших и комплектации новых
конденсаторных установок. Приведены справочные данные по техническим характеристикам и ус-
ловиям применения таких компонентов на примере изделий концерна «Epcos» («сухие» фазные
конденсаторы, конденсаторные контакторы, в том числе тиристорные, а также дроссели — анти-
резонансные и разрядные).
Издание богато иллюстративным материалом.
Для организаций и специалистов, применяющих на практике соответствующие изделия для
сборки автоматических конденсаторных установок (АКУ), в том числе для динамической КРМ. Для
главных энергетиков и электриков предприятий, соприкасающихся с решением вопросов модер-
низации конденсаторных установок и замены комплектующих в местной системе КРМ. Будет так-
же полезно электротехникам различного профиля и широкому кругу читателей, интересующихся
вопросами энергоресурсосбережения.
В издании использованы материалы концерна «Epcos».
Автор выражает признательность В.Я. Христову за предоставленную информацию для раздела
«Выбор компонентов и параметров системы КРМ для кранового хозяйства».
©М.В. Геворкян, 2003
© Издательский дом «Додэка-XXI», 2003
Все права защищены. Никакая часть этого издания не может быть воспроизведена в любой форме или любыми средства-
ми, электронными или механическими, включая фотографирование, ксерокопирование или иные средства копирования или
сохранения информации, без письменного разрешения издательства.
Г лава 1
ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ
ПО КОМПОНЕНТАМ КРМ
РЕАКТИВНАЯ
МОЩНОСТЬ
И ЕЕКОМПЕНСАЦИЯ
КОНДЕНСАТОРАМИ
ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
И ПРЕДПОСЫЛКИ КРМ
РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ
Вместо эпиграфа
В бывшем СССР промышленные предприятия
редко простаивали без нагрузки, работали «на пол-
ную мощность». Практически на каждом предприятии
стояли (обычно фиксированные) системы компенса-
ции реактивной мощности (КРМ). В приказном поряд-
ке обеспечивался учет и соблюдение надлежащего
значения коэффициента мощности (КМ) предприя-
тия. Спад промышленного производства в нашей
стране и простой большинства предприятий привели
к временной невостребованности систем КРМ ввиду
малого потребления мощности простаивающими
предприятиями. Постепенно установки КРМ устаре-
вали и выходили из строя. Ставшая нередкой непол-
ная загрузка по мощности промышленного оборудо-
вания, особенно старого (электродвигателей и т. п.),
привела к повышенному поступлению в сеть реактив-
ной электроэнергии.
На современном этапе, с ростом производства,
вопросы КРМ вновь приобретают актуальность. Пол-
ное использование мощностей (при полной загрузке
трансформаторов) возможно только при компенсации
реактивной составляющей мощности. К слову сказать,
на Западе, например в Германии, оборудование редко
простаивает и тариф на потребление реактивной
мощности (РМ) весьма велик (частные электрические
компании четко следят за засорением электросети
потребителем в целом, и в частности — за наличием у
потребителя устройств компенсации). Поэтому прак-
тически ни одно промышленное предприятие там дав-
но уже не обходится без оборудования КРМ*.
Данное издание не претендует на глубокий анализ
систем КРМ, а лишь упорядочивает основную инфор-
мацию, необходимую для практического применения
компонентов КРМ. Технические характеристики, осо-
бенности и условия применения современных компо-
* В англоязычной литературе аббревиатуре КРМ соответствует
термин PFC — Power Factor Correction.
нентов КРМ приведены достаточно подробно — на
примере компонентов КРМ концерна «Epcos» (быв-
шее подразделение «Siemens» по
производству пассивных компонентов). Данный кон-
церн с давних времен специализируется на фазных
конденсаторах и компонентах КРМ, являясь об-
щепризнанным лидером в этой области.
Продукция «Epcos»* характеризуется широким
спектром компонентов (фазные конденсаторы и кон-
такторы разных типов, микропроцессорные регулято-
ры РМ, защитные дроссели, трехфазные мультимет-
ры и проч.), необходимых для комплектации систем
КРМ различных типов.
Возникновение РМ и необходимость
компенсаторов
Основной нагрузкой электрической сети совре-
менных промышленных предприятий являются асинх-
ронные [электро-] двигатели (АД) и распределитель-
ные трансформаторы. Когда заходит речь о мощности
нагрузки, то потребителя обычно волнует вопрос об
уровне активной составляющей мощности, так как
именно она определяет полезную работу. С другой
стороны, принцип действия и АД, и трансформаторов
основан на изменении магнитного поля в индуктив-
ных элементах (обмотках нагрузки).
Отставание тока по фазе от напряжения в индук-
тивных элементах обуславливает интеовалы време-и
(на Рис. 1.1 они выделены серым цветом ко'да -а~-
ряжение и ток имеют противоположные знаки: напря-
жение положительно, а ток отрицателен, и наоборот
В эти моменты мощность не потребляется нагрузкой, а
подается обратно по сети в сторону генератора. При
этом электроэнергия, запасаемая в каждом индуктив-
ном элементе, распространяется по сети, не рассеи-
ваясь в активных элементах, а совершая колебатель-
ные движения (от нагрузки к генератору и обратно).
* Официальный дистрибьютор — фирма «Додэка ЭК»
(www.dodeca.ru) предоставляет подробную информацию по всему
спектру компонентов «Epcos».
Характеристики реактивной мощности и предпосылки КРМ
Рис. 1.1. Возникновение реактивной мощности
Соответствующую мощность называют реактивной.
Наличие РМ является паразитным фактором, неб-
лагоприятным для сети в целом.
Оно приводит к следующим негативным явлениям,
возникающим в распределительной сети:
• снижение пропускной способности,
• повышенные активные потери,
• большое падение напряжения.
Реактивная мощность Q пропорциональна реак-
тивному току , протекающему через индуктивный эле-
мент: О = l/-/L, где /L — реактивный (индуктивный) ток,
U — напряжение сети. Таким образом, полный ток,
питающий нагрузку, складывается ир активной и ин-
дуктивной составляющих: / = /R + /L- Для снижения до-
ли реактивного тока в системе генератор—нагрузка
параллельно нагрузке подключают компенсаторы —
электроприемники с емкостным током. РМ при этом
уже не перемещается между генератором и нагруз-
кой, а совершает локальные колебания между реак-
тивными элементами — индуктивными обмотками
нагрузки и компенсатором (ами). Такая КРМ (сниже-
ние индуктивного тока в системе генератор—нагруз-
ка) позволяет, в частности, передать в нагрузку боль-
шую активную мощность при той же номинальной
полной мощности генератора.
Полная мощность S сети равна
s=7p2+q2.
где Р — активная мощность. Как известно, КМ, чис-
ленно равный косинусу угла <р между током и
напряжением, определяют как отношение активной
мощности к полной: cos q> = Р/S. Этим коэффициен-
том принято характеризовать уровень РМ двигателей,
генераторов и сети предприятия в целом.
Примечание. Нередко наряду с коэффициентом cos q>
в качестве КМ используют величину tg <р = Q/P, которая
непосредственно характеризует отношение РМ к актив-
ной. Однако в данном издании под КМ понимается
только cos <р.
Счетчик активной
энергии [кВт ч]
энергии [кварч] фазные конденсаторы
Нагрузка
КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ КАК ХАРАКТЕРИСТИКА НАГРУЗКИ
КМ предприятий и оплата РМ
Казалось бы, без КРМ можно обойтись, если пре-
небречь некоторыми расходами, связанными с неском-
пенсированной РМ, просто увеличив полную мощность
генератора (с использованием дополнительного гене-
ратора или генератора большей номинальной мощнос-
ти). Как известно, тариф за потребление 1 квар ч РМ
для большинства предприятий в нашей стране до сих
пор несравненно ниже тарифа за 1 кВт ч активной. Од-
нако, в соответствии с ПУЭ, средневзвешенный КМ
электроприприемников должен быть не ниже 0.92...0.95
(для обеспечения надежной работы соседних нагрузок
и сети в целом. Соответственно, Главгосэнергонадзор и
энергоснабжающие организации устанавливают лими-
ты расхода РМ практически для каждого предприятия,
при превышении которых оно подвергается штрафам.
Кроме того, тариф за 1 квар-ч значителен для ря-
да предприятий, отличающихся весьма высоким
уровнем РМ (низким значением КМ, см. таблицу).
5
ГЛАВА 1. РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ И ЕЕ КОМПЕНСАЦИЯ КОНДЕНСАТОРАМИ
Это предприятия, использующие подъемные краны
(для погрузки/разгрузки судов, а также в строитель-
стве и др.), металлопрокатные станы, сварочные
трансформаторы, дуговые печи и тому подобное
оборудование.
Ряд поставщиков электроэнергии определяет та-
риф оплаты РМ в зависимости от расхода потребите-
лем активной мощности. Кроме того, может быть оп-
ределена некоторая «оптимальная» (заданная) вели-
чина расхода PM. С другой стороны, часто определя-
ющим фактором тарифа за расход РМ является
не только отрасль, к которой относится предприятие-
потребитель, но и территориальный регион, в кото-
ром размещено это предприятие.
Например, в 2001 г. ОАО «Новосибирскэнерго» оп-
ределило расчет надбавки к тарифу по оплате актив-
ной мощности при повышенном потреблении РМ (от-
носительно заданного «оптимального» значения) в
соответствии со следующей формулой:
h = 30-(Офдкт ~ ОзадУРфакт [%],
где Офдкт и Озад — соответственно фактическое и за-
данное значения потребляемой предприятием РМ,
Рфакт — фактическое значение активной мощности.
Например, при РфАкт = 150 000 кВт,
ДОфАКТ = ОфАКТ ~ @ЗАД=
= (150 000 - 100 000) кВт = 50 000 квар,
h = 30-(ДОфдКт)/РфАкт =
= 30(50 000/150 000)% = 10%.
Соответственно, при тарифе на РМ 0.2 руб./кВт пот-
ребитель дополнительно к оплате активной мощности
оплачивает 150 000 кВт х 0.2 руб./кВт = 15 000 руб.
В целом, отсутствие тарифов по оплате РМ ряда
регионов либо низкий тариф указывают на бесхозяй-
ственный подход соответствующих хозяйствующих
организаций к учету промышленных энергозатрат и
отсутствие должной политики энергосбережения.
КМ НЕКОТОРЫХ ТИПОВ ОБОРУДОВАНИЯ
Тип оборудования (отрасль производства) Типичный КМ (без КРМ) Тип оборудования (отрасль производства) Типичный КМ (без КРМ)
Водяные насосы 0.8...0.85 Горный разрез 0.6...0.7
Компрессоры 0.7...0.8 Литье стали 0.6...0.7
Пивоварня 0.6...0.7 Табачная фабрика 0.6...0.7
Скотобойня 0.6...0.7 Подъемные краны 0.5...0.6
Цементный завод 0.6...0.7 Машины, станки 0.4...0.6
Производство фанеры 0.6...0.7 Сварочные трансформаторы 0.4...0.5
Крайне низкий КМ бывших
в употреблении АД
Величина cos <р = 0.7 соответствует паспортным
данным многих АД. Однако в нынешних условиях
роста промышленного производства нередки слу-
чаи, когда в целях решения задач, требующих огра-
ниченного уровня активной мощности нагрузки, при-
меняется старое оборудование, рассчитанное про-
изводителем на гораздо большую номинальную
мощность. Такой нештатный режим эксплуатации
электродвигателей и генераторов, с неполной заг-
рузкой по мощности (активной), характеризуется по-
вышенным уровнем поступающей в сеть РМ (сниже-
нием КМ АД).
СНИЖЕНИЕ КМ ПРИ НЕПОЛНОЙ ЗАГРУЗКЕ АД
Загрузка АД [%] (по мощности) 100 80 60 50 40
COS(p [в % от номинального значения] 100 90 80 70 60
Из этой таблицы следует, что, например, если
cos Фштатн_ад = 0.8, то при загрузке на 80%
COS <р (80%) = 0.9 0.8 = 0.72. А при cos Фштатн_ад = 0.7 И
загрузке на 50% — cos ф (50%) = 0.7-0.7 = 0.49.
В приложении приведена номограмма расчета
отклонения КМ незагруженного АД от номинального
cos фиом на основе измерения статорного тока АД.
При работе АД на холостом ходу его КМ может
снижаться до 0.1...0.3. Невозможность эксплуатации
АД с полной загрузкой по мощности часто является
следствием некачественно проведенного ремонта
АД, при котором произведены следующих изменения
в их конструкции:
• уменьшенное число витков обмотки;
• увеличенный воздушный зазор;
• замена провода обмотки новым, имеющим
большее сечение.
Повышенным уровнем РМ характеризуется также
работа АД при тяжелых условиях пуска.
6
Характеристики реактивной мощности и предпосылки КРМ
ДОСТОИНСТВА КРМ
Увеличение пропускной способности
Узким местом предприятий, не отличающихся вы-
соким КМ, является, в частности, пропускная способ-
ность сети.
Как видно из предыдущих таблиц, обычная вели-
чина КМ АД близка к 0.6...0.7. Если на предприятии
эксплуатируются АД без компенсаторов, то и общий
КМ предприятия, как правило, близок к 0.7. Допус-
тим, потребитель предприятия с КМ = 0.7 питается
от трансформаторной подстанции (ТП), где полная
номинальная мощность трансформатора равна 630
кВ А. Тогда максимальная активная мощность, кото-
рую может получить потребитель при условии, что
он один нагружает всю ТП, равна
Р = S eos <р = (630-0.7) кВт = 440 кВт. Для потребле-
ния большей мощности уже требуется задействова-
ние второй ТП. В то же время, КРМ с увеличением
КМ до 0.9 обеспечила бы использование дополни-
тельных 130 кВт активной мощности при тех же па-
раметрах распределительного трансформатора.
Следует отметить, что повышение напряжения
распределительного трансформатора, производи-
мое некоторыми электриками в нарушение допусти-
мых норм, как правило, не приводит «существенному
выигрышу в активной мощности, но может спровоци-
ровать аварийную ситуацию в результате перегрева
трансформатора (за счет превышения током допусти-
мого предела) и выхода его из строя. Например, при
мощности трансформатора S = 630 кВ А и напряже-
нии 10 кВ (по высокой стороне сети) провода его пер-
вичной обмотки рассчитываются производителем на
номинальный ток, равный 63 А. Значительное превы-
шение данной величины недопустимо.
Снижение активных потерь
Эксплуатация оборудования при низком КМ, по-
мимо ограничения пропускной способности сети,
приводит к повышенным потерям активной мощности
ДР в проводах. Если г — сопротивление проводов, то
ДР = г/2, где / — полный ток. Так как / = S/U, то
ДР = rS2/U2 = rfP2 + Q2)/LP = rp2/Lj2 +
Таким образом, дополнительные активные потери,
связанные с нескомпенсированной РМ, пропорцио-
нальны ее квадрату. АРО = rQ2/U2. Как известно, поте-
ри также пропорциональны сопротивлению проводов,
а следовательно, длине провода /, и обратно пропор-
циональны его сечению S: г = гЛ/S, где г — удельное
сопротивление провода. Поэтому КРМ особенно акту-
альна, когда нагрузка подключена тонким протяжен-
ным кабелем, выполненным из алюминия, так как про-
водимость меди (уСи = 54 мм ’ мОм1) больше прово-
димости алюминия (уА| = 32 мм~1-мОм-1, у = 1/г).
Следует также учесть, что реальное (эффективное)
сопротивление соединительных проводов, подключа-
ющих нагрузку (нагрузка редко бывает подключена
единым отрезком провода/кабеля), может значитель-
но превосходить сопротивление отдельных отрезков
провода (на порядок) за счет неизбежных на практике
стыков, воздушных отрезков, наращений и т. п. Поэто-
му, эффективное сопротивление провода Гэфф = КвС
где коэффициент kR выбирают с учетом реальной ха-
рактеристики соединительных проводов. Таким обра-
зом, АРО = к^тСР/и2.
Нередко потребитель материально ответственен
за потери в фидере, соединяющем его ТП (местную,
напряжение трансформатора которой по высокой сто-
роне равно, скажем, 6.3 кВ) с головной ТП (110 кВ).
При этом величина экономического эффекта от КРМ
для потребителя зависит также от параметров этого
фидера.
Кроме того, большие активные потери в проводах
могут приводить к перегреву и повреждению, в том
числе, к нарушению (оплавлению) изоляции проводов
и короткому замыканию проложенных совместно
(например, в одном кабеле) проводов, а следователь-
но, к пожарам и другим чрезвычайным ситуациям.
Снижение потерь (провала)
напряжения
Потери (провал) напряжения в однофазной сети
равны AU = - U2~ 2г1, где г — сопротивление под-
водящих проводов, Щ — напряжение на зажимах ге-
нератора, U2 — напряжение, подведенное к нагруз-
ке (см. Рис. 1.2). Для нормального функционирова-
ния нагрузки необходимо, чтобы напряжение U2 не
опускалось ниже определенной величины (U? ЛПп).
указанной в ПУЭ для соответствующей нагрузки.
Это значит, что потери напряжения AU должны быть
строго ограничены (если номинальное напряжение
нагрузки опустится ниже допустимой нормы, она
может просто перестать функционировать). Соот-
ветственно, вводятся ограничения на полный ток
/доп и реактивную составляющую тока (пропорцио-
нальную РМ):
/доп - и2_доп)/2т.
7
ГЛАВА 1. РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ И ЕЕ КОМПЕНСАЦИЯ КОНДЕНСАТОРАМИ
Например, напряжение на зажимах двигателей не
должно отличаться от своего номинального значения
более чем на ±5%. Таким образом, U2 > 0.95Щ, т. е.
для двигателя допустимая величина полного тока в
подводящих проводах определяется выражением:
/доп < 0.5Щ/2г = 0.025Щ/Г.
Другой пример: ПУЭ предписывают выполнять
проводку так, чтобы напряжение U2 внутреннего рабо-
чего освещения промышленных предприятий и обще-
ственных зданий не опускалось ниже 97.5%^. Тогда
/доп < 0.025Щ/2Г = 0.0125Щ/Г.
С другой стороны, повышение выходного напря-
жения генератора (распределительного трансформа-
тора), например, с 380 до 440 В, может быть небезо-
пасным по отношению к остальным нагрузкам (допол-
нительно к угрозе перегрева трансформатора), кото-
рые расположены ближе к генератору и не подверже-
ны падениям напряжения в подводящих проводах. Та-
кое повышение напряжения, с которым мы нередко
сталкиваемся на практике, приводит не только непос-
редственно к выходу из строя электроприемников —
перегоранию обмоток двигателей, завариванию кон-
тактов пускателей и контакторов и т. п., но вызывает и
косвенный ущерб. В частности, превышение напря-
жения U2 на 10% сокращает срок службы ламп нака-
ливания в три раза. Соответственно, лампа будет ра-
ботать 300...350 ч вместо положенных 1000 ч и т. д.
Для трехфазной сети потери напряжения ДЦ опре-
деляются как разность линейных напряжений Щ и U2.
При этом разность фазных напряжений равна ДЦ, = г/.
Поэтому ДС/ = Щ - U2 = 1.73-Диф = 1,73г/.
8
Конденсаторы как основное средство КРМ
КОНДЕНСАТОРЫ КАК ОСНОВНОЕ СРЕДСТВО КРМ
МЕСТНАЯ КРМ И КОНДЕНСАТОРНЫЕ УСТАНОВКИ
Достоинства конденсаторов
Основным средством КРМ являются конденсато-
ры и выполненные на их основе конденсаторные уста-
новки (КУ). Конденсаторы, применяемые для КРМ,
называются фазными (косинусными), так как они кор-
ректируют фазу угла q> между током и напряжением,
косинус этого угла (cos <р) есть КМ.
КРМ индуктивной нагрузки (двигателей и др.) сос-
тоит в подборе такого же абсолютного значения РМ
фазных конденсаторов, но противоположного по зна-
ку. При равенстве абсолютных значений РМ конден-
саторов и нагрузки суммарная РМ равна нулю.
По сравнению с синхронными электродвигателя-
ми, которые на современных предприятиях реже ис-
пользуются в качестве компенсаторов РМ, фазные
конденсаторы обладают следующими очевидными
преимуществами:
• простая конструкция, не требующая специально-
го обслуживания;
• простой монтаж;
• высокая надежность;
• отсутствие вращающихся частей;
• низкая стоимость;
• возможность быстрого и точного подбора ве-
личины компенсируемой РМ;
• простое подключение в любой точке сети;
• малые удельные потери (высокий КПД);
• отсутствие шума при эксплуатации.
I Примечание. Далее по тексту под конденсаторами вез-
I де подразумеваются именно фазные конденсаторы.
Местная КРМ двигателей
и трансформаторов
В простейшем случае КРМ параллельно нагрузке
подключают один или несколько (батарею) фазных
конденсаторов.
Если число конденсаторов (конденсаторных бата-
рей) соответствует числу нагрузок и каждый конден-
сатор расположен непосредственно у соответствую-
щей нагрузки (рядом с двигателем и т. п.), то такая
система КРМ называется местной.
Чаще всего РМ каждой из нагрузок (во включен-
ном состоянии нагрузки) с течением времени меняет-
ся незначительно и для ее компенсации не требуется
изменения номиналов (РМ) подключенных конденса-
торных батарей. Поэтому при местной КРМ коммута-
ция (подключение к сети и отключение) батарей обыч-
но необходима только при включении и отключении
нагрузки. Таким образом, местная* КРМ чаще всего
имеет фиксированный характер (фиксированная,
статическая или нерегулируемая КРМ) ввиду неиз-
менного уровня РМ нагрузки и соответствующей РМ
компенсаторов (конденсаторных батарей).
Коммутация фазных конденсаторов
Коммутация фазных конденсаторов обычно соп-
ровождается значительными импульсными (пусковы-
ми) токами, превышающими номинальный на два по-
рядка (и более).
Значительный пусковой ток часто резко сокраща-
ет срок службы фазных конденсаторов и другого обо-
рудования, в целом же — приводит к снижению каче-
ства электроэнергии (появление ВЧ-составляющих
тока и т. п.). Поэтому каждая коммутация современ-
ных фазных конденсаторов должна производиться с
помощью специальных конденсаторных контакторов,
ограничивающих пусковой ток. Такой контактор, об-
ладающий малым пусковым током, представляет со-
бой электромагнитное реле специального типа или
(реже) тиристор. При этом номинальная РМ фазного
конденсатора не должна превышать номинальной РМ
контактора.
Неавтоматические конденсаторные
установки (с ручным
управлением РМ)
Местная КРМ хороша только для постоянных наг-
рузок (например, один АД с постоянной скоростью
вращения вала). Для переменной нагрузки (напри-
мер, несколько двигателей, размещенных на одном
предприятии и подключаемых попеременно) следует
применять систему КРМ с попеременным подключе-
нием фазных конденсаторов соответствующей (ре-
активной) мощности. Такая система, как правило,
монтируется в отдельном металлическом шкафу —
для обеспечения надежной защиты ее компонентов
от внешних воздействий и защиты человека от пора-
жения электрическим током, и носит название КУ
(см. [2], раздел 7 Конденсаторные установки).
Поочередное подключение конденсаторов к сети
обеспечивает ступенчатое изменение РМ КУ. Обычно
каждая ступень — один конденсатор. Но в качестве
ступени можно использовать и несколько конденса-
торов (конденсаторную батарею),, соединенных па-
раллельно (для увеличения суммарной РМ ступени).
* В англоязычной литературе — «Fixed PFC».
9
ГЛАВА 1. РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ И ЕЕ КОМПЕНСАЦИЯ КОНДЕНСАТОРАМИ
В последнем случае заданная РМ КУ обеспечивается
меньшим числом подключенных (параллельно) ступе-
ней (см., например, Рис. 2.5.далее). Для каждой сту-
пени применяют отдельный конденсаторный контак-
тор.
На некоторых отечественных предприятиях до сих
пор применяют ручную коммутацию контакторов — с
помощью рубильников. В таких условиях эксплуатация
КУ возможна, только если дежурный техник (электрик)
следит за показаниями дополнительных приборов,
контролирующих параметры сети, и соответствующим
образом переключает рубильники с конденсаторными
батареями. Конечно, такой способ регулирования РМ
весьма архаичен и не отвечает современным требова-
ниям к условиям КРМ. При таком ручном (весьма хао-
тичном) управлении РМ обслуживающий персонал не-
редко игнорирует само существование КУ, местные
начальники стараются отключить КУ от сети или пере-
вести ее во внештатный режим работы (например, в
режим перекомпенсации).
РАСЧЕТ РМ ФАЗНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ
В сетях низкого напряжения (0.4 кВ) промышлен-
ных предприятий наиболее часто для КРМ используют
трехфазные конденсаторы, соединенные «треуголь-
ником» (так называемое Д-соединение). Такой трех-
фазный конденсатор (см. Рис. 1.3) состоит из трех
однофазных, каждый из которых включен между двумя
фазами (при соединении «звездой» однофазные кон-
денсаторы включают между фазой и средней точкой).
Рис. 1.3. Соединение
типа «треугольник»
типа «звезда»
РМ трехфазного конденсатора при соединении
«треугольником» определяется выражением:
Q = ZmCLP = frtfCU2,
где f — частота сети, С — емкость однофазного кон-
денсатора, U — напряжение сети. При f = 50 Гц и
U = 400 В РМ определяется следующим выражением:
Q = 6л-50 Гц-4002 В2С = 0.15С [квар],
где емкость конденсатора С выражена в мкФ.
На практике в качестве номинала фазных конден-
саторов производители сразу указывают их РМ. Обыч-
ная единица измерения этой РМ — 1 квар (1 kVAr). Зна-
чение РМ современных фазных конденсаторов лежит в
пределах от единиц до нескольких десятков квар.
Пример расчета РМ фазного
конденсатора
Рассчитаем номинал фазного конденсатора, не-
обходимого для КРМ двигателя мощностью 20 кВт.
Пусть известно, что КМ двигателя составляет
cos <р, = 0.71. Следует отметить, что обычно не реко-
мендуется компенсировать РМ полностью (до
cos (р= 1), так как при этом возможна перекомпенса-
ция (за счет переменной величины активной мощнос-
ти нагрузки и других случайных факторов). Обычно
стараются достигнуть значения cos <р = 0.90... 0.95.
Будем считать, что в результате КРМ требуется
достигнуть cos <р2 = 0.9 (при этом остаточный уровень
реактивной мощности Q2 в нашем случае равен
0.17 квар). Определим РМ, соответствующую cos <р,:
cos <р, =0.71,9, = 45° => => Q = P-tg <p, tg <p, =
1 => O, = P-tg <p, = 20 квар.
Следовательно, PM, которую необходимо компен-
сировать, составляет:
ДО = Р-(tg ср, - tg ср2) = 20-( 1 - tg (arccos 0.9)) квар =
= 20-(1 - 0.48) квар = 10.4 квар.
Таким образом, достаточно использовать один
конденсатор, рассчитанный на 10 квар. Его следует
подключать с помощью конденсаторного контактора
рассчитанного на величину РМ > 10 квар (например
на 12.5 квар). Заметим, что иногда фазные конденса-
торы подключают непосредственно параллельно дви-
гателю, а двигатель и конденсатор подключают к сети
вместе с помощью одного общего пускателя. Хотя та-
кая схема обходится дешевле (за счет экономии на
контакторе), однако в каждом конкретном случае ее
следует применять с осторожностью, так как пусковой
ток может вывести из строя конденсатор.
10
Глава 2
ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ
ПО КОМПОНЕНТАМ КРМ
КОМПОНЕНТЫ
СИСТЕМ КРМ
И ОБЛАСТИ
ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМ КРМ
ЗАМЕНА КОМПЛЕКТУЮЩИХ В СТАРЫХ КОНДЕНСАТОРНЫХ УСТАНОВКАХ
Как известно, в советское время на большинстве
предприятий велся строгий контроль уровня РМ. В
основном, применялась местная КРМ (фиксирован-
ная) или КУ с ручным управлением РМ (с помощью ру-
бильников).
После продолжительного использования фазные
конденсаторы выходят из строя. Это обусловлено, в
первую очередь, упомянутыми выше значительными
пусковыми токами, возникающими при их коммута-
ции, а также ограниченным сроком эксплуатации кон-
денсаторов.
Замена фазных конденсаторов
Наиболее просто заменить вышедшие из строя
фазные конденсаторы, непосредственно подключен-
ные к нагрузке (местная КРМ). При этом вместо старо-
го конденсатора устанавливается новый, такого же но-
минала (с той же РМ). Вместо трех однофазных кон-
денсаторов старого типа рационально применять один
трехфазный, с утроенной РМ, как указывалось ранее.
Например, вместо отечественных трехфазных кон-
денсаторов с номиналами 12.5,33 и 66 квар следует ис-
пользовать соответственно следующие фазные кон-
денсаторы «Ерсоз» (приведены коды заказа):
• В25667-А2757-А375 (PhaseCap, 12.5 квар/400 В);
• B25669-A3696-J375 (PhaseCap HD, 35 квар/400 В);
• 2 х В25669-А3696-J375 (два конденсатора
PhaseCap HD, 35 квар/400 В, которые следует
соединить параллельно друг другу).
Подключение современных фазных конденсато-
ров, каковыми являются конденсаторы марки
PhaseCap/PhaseCap HD, не представляет сложностей
благодаря универсальной клеммной колодке (разъем
марки Sigut, см. ниже). Так как каждый из трех за-
жимов клеммной колодки является двухсторонним,
т. е. позволяет подсоединять два провода, обеспечи-
вается простое параллельное соединение конденса-
торов (например, 2 х 35 квар): конденсаторы соеди-
няются одноименными зажимами между собой, а к
ответным сторонам разъемов подключаются соответ-
ственно три провода линии (к первому конденсатору)
и сборка разрядных резисторов (ко второму конден-
сатору) (см. также раздел Разрядные резисторы фаз-
ных конденсаторов).
Кроме того, современные компоненты КРМ, в том
числе и фазные конденсаторы, являются весьма ком-
пактными. В отличие от громоздких отечественных из-
делий*, современные компоненты КРМ изготавливают-
ся в компактном цилиндрическом алюминиевом корпу-
се (вес 35-кварного конденсатора PhaseCap HD — 4 кт.
высота корпуса — 280 мм, диаметр — 142 мм). Малый
вес и возможность крепления в разных положениях
обеспечивают простоту и удобство монтажа.
Следует отметить, что при замене вышедших из
строя и устаревших фазных конденсаторов на совре-
менные изделия, необходимо также заменять обыч-
ные контакторы на конденсаторные контакторы.
Далее, если это специально не оговорено, под
«контакторами» имеются в виду релейные конденса-
торные контакторы (см. Главу 4).
Как известно, номинал фазных конденсаторов не
обязательно должен точно соответствовать величи-
не РМ, которую следует скомпенсировать: достаточ-
но лишь обеспечить необходимый КМ (например.
0.9 и т. п.). При этом перекомпенсация (превышение
РМ конденсаторов индуктивной мощности нагрузки),
как правило, нежелательна.
Замена контакторов
Как уже было сказано, для коммутации фазных
конденсаторов следует использовать конденсатор-
ные контакторы. Это необходимо, так как обычные
отечественные контакторы характеризуются повы-
шенным пусковым током, который сокращает срок
эксплуатации конденсаторов.
Например, для трехфазных конденсаторов с номи-
налами 12.5, 33 и 66 квар следует использовать сле-
дующие релейные конденсаторные контакторы
* Например, ряд весьма распространенных, но морально уста-
ревших конденсаторов Усть-Каменогорского завода, выполненных в
стальных квадратных корпусах (вес 33-кварного конденсатора —
27 кг, размеры — 380x120x410 мм).
12
Компоненты систем КРМ
«Epcos» (приведены коды заказа):
• B44066-S1810-J230 (12.5 квар/400 В);
• B44066-S5010-J230 (33.3 квар/400 В);
• B44066-S7410-J230 (75 квар/400 В).
Несмотря на малый пусковой ток релейных кон-
денсаторных контакторов, иногда на практике фазный
конденсатор соединяют с конденсаторным контакто-
ром воздушным дросселем, выполненным несколь-
кими витками провода, соединяющего эти компонен-
ты (см. Главу 6).
Модернизация КУ и замена
регулятора РМ
Ввиду компактности и произвольной плоскости
монтажа большинства современных компонентов
КРМ, их обычно можно разместить в том же (старом)
металлическом шкафу КУ.
Эффективная работа КУ в современных условиях
переменных нагрузок практически невозможна без
применения регуляторов РМ. Необходимо отметить,
что они бывают разных типов.
Ряд отечественных КУ до сих пор комплектуется ре-
гуляторами РМ серии Б22 рижского завода или анало-
гичным приборами, например, производства бывшей
ГДР. Регуляторы этого типа, будучи аналоговыми при-
борами, имеют несколько ручек (регулировок), пред-
назначенных для установки заданного КМ, величины
РМ ступеней КУ и т. п. Отсутствие дисплея (индикато-
ра), отображающего текущие значения параметров са-
мого регулятора и управляемой им КУ, часто обуслав-
ливает неправильное функционирование КУ. С другой
стороны, даже применеие дополнительных приборов
(амперметров, вольтметров, ваттметров и т. п.), конт-
ролирующих работу КУ, может быть недостаточным для
обеспечения правильной настройки регуляторов по-
добного типа и контроля их функционирования.
Таким образом, при необходимости КРМ перемен-
ной нагрузки с автоматическим подбором РМ конден-
саторных ступеней (батарей) следует снабдить КУ сов-
ременным микропроцессорным регулятором РМ
(см. Главу 5). Такой регулятор прост в подключении,
компактен и отображает все необходимые параметры
на многострочном дисплее. Все, что требуется — это
запрограммировать устройство в соответствии с
инструкцией по эксплуатации. Большинство совре-
менных регуляторов РМ автоматически определяют (с
функцией самопрограммирования) параметры ступе-
ней КУ, порядок чередования фаз трехфазной сети и
другие параметры сети и КУ. Поэтому такой регулятор
не требует высокой (инженерной) квалификации обс-
луживающего персонала; для его подключения к сети,
как правило, достаточно запрограммировать коэффи-
циент трансформации трансформатора тока, посред-
ством которого регулятор измеряет ток сети, и устано-
вить целевой КМ КУ.
Большинство КУ, установленных на предприятиях и
не имеющих регуляторов РМ, не обеспечивает необхо-
димой КРМ, так как обслуживающий персонал не в сос-
тоянии по приборам отслеживать изменение РМ наг-
рузки. Применение микропроцессорного регулятора
позволяет гарантированно решить проблему КРМ в ре-
жиме реального времени, полностью и правильно за-
действовать конденсаторные ступени КУ, всецело
контролировать режим КРМ и основные параметры се-
ти и КУ, а также исключить режим перекомпенсации.
Применение тиристорных
контакторов
При замене обычных контакторов в автоматических КУ
кроме релейных, также могут использоваться тиристор-
ные конденсаторные контакторы, коммутация которых
обеспечивается регулятором РМ. Такая замена целесооб-
разна при резкопеременной нагрузке (крановые двигате-
ли и т. п.) и частом выходе из строя фазных конденсаторов,
который вызван коммутацией релейными контакторами.
Для трехфазных конденсаторов используются две
версии тиристорных конденсаторных контакторов
«Epcos» марки TSM-C:
• TSM-C-25 (25 квар/400 В);
• TSM-C-50 (50 квар/400 В).
При необходимости коммутации РМ, превышаю-
щей 50 квар (например, 66 квар), следует использо-
вать последовательное соединение этих контакторов.
АВТОМАТИЧЕСКИЕ КОНДЕНСАТОРНЫЕ УСТАНОВКИ. НАЗНАЧЕНИЕ РЕГУЛЯТОРА РМ
Назначение регулятора РМ
Модернизация КУ КРМ, которая описана выше, хо-
тя и позволяет использовать бывшие в употреблении
исправные компоненты КРМ и экономить определен-
ные финансовые средства предприятия, но практи-
чески не всегда возможна, так как шкаф старой КУ, ра-
зумеется, специально не предназначен для монтажа
современных компонентов КРМ. Поэтому энергетики
нередко приобретают новые готовые автоматические
конденсаторы установки (АКУ).
По известным причинам технология изготовления
АКУ не рассматривается в данном издании. Мы оста-
новимся лишь на общих принципах функционирова-
ния и комплектации АКУ.
13
ГЛАВА 2. КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМ КРМ И ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
АКУ являются наиболее практичным средством КРМ,
они также рекомендованы к применению множеством
нормативных актов (см., например, [2]). Эффективность
их применения обусловлена тем, что регулятор (иногда
также именуемый контроллером) РМ, входящий в сос-
тав АКУ, автоматически отслеживает изменения уровня
РМ во внешней сети, рассчитывая КМ сети по фазовому
сдвигу <р между составляющими тока и напряжения и
сравнивая текущий КМ с заданным значением. При на-
личии отклонения КМ от заданного значения регулятор
изменяет уровень РМ АКУ, подключая необходимое чис-
ло фазных конденсаторов (батарей конденсаторов).
Достоинством регулятора РМ является его авто-
номная работа в автоматическом режиме контроля
АКУ, при которой не требуется вмешательства обслу-
живающего персонала. Поэтому АКУ с входящим в их
состав регулятором РМ, особенно необходимы на
предприятиях, имеющих сложный режим работы дви-
гателей и других элекгроприемников, когда трудно ука-
зать характер изменения РМ каждого электроприемни-
ка (нагрузки) в отдельности. АКУ обычно регулирует об-
щую РМ группы электроприемников, что исключает не-
обходимость местной КРМ каждой нагрузки. Таким об-
разом, при попеременной активизации потребителем
нескольких нагрузок АКУ позволяет компенсировать их
РМ меньшим числом фазных конденсаторов.
Требования к АКУ в целом
Как указано в ПУЭ, АКУ применяются только в се-
тях низкого напряжения (0.4 кВ)! В простейшем слу-
чае в состав АКУ входят следующие компоненты:
• регулятор РМ;
• фазные конденсаторы;
• конденсаторные контакторы (по числу фазных
конденсаторов), иногда называемые пускателями;
• предохранители.
АКУ должны удовлетворять следующим условиям:
• автоопределение уровня РМ сети;
• правильный подбор РМ АКУ (с заданным шагом);
• автоматический контроль изменения РМ и дру-
гих параметров сети;
• высокий уровень надежности;
• малые потери активной мощности в самой АКУ;
• невысокая стоимость, простота монтажа и заме-
ны комплектующих.
Требования к комплектующим
(к компонентам КРМ) АКУ
Соответственно, и к компонентам, из которых соби-
рают АКУ, предъявляются определенные требования.
На Рис. 2.1 приведен пример несложной АКУ, состав-
ленной из инновационных компонентов КРМ «Epcos».
Рис. 2.2 иллюстрирует упрощенную АКУ. Здесь фаз-
ные конденсаторы просто прикручены ко дну шкафа АКУ.
Конденсаторы
Рис. 2.1. Схема системы КРМ (АКУ), составленной из ком-
понентов «Epcos»
Рис. 2.2. Структура и внешний вид АКУ упрощенного типа
14
Компоненты систем КРМ
Рубильники (размыкатели)
с плавкими вставками
(предохранителями)
Рис. 2.3. Структура и внешний вид АКУ модульного типа
На практике АКУ обычно выглядят так, как это
изображено на Рис. 2.3. Как можно заметить из это-
го рисунка, конструктивно АКУ строится из несколь-
ких единообразных модулей, расположенных в шкафу
АКУ горизонтально на разной высоте. Такая конструк-
ция обеспечивает возможность изменения РМ АКУ в
соответствии с текущими требованиями заказчика, а
также простоту ремонта и модернизации.
На Рис. 2.4 изображен один модуль АКУ, состоя-
щий из двух контакторов, четырех фазных конденса-
торов с разрядными дросселями (эти дроссели на
практике используются не часто) и держателя пре-
дохранителей (размыкателя).
Выбор параметров АКУ,
соответствующих сети потребителя
Хотя не все российские производители АКУ распо-
лагают полной и всесторонней информацией по воп-
росам КРМ, но рынок АКУ уже достаточно развит. По-
этому потребителю нет необходимости «изобретать
велосипед» — он может приобрести уже готовую АКУ.
Однако и перед потребителем (главным энергети-
ком), и перед менеджером, предлагающим АКУ на
продажу, как правило, стоит проблема правильного
определения параметров АКУ, соответствующих сети
потребителя. Исходными данными, необходимыми
для решения этого вопроса, являются активная мощ-
ность сети потребителя и целевой КМ. По ним опре-
деляется РМ сети и соответствующая ей емкостная
РМ АКУ, а также шаг (минимальная ступень) регулиро-
вания РМ. В свою очередь, максимальная РМ АКУ и
Защитное Конденсаторы
стекло (смонтированы
I горизонтально)
Рубильник Контакторы Разрядные
(размыкатель) дроссели
Рис. 2.4. Модуль (поддон) АКУ
ОБОЗНАЧЕНИЯ
Конденсатор
25 квар Контактор
(марки 25 квар
PhaseCap)
Рис. 2.5. Пример 400-кварной АКУ с 6-ступенчатым регу-
лятором и 25-кварными конденсаторами и контакторами
ГЛАВА 2. КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМ КРМ И ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
шаг регулирования определяют число ступеней АКУ
(см. Главу 5). Ввиду того что в наличии (на складе) у
производителя могут отсутствовать некоторые номи-
налы компонентов КРМ (конденсаторов, контакторов
ит. п.), число используемых компонентов может быть
различным при одной и той же РМ АКУ и количестве
ступеней. На Рис. 2.5 показан пример организации
АКУ с заданным шагом регулирования (с заданной РМ
и числом ступеней) при наличии на складе только 25-
кварных конденсаторов и контакторов (в отсутствие
50-кварных изделий). Этот пример наглядно показы-
вает, как с помощью 6-ступенчатого регулятора РМ
можно реализовать управление большим числом кон-
денсаторов (в данном случае — 16 штук), соединен-
ных в батареи.
Конечно, применение, например, 50-кварных изде-
лий упростило бы монтаж (по стоимости компонентов
оба варианта примерно равнозначны). С другой сторо-
ны, следует помнить, что, конденсаторы PhaseCap HD
(характеризующиеся повышенной РМ) не допускают
горизонтального монтажа.
Несколько АКУ используют обычно в случае террито-
риально разнесенных нагрузок потребителей (напри-
мер, при подключении одной АКУ к каждой из трансфор-
маторных подстанций потребителя), а также при боль-
шой мощности сети потребителя (500 кВт и более).
Рис. 2.6. Принципиальная схема АКУ с 6-ступенчатым регулятором РМ Prophi-6R
Аварийного на второй Реле контакторов вентилятора Конденсаторные секции
контакта КМ cos <рг
Рис. 2.7. Принципиальная схема АКУ с 12-ступенчатым регулятором РМ Prophi-12R
16
Пример выбора компонентов КРМ для кранового хозяйства
ПРИМЕР ВЫБОРА КОМПОНЕНТОВ И ПАРАМЕТРОВ
СИСТЕМЫ КРМ ДЛЯ КРАНОВОГО ХОЗЯЙСТВА
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ И ТАРИФ НА РМ
Характеристика предприятия
(исходные данные для расчета)
В данном примере рассмотрен расчет параметров
АКУ, соответствующих электросети одного из рос-
сийских речных портов, применяющего подвижные
подъемные краны (для погрузки/разгрузки судов).
Ранее на предприятии осуществлялась местная КРМ
двигателей кранов. С тех пор большинство фазных
конденсаторов вышло из строя, контакторы морально
устарели. С целью определения параметров новой
системы КРМ главный энергетик предприятия пре-
доставил схемы подключения кранов к сети предпри-
ятия и нижеследующую характеристику кранового хо-
зяйства.
10-й кран
“I
I
6-й кран
Я
I _ L
13-й кран Расстояние 12-й кран
—] между [—]
колонками
.I bl* .I Li ....=
24 м 36 м 33 м 40 м 44 м
45 м 43 м 89 м 47 м 51м 54 м
Рис. 2.8. Одна из схем выборочного подключения подъемных кранов к ТП
Примечание (к Рис. 2.8). На практике следует учиты-
вать, что при подобной схеме подключения портовые
краны, перемещаясь по рельсам, могут переключаться
на питание от соседней ТП (от соседней питающей ко-
лонки).
(Для данного расчета это обстоятельство представляет-
ся несущественным.)
Общее число подъемных кранов (краны ти-
па КБСМ-7-5) — 14.
Средний КМ двигателей одного крана (далее —
КМ крана») составляет cos <р> = 0.6 (с учетом «мел-
ких» нагрузок).
Всего для питания двигателей кранов задействова-
17
ГЛАВА 2. КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМ КРМ И ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
но четыре ТП. Полная мощность одной из них
(ТП 1336), имеющей два понижающих трансформатора
(с напряжением вторичной обмотки 380 В), составляет
2 х 400 кВ А. Мощность трех остальных равна 2 х 320,
1 х 400 и 1х 630 кВ-A соответственно.
АКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ, ПОТРЕБЛЯЕМАЯ КРАНОМ
ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ОПЕРАЦИЯХ
№ Характер операции (на что рас- ходуется активная мощность) Расход мощности [кВт] Примечания
1 Подъем груза 2x75 Указан расход мощности соответ- ствующими двига- телями
2 Поворот 2x19.5
3 Стрела 15
4 Переход 4x7.5
5 Управление 4 —
6 Освещение 10 —
Общая (установочная) мощность крана РУСт 248
Примечание. Каждый кран может совершать одновремен-
но ряд операций (с учетом расхода на управление и осве-
щение), поэтому необходимо учитывать соответствующую
общую (установочную) мощность.
ФИДЕРЫ, ПИТАЮЩИЕ ЧЕТЫРЕ КРАНА ОТ ТП1336
№ № фидера Длина фидера [м]
1 Ф-21 204
2 Ф-22 180
3 ф-23 144
4 Ф-24 111
5 Ф-25 126
6 Ф-26 170
7 Ф-27 215
8 Ф-28 258
Каждый фидер представляет собой четырехпро-
водный кабель марки АБЛУ, поперечное сечение (алю-
миниевого) провода — 185 мм2. Всего для подключе-
ния 14 кранов может быть задействовано 32 фидера.
Расчетная средняя длина фидера АсР равна 213 м.
Мощность, потребленная общей нагрузкой речно-
го порта за последний учетный месяц (сентябрь), сос-
тавляет: Р = 180 000 кВт, С?! =219 000 квар. Энергос-
набжающей организацией установлен лимит неопла-
чиваемой РМ — 96 650 квар.
Параметры, которые необходимо
определить
В данном примере определим расходы потреби-
теля по оплате РМ, произведем выбор необходимых
параметров КУ для повышения КМ речного порта до
величины cos <рз = 0.9, укажем увеличение пропускной
способности сети потребителя («разгрузку» транс-
форматоров ТП), а также снижение потерь активной
мощности и срок окупаемости КУ.
Тарифы и непосредственная оплата РМ
Так как для предприятия задан лимит неоплачива-
емого потребления РМ 96 650 квар, то при потреблен-
ной за месяц РМ =219 000 квар и отсутствии КРМ
предприятие оплачивает:
AQ = (219 000 - 96 650) квар = 122 350 квар.
Определим сумму, которую можно сэкономить не-
посредственно на оплате РМ, компенсировав всю
«избыточную» РМ. При тарифе по оплате РМ, равном
10 коп./1 квар (не самый высокий тариф, из встреча-
ющихся на практике), предприятие оплачивает:
122 350 квар х 0.10 руб./1 квар = 12 200 руб./мес.
Примечание. Тариф на РМ может несколько
варьироваться энергоснабжающими организациями в
зависимости от сезона и от года к году. С другой
стороны, некоторые производители АКУ, по-видимому, в
целях пропаганды их применения, при калькуляции
оплачиваемой РМ в качестве стандартного тарифа по
оплате РМ ссылаются на величину порядка 1 руб./1 квар.
Автору эта цифра представляется завышенной.
ОСНОВНОЙ РАСЧЕТ
Варианты реализации системы КРМ
Принципиально КРМ в порту возможно осущест-
вить в двух вариантах:
• местная установка конденсаторов у каждого крана;
• размещение по одной АКУ у каждой ТП.
Преимущества первого варианта (местная КРМ):
• не требуются регулятор РМ и шкаф для разме-
щения компонентов (шкаф КУ);
• снижается реактивный ток в фидерах, соединяю-
щих краны с ТП.
Преимущества второго варианта (АКУ КРМ):
• требуется меньшее число конденсаторов (так
как не все краны бывают задействованы одно-
временно на полную мощность);
• обеспечивается правильная компенсация РМ
нагрузки при любых изменениях мощности наг-
рузки; исключена перекомпенсация.
Примечание. Как указывалось выше, коммутацию кон-
денсаторов следует осуществлять конденсаторными
контакторами. Однако известно, что некоторые электри-
ки с целью экономии средств для коммутации конденса-
торов используют пускатели самих двигателей (нагруз-
ки). Необходимо учесть, что такая обманчивая экономия
приводит к сокращению срока службы конденсаторов
из-за обычно весьма больших пусковых токов. Естест-
венно, эксплуатировать фазные конденсаторы в режиме
постоянного включения (без коммутации контактора-
ми/пускателями) невыгодно по причине значительной
перекомпенсации.
18
Пример выбора компонентов КРМ для кранового хозяйства
В нормативной литературе указывается, что КМ не-
посредственно на самом кране (КМ каждого крана)
должен быть доведен с помощью КРМ до cos <р2 = 0.8.
Таким образом, оптимальным решением, обеспечива-
ющим все необходимые требования к системе КРМ,
представляется комбинация двух вариантов КРМ:
• местная КРМ конденсаторами cos ф2 = 0.8;
• дальнейшая компенсация (до cos ф3 = 0.9)
посредством АКУ, установленных на входе каждой ТП.
Примечание. Указанная комбинированная КРМ являет-
ся оптимальным решением проблемы с точки зрения
электротехнических требований, но не самым дешевым
решением. Автор отдает себе отчет в том, что для каждо-
го конкретного предприятия может использоваться свой
вариант системы КРМ, учитывающий соответствующие
условия работы предприятия. Комбинированный вариант
КРМ просто характеризуется более длительным сроком
окупаемости системы КРМ. Ну а скупой платит дважды...
Расчет увеличения пропускной
способности ТП
Исходя из Р= 180 000 кВт и Q1 =219 000 квар,
определим средний за месяц КМ предприятия:
tg <picp = Qi/P = 219 000/180 000 = 1.22, ф1ср = 50.Г,
cos <p1cp = 0.63.
Активная мощность PTPi, которую позволяет пере-
дать нагрузке i-й трансформатор соответствующей
ТП, определяется полной мощностью STPi и КМ:
PyPi = STPi-cos <р1ср. При cos ф1ср = 0.63:
• StP-| = 400 кВ А, Ptpi = 252 кВт;
• Syp2 = 320 кВ‘А, Рур2 = 201.6 кВт;
• STP3 = 630 кВ А, Рррз ~ 397 кВт.
За счет повышения КМ до cos ф3 = 0.9 пропускная
способность по мощности i-й ТП увеличится до вели-
чины ДРтп: в следующем соотношении:
ТП1 (ТП1336, ЭТП1 =2x400 кВ А):
• Ртрщ = 2 х (400 0.9) кВт = 720 кВт,
• ДРтп1 = 720 кВт - 2 х 252 кВт =216 кВт;
ТП2(5тп2 = 2х320кВ-А):
• Ртр22 = 2 х (320-0.9) кВт = 576 кВт,
• ДРтпг - 576 кВт - 2 х 201.6 кВт = 172.8 кВт;
ТПЗ (5тпз = 400 кВ А):
• Ртрзг = (400 0.9) кВт = 360 кВт,
• ДРтпз = 360 кВт - 252 кВт = 108 кВт;
ТП4 (STn4 = 630 кВ А):
• Ртрдг = (630 0.9) кВт = 567 кВт,
• ДРТп4 = 567 кВт - 397 кВт = 170 кВт.
Таким образом, повышение КМ до cos ф3 = 0.9
позволяет передать в нагрузку дополнительную сум-
марную активную мощность, равную
(216+ 172.8+ 108+ 170) кВт «667 кВт.
Расчет номиналов конденсаторов,
устанавливаемых непосредственно
у кранов (местная КРМ)
Согласно исходным данным, средняя установоч-
ная мощность каждого крана РУСТ = 238 кВт. Однако
следует учесть, что краны эксплуатируются не при
постоянной загрузке. Не все краны работают каждый
день, поэтому положим коэффициент задействова-
ния равным К3 = 0.7, коэффициент включения крана
(не все краны эксплуатируются одновременно) рав-
ным ПВ = 0.25. Тогда активная мощность крана
РКРАН=РУСУК3^
Ркран = 238 кВтО.5-0.7 = 83.3 кВт.
Рассчитаем РМ, необходимую для повышения КМ
каждого крана порта от величины cos ф, = 0.6
до cos ф2 = 0.8:
Ос = Ркран (10 Ф1 - tg Фг)*>
cos фт = 0.6, ф1 = arccos(0.6) = 53.Г, tg ф, = 1.33;
cos ф2 = 0.8, ф2 = arccos(0.8) = 25.8°, tg ф2 = 0.75;
(tg ф1 - tg ф2) = 0.58,
Ос = 83.3 кВт-0.58 = 48.3 квар = 50 квар.
Таким образом, если устанавливать по одному
фазному конденсатору возле каждого крана, то сле-
дует использовать изделия с номиналом РМ 50 квар.
Ранее, в старой местной системе КРМ предприя-
тия использовались фазные конденсаторы номинала
66 квар. Примерно треть этих старых конденсаторов
(5 штук, с учетом складских резервов) оказалась при-
годной для эксплуатации (со старыми контакторами).
Поэтому всего для 14 кранов необходимо добавить
девять конденсаторов. Ориентировочная стоимость
современных фазного конденсатора и конденсатор-
ного контактора номиналом 50 квар (например, кон-
денсатор B25669-A3996-J375 марки PhaseCap и кон-
тактор B44066-S2610-J230) составляет 160 у.е. Таким
образом, для модернизации местной системы КРМ
необходимо (160 у.е. х 9) х 2 = 2900 у.е.
Расчет АКУ на 1ОО квар
Итак, полагая, что у каждого крана устанавливают-
ся конденсаторы (номиналом 50/66 квар), обеспечи-
вающие cos ф2 = 0.8, рассчитаем РМ каждой АКУ, уста-
навливаемой у каждой ТП для доведения общего КМ
до cos фз = 0.9. На каждую АКУ в среднем приходится
по четыре крана общей мощностью 4Ркран = 4 83.3 кВт
= 333.2 кВт. Необходимая РМ АКУ составляет:
Qc.akv = 4PKPAH(tg Фг - tg Фз) = = 90 квар.
С учетом запаса по РМ, <?с_аку = 100 квар. В таблице
• Для расчета Ос см. также Табл. П1 Приложения.
19
ГЛАВА 2. КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМ КРМ И ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
приведена ориентировочная спецификация на АКУ
РМ 100 квар, укомплектованную компонентами КРМ
«Epcos». Очевидно, для четырех ТП требуется четыре
АКУ по 100 квар каждая.
СПЕЦИФИКАЦИЯ АКУ НА 100 КВАР
(КОМПОНЕНТЫ КРМ «EPCOS»)
РМ [квар] Кол-во изделий (компонентов) Ориентировочная стоимость [у.е.] Примечания (код изделия «Epcos»)
Конденсаторы
10 3 40 В25667-А3207-А375 (PhaseCap)
20 3 55 В25667-А3417-А375 (PhaseCap)
Конденсаторные контакторы
12.5 3 35 B44066-S1810-J230
20 3 35 B44066-S2410-J230
Регулятор РМ
200 B44066-R602-J400 (Prophi-6R)
Сопутствующие компоненты (рубильники и т. п.)
— 1 60 Комплект
- 1 150 Шкаф (каркас, российского производства)
Сумма [у.е.] 900 (округленно)
Примечание. На практике РМ каждой из АКУ может нес-
колько варьироваться (меньше 1и0 квар — для ТП с
трансформатором на 400 квар, больше 100 квар — для
ТП с трансформатором на 2 х 400 квар и т. д.).
Расчет снижения активных потерь
Дополнительные потери активной мощности каждо-
го крана за расчетный период (в данном случае за один
месяц), обусловленные нескомпенсированной РМ,
равны ДРа = kprfQ^nP/U2, где (Экран — РМ, приходя-
щаяся в месяц на один кран, г — расчетное активное
сопротивление фидера с учетом его средней длины.
При повышении КМ до cos ф2ср = 0.8 (tg (р2ср - 0.75):
Qo.s — P(tQ фщр— tg фгср)-
= 180 000 (1.22 - 0.75) квар = 84 600 квар.
РМ соединенных параллельно нагрузок складыва-
ется, поэтому приближенно можно считать:
Qkpah_o.8 = Qo.s/14 = 84 600 квар/14 = 6 043 квар.
Так как проводимость алюминия равна
Yai = 32 мм-1 мОм-1, то активное сопротивление каж-
дого провода (одной жилы) составляет:
= Яср/(8уА|) = 213 м/(185 мм2-32 мм-1мОм~1) =
= 213 м/(185-10 - 6 м2-32-103 м~М х 103 Ом~1) =
= 213 м/(185 м2-32 м-1- Ом-1) = 0.036 Ом.
С учетом трех жил фидера, г = Зг, = 0.1 Ом. Однако
рассчитанная таким образом величина определяет толь-
ко порядок активного сопротивления самого фидера.
Для правильной оценки эффективного сопротивления
следует также учесть, что большинство фидеров подклю-
чено посредством небольших «воздушек». Поэтому эф-
фективное сопротивление проводов, питающих краны,
следует оценить соответствующим коэффициентом kR.
Положим kR = 5 (это довольно грубая оценка, но, как мож-
но будет заметить, активные потери в рассматриваемом
случае все равно не являются определяющим факто-
ром). Тогда получим, что полная компенсация РМ одного
крана позволяет снизить активные потери на величину
ДРО = 5 0.1 0м(6043 квар/380 В)2 ~ 250 кВт, а для 14 кра-
нов — на 250 х 14 кВ = 3500 кВт. При тарифе 1 руб./1 кВт
(относительно невысокий тариф) соответствующая эко-
номия составляет 3500 руб./мес.
Примечание. Нередко на практике расчетную величину
снижения активных потерь в фидере уточняют на основе
показаний активного счетчика электроэнергии (так как
точно априорно оценить потери в фидере порой не
представляется возможным). Кроме того, для рассмат-
риваемого предприятия не были учтены потери активной
мощности в фидере, соединяющем ТП с головной ТП
энергоснабжающей организации.
Подведение итогов
Экономия
На непосредственной оплате РМ: 12 200 руб./мес.
На снижении активных потерь: 3 500 руб./мес.
Общая экономия: 15 700 руб./мес.
Затраты
На местную КРМ: 2 900 у.е.
На четыре АКУ (по 100 квар): 4 х 900 у.е. = 3 600 у.е.
При 1 у.е. = 32 руб.:
• 2900 у.е. х 32 руб. = 92 800 руб.;
• 3600 у.е. х 32 руб. = 115 200 руб.
Срок окупаемости
Местной системы КРМ: 92 800 руб./( 15 700 руб ,/мес.) =
= 6 мес. = 0.5 года.
Комбинированной системы (местная КРМ + четы-
ре 100-кварных АКУ): (92 800 руб. + 115 200 руб.)/
/(15 700 руб./мес.) = 13 мес. ~ 1 год.
20
ПОДРОБНО
О СОВРЕМЕННЫХ
КОМПОНЕНТАХ КРМ
НА ПРИМЕРЕ ИЗДЕЛИЙ
«EPCOS»
Глава 3
ФАЗНЫЕ
(КОСИНУСНЫЕ)
КОНДЕНСАТОРЫ
ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ
ПЛЕНОЧНАЯ МКК-ТЕХНОЛОГИЯ ДИЭЛЕКТРИКА
Конструкция и перечень свойств
МКК-конденсаторов
Рассматриваемые в данном издании фазные кон-
денсаторы марок PhaseCap и PhaseCap HD произво-
дятся по передовой для нашей страны МКК-техноло-
гии «сухого» диэлектрика, которая хорошо зареко-
мендовала себя на Западе, где применяется уже в те-
чение 15 лет. МКК-технология (от нем. Metallized
Kunststoff Kompakt — конденсаторы Компактные с
Металлизированной Пленкой), запатентованная кон-
церном «Epcos», основана на базе полиэфирного
стекловолокна особой прочности,‘благодаря чему она
отличается практической невоспламененяемостыо.
Каждый электрод конденсатора образован из сме-
си цинка и алюминия, которая с помощью вакуумного
напыления наносится на одну из сторон полиэфирной
или полипропиленовой пленки. Для образования па-
ры электродов используют две пленки, разделитель-
ным диэлектриком при этом является сама пленка.
Такую пару пленочных электродов сворачивают в ка-
тушку (см. Рис. 3.1 и 3.2).
Как было упомянуто выше, фазные конденсаторы,
рассчитанные на периодическую коммутацию, должны
обладать УСТОЙЧИВОСТЬЮ К ИМПУЛЬСНЫМ (ПУСКОВЫМ) ТО'
кам. Однако обычная технология намотки пленки в ка-
тушку (например, конденсаторов типа МКР) характе-
ризуется опасностью возникновения краевого эффек-
та также называемого Пинч-эффектом или эффектом
самостягивающегося заряда. Как следует из названия
этого эффекта, он возникает на периферийной части
катушки и приводит к пробою пленки из-за свойствен-
ного ей утончения с ростом приложенного напряжения.
Благодаря специальной металлизации торцевых час-
тей пленки посредством напыления и обеспечению утол-
щения пленки на краях (оптимальное сочетание Волнис-
той кромки «Epcos» и ровного отрезка края) реализуется
область надежного протяженного контакта и максималь-
ная эффективная поверхность для напыления металла
(см. Рис. 3.3). Технология гарантирует достаточную
электрическую проводимость, низкоиндуктивный контакт
между выводами конденсатора и торцевой его частью, а
также стабильность емкости при высоких температурах.
Метод укладки пленки и применение композитного во-
локна обеспечивают также защиту от вибрации.
Рис. 3.1. Конструкция однофазного конденсатора (пленоч-
ного) с металлизированной пленкой, свернутой в катушку
Рис. 3.2. Конструкция трехфазного пленочного конденсатора
Общие замечания
ВидА(увелич.)
а) без Волнистой
кромки концерна «Ерсоз»
газоплазменного
напыления
б) с Волнистой
кромкой концерна «Ерсоз»
Контактная область
газопламенного
напыления(Zn)
Большая эффективная
площадь контакта
Рис. 3.3. Волнистая кромка электрода МКК-конденсаторов, исключающая пробой
Свойства конденсаторов «Epcos» (PhaseCap и PhaseCap HD), выполненных по МКК-технологии
• «Сухое» (безжидкостное) исполнение • Встроенный предохранитель избыточного давления
• Самовосстановление • Вакуумная пропитка
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ОБЩИЕ ДЛЯ КОНДЕНСАТОРОВ PhaseCap И PhaseCap HD
Согласно стандартам МЭК/1ЕС 831-1/96, МЭК/IEC 831-2/95, EN 60831-1+2/96, VDE 560-46+47 3/95
Пцнимтр Значение Параметр Значение
Импульсный (пусковой) ток 200 х /N0M (max) Монтаж и заземление Осуществляются болтом М12, располо- женным на днище корпуса
Пеоенапояжение Unom + 10% (Д0 8 4 ежедневн0^ Unom + 15% перенапряжение (до 30 мин. ежедневно); Умом + 30% (до 1 мин.) Средства защиты «Сухая» технология, самовосстановление, предохранитель избыточного давления
Допустимое отклонение емкости ±5% РазрядныЬ резисторы Объеденены в разрядный модуль
Тестовое напряжение (АС) между вы- п с,, , «п, , л а водами 2.15xUNOm, (АС), 10 с Корпус Штампованный алюминиевый
Напряжение изоляции между клемма- .. _ „ ми и корпусом при UNOm i 660 В, 10 с и и Класс защиты (стандартно, без защитного футляра) IP20 (монтаж внутри помещений)
-25...+55‘С, при наличии принудительного Температура окружающей среды охлаждения допустима и более высокая температура Разъем Трехконтакгный двусторонний марки Sigut с защитой от электрического удара (стандарт VDE0106, часть 100), поперечное сечение присоединительного кабеля 16 мм2 (max)
Охлаждение Естественное или принудительное
Влажность 95% (max) Диэлектрик Полипропиленовая пленка
Высота над уровнем моря 4000 м (max) Наполнитель Инертный газ
23
ГЛАВА 3. ФАЗНЫЕ (КОСИНУСНЫЕ) КОНДЕНСАТОРЫ
«Сухое» (безжидкостное) исполнение
Наполнителем является инертный газ, а не став-
шие традиционными минеральное масло или полиу-
ретановая смола. Такое исполнение исключает воз-
можность утечки/выброса масла и соответствующего
повреждения, воспламенения или загрязнения окру-
жающего оборудования. Тестирование каждого изде-
лия изготовителем гарантирует его абсолютную гер-
метичность. Даже в случае механического поврежде-
ния короткое замыкание электродов исключено.
Свойство самовосстановления
Практически любой конденсатор в процессе
эксплуатации подвергается температурным и/или
электрическим перегрузкам (в частности, напряжение
наших электрических сетей нередко «гуляет» в недо-
пустимо широких пределах). Результатом перегрузки
обычно является электрический пробой диэлектрика,
выводящий конденсатор из строя, а в худшем — гро-
зящий пожарами, повреждением соседнего оборудо-
вания, угрозой жизни людей и т. д.
Перегрузка фазных конденсаторов обычно прояв-
ляется в виде временного превышения номинального
тока и напряжения (см. Табл. Технические характе-
ристики конденсаторов выше).
Самовосстановление
Свойство самовосстановления МКК-конденсато-
ров обеспечивает их работоспособность с неболь-
шим отклонением эксплуатационных параметров (но-
минал конденсатора, активные потери диэлектрика и
т. п.) в момент перегрузки и возвратом их в исходное
состояние — по окончании перегрузки.
Дуга, вызванная электрическим пробоем, в МКК-коцден-
саторах вызывает разогрев газа-наполнителя и увеличение
его давления. Высокое давление, в свою очередь, приводит
к быстрому выпариванию металлизации в месте пробоя ди-
электрической пленки с образованием области изоляции.
На Рис. 3.4 показан разрез МКК-конденсатора, пробой ди-
электрика и область выпаривания металлизации. Если МКК-
коцценсатор подвергнуть перегрузке, затем снять перегруз-
ку, отключить его от сети и «разрезать» (распилить), то в мес-
тах бывшего пробоя можно обнаружить отверстия, изобра-
женные на фотографиях Рис. 3.4 (масштаб фотографий —
1:3). Однако конденсатор, использованный для демонстра-
ции, не вышел из строя.
Примечание. Незначительная деградация параметров в
результате перегрузки все же возможна. Например, при
определенных условиях снижение емкости МКК-конден-
сатора может составить 100 пФ. Причем это значение га-
рантировано концерном «Epcos» с возможностью про-
верки степени деградации параметра прецезионным из-
мерительным прибором.
Встроенный предохранитель избыточного
давления
Этот предохранитель предотвращает взрыв и раз-
рушение корпуса при эксплуатации в аварийном режи-
ме, а также по истечении срока годности конденсатора.
Таким образом, МКК-конденсаторы застрахованы от
короткого замыкания. Предохранение обеспечивается
за счет размыкания специального внутреннего контак-
та (расположенного радиально вдоль оси конденсато-
ра, между его дном и крышкой), происходящего при из-
быточном давлении газа-наполнителя (см. Рис. 3.5).
Это давление может быть обусловлено термическим
перегревом или механическим повреждением. Избы-
точное давление приводит к расширению корпуса кон-
денсатора (в особенности, к вздутию его крышки) и
размыканию предохранительного контакта.
I х
1. Диэлектрик
2. Металлизированные электроды
3. Материал, компенсирующий
ударную волну
4. Воздушный зазор с парами
металла
5, 6. Область плазмы
7. Граничный слой между газообразным
диэлектриком и плазмой
8. Канал пробоя диэлектрика
9. Газообразная фаза диэлектрика
10. Область вытесненной (выпаренной)
металлизации ‘
Рис. 3.4. Выпаривание металлизации в месте пробоя диэлектрика (свойство самовосстановления) МКК-конденсатора
Общие замечания
Контакт замкнут
Контакт разомкнут
Три обмотки, соответствующие
однофазным конденсаторам
Поднимающаяся
ВидР
ВидС
Рис. 3.5. Структура МКК-конденсатора и размыкание предохранительного контакта при избыточном давлении
25
ГЛАВА 3. ФАЗНЫЕ (КОСИНУСНЫЕ) КОНДЕНСАТОРЫ
Вакуумная пропитка
Вообще, обработку электродов пленочных кон-
денсаторов с помощью пропитывающих веществ осу-
ществляют с целью защиты электродов от коррозии,
обусловленной окислением (удаление влажного воз-
духа и исключение сопутствующих факторов среды).
Известно, что плохая пропитка электродов приводит к
увеличению числа отдельных электрических разря-
дов, росту активных потерь и сокращению срока
службы конденсаторов. Вакуумная пропитка предотв-
ращает утечку наполнителя (инертного газа) и свя-
занный с ней перегрев/высыхание конденсатора в тя-
желых условиях эксплуатации (при перегрузках),
обеспечивая, таким образом, высокую стабильность
емкости и длительный срок эксплуатации.
Прочие свойства
МКК-конденсаторов
Конденсаторы имеют компактный цилиндрический
корпус, выполненный из алюминия. Например, габа-
риты конденсатора марки PhaseCap с РМ, равной
10 квар, составляют: dxh = 12x16.5 см2 (где d —диа-
метр конденсатора, h — высота). Благодаря «сухому»
исполнению и алюминиевому корпусу существенно
снижен вес: в среднем на 15...20%. Например, вес
конденсатора марки PhaseCap номинала 10 квар ра-
вен 1.3 кг. В свою очередь, малый вес и габаритные
размеры обеспечивают удобство и простоту монтажа
и транспортировки. Применяемый инертный газ нейт-
рален, невоспламеняем и экологически безопасен.
Конденсаторы не загрязняют окружающей среды, не
требуют обслуживания и утилизации.
В принципе, фазные конденсаторы не предназна-
чены для фильтрации гармоник. Однако благодаря
способности МКК-конденсаторов выдерживать боль-
шие пусковые токи и свойству самовосстановления,
они не раз применялись в качестве фильтра гармоник
в бесперебойных и импульсных источниках питания и
в других подобных схемах.
УНИФИЦИРОВАННЫЙ РАЗЪЕМ (КЛЕММНАЯ КОЛОДКА) МАРКИ SIGUT
Рис. 3.6. Внешний вид унифицированного разъема
Sigut
Все фазные конденсаторы «Epcos», в том числе и
не включенные в данное издание, снабжены унифи-
цированным разъемом (клеммной колодкой,
см. Рис. 3.6). Это патентованный инновационный
разъем марки Sigut, который обеспечивает присое-
динение кабелей различного диаметра, в том числе
толстого кабеля, следующих сечений:
• 16 мм2 (max) — для конденсаторов PhaseCap;
• 35 мм2 (max) - для конденсаторов PhaseCap HD.
Каждый контакт (из трех) клеммной колодки имеет
два зажима для подключения проводов. Таким обра-
зом, трехфазный конденсатор имеет шесть зажимов,
обеспечивающих подключение двух трехпроводных
кабелей. Предполагается, что один кабель соединя-
ется с контактором, а вместо второго к конденсатору
подключают готовый модуль разрядных резисторов
(см. Рис. 3.7), входящий в комплект поставки фазно-
го конденсатора.
Однако разъем такого типа также позволяет к од-
ному и тому же выводу подключать (с обеспечением
надежного соединения) и присоединительный ка-
бель, и вывод разрядного резистора (см. соответ-
ствующую иллюстрацию в разделе Разрядные резис-
торы). Поэтому разъем марки Sigut оптимально пред-
назначен для параллельного соединения конденсато-
ров в батарею с учетом монтажа разрядных резисто-
ров.
Клеммная колодка разъема не требует специаль-
ной подготовки кабеля: для быстрого и надежного
присоединения кабеля используются обычные ка-
бельные наконечники. Благодаря отсутствию высту-
пающих токопроводящих частей разъем Sigut обеспе-
чивает надежную защиту от поражения электричес-
ким током и попадания мелких посторонних предме-
тов (класс защиты IP20, см. Табл. ПЗ классов защиты
IPxx Приложения).
Разрядные резисторы
и кабель подключены
Соединительный
кабель
Рис. 3.7. Параллельное подключение конденсаторов
26
Конденсаторы марки PhaseCap
КОНДЕНСАТОРЫ МАРКИ PhaseCap
СИСТЕМА ОБОЗНАЧЕНИЙ (КОД ЗАКАЗА)
В25667 — А 4 49 7 — А 3 7 5
1--------- I "Г
| Разъем |
I—16 мм2 (max)
-1 — Однофазный
I— 3 — трехфазный
[ Допуск емкости |
L А----5/+10% (стандартн.)
Lj- +/-5%
| Емкость (49 х 1Q-7 Ф = 490 мкФ = 3 х 165 мкФ) |
| Порядок величины емкости (1Q-7) |
| Величина емкости (без учета порядка) |
| Номинальное напряжение ]
- 2 - 230 В
- 3 - 400 В
- 4-415,440,480 В
-5-525В
L 6 - 690 В
| Версия ~|
I— А — Стандартная
I— S — Специальная
j Конденсатор марки PhaseCap | :
Особенности
• Реактивная мощность.........2.5...25 квар
• Срок эксплуатации ........свыше 115 000 ч
• Долговременная перегрузка
потоку.......................1.3х/NOM (max)
• Активные потери...........< 0.25 Вт/квар
• Напряжение изоляции между клеммами и кор-
пусом при UNOM > 660 В@10 с......(7 = 6 000 В
• Класс защиты IP54 — с применением защитного
футляра (см. ниже)
• Монтаж в любом положении (в том числе, в гори-
зонтальном и «вверх ногами»), позволяющий
максимально использовать рабочее пространство
Область применения
• Младшие ступени конденсаторных батарей АКУ
• Местная КРМ
• Фильтрация гармоник
Примечание (к Рис. 3.9). Здесь и далее все размеры на
рисунках указаны в мм.
Рис. 3.8. Внешний вид конденсатора PhaseCap
27
ГЛАВА 3. ФАЗНЫЕ (КОСИНУСНЫЕ) КОНДЕНСАТОРЫ
ПАРАМЕТРЫ КОНДЕНСАТОРОВ (СТАНДАРТНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ)
Трехфазные конденсаторы
Тип соединения — «треугольник» (Д-соединение)
Частота сети.....50 Гц
Н* Г гг Ни м , J** < С? Л-
Номинальное напряжение 230 В
2.5 6.3 3x50 121x164 1.2 MKK230-D-02.5-01 В25667-А2157-А375
5.0 13.1 3x104 121x164 1.3 MKK230-D-05-01 В25667-А2317-А375
7.5 18.8 3x150 121x164 1.3 MKK230-D-07.5-01 В25667-А2457-А375
10.4 26.1 3x209 121x164 1.5 MKK230-D-10-01 В25667-А2627-А375
12.5 31.4 3x250 121x200 1.7 MKK230-D-12.5-01 В25667-А2757-А375
Номинальное напряжение 400 В
5.0 7.2 3x33 121x164 1.2 MKK400-D-05-01 В25667-А3996-А375
6.3 9.0 3x42 121x164 1.2 MKK400-D-06.3-01 В25667-А3127-А375
7.5 10.8 3x50 121x164 1.2 MKK400-D-07.5-01 B2S667-A3147-A375
8.3 12.0 3x55 121x164 1.3 MKK400-D-08.3-01 В256С7-А3167-А375
10.4 15.0 3x69 121x164 1.3 MKK400-D-10-01 В25667-А3207-А375
12.5 18.0 3^3 121x164 1.3 MKK400-D-12.5-01 В25667-Д3247-А375
15.0 21.7 3x100 121x164 1.5 MKK400-D-15-01 В25667-А3297-А375
16.7 24.0 3x111 121x200 1.6 MKK400-D-16.7-01 В25667-А3337-А375
20.8 30.0 3x138 142x200 2.0 MKK400-D-20-01 В25667-А3417-А375
25.0 36.0 3x166 142x200 2.2 MKK400-D-25-01 В25667-А3497-А375
Номинальное напряжение 415 В
5.0 7.2 3x31 121x164 1.2 MKK415-D-05-01 В25667-А4926-А375
6.3 8.7 3x39 121x164 1.2 MKK415-D-06.3-01 В25667-А4117-А375
10.4 14.5 3x64 121x164 1.2 MKK415-D-10-01 В25667-А4197-А375
12.5 17.4 : 3x77 121x164 MKK415-D-12.5-01 В25667-А4227-ДЭ75
15.0 20.9 3x93 121x164 1.4 MKK415-D-15-01 В25667-А4277-А375
16.7 23.3 3x103 121x164 1.5 MKK415-D-16.7-01 В25667-А4307-А375
20.8 29.0 3x128 121x200 1.7 MKK415-D-20.8-01 В25667-А4387-А375
25.0 34.8 3x54 142x200 2.1 MKK415-D-25-01 В25667-А4487-А375
Номинальное напряжение 440 В
5.0 6.6 3x27 121x164 1.2 MKK440-D-05-01 В25667-А4826-А375
7.5 9.9 3x41 121x164 1.2 MKK440-D-07.5-01 В25667-А4127-А375
10.4 13.7 3x57 121x164 1.3 MKK440-D-10-01 В25667-О4177-А375
11.2 14.7 3x61 121x164 1.4 MKK440-D-11.2-01 В25667-А4187-А375
Конденсаторы марки PhaseCap
Окончание
РМ AlOM Сжи. Раймеры <4x5 Вес Оочмянютойямятим Ввдавам
1**м9 М
Номинальное напряжение 440 В
12.5 16.4 3x69 121x164 1.4 MKK440-D-12.5-01 В25667-А4207-А375
14.2 18.7 3x78 121x164 1.5 MKK440-D-14.2-01 В25667-А4237-А365
15.0 19.7 3x82 121x164 1.6 MKK440-D-15-01 В25667-А4247-А375
16.7 21.9 3x92 121x200 1.7 MKK440-D-16.7-01 В25667-А4277-А365
18.8 24.7 3x103 142x200 2.0 MKK440-D-18.8-01 В25667-А4307-А365
20.8 27.3 3x114 142x200 2.1 MKK440-D-20-01 В25667-А4347-А375
25.0 32.8 3x137 142x200 2.3 MKK440-D-25-01 В25667-А4417-А375
28.15 37.0 3x154 142x200 2.5 MKK440-D-28-01 В25667-А4467-А365
Номинальное напряжение 480 В
5.0 6.0 3x23 121x164 1.1 MKK480-D-05-01 В256В7-А4696-А375
6.25 7.5 3x29 121x164 1.2 MKK480-D-06.3-01 В25667-А4866-А375
7.5 9.0 »х35 121x164 1.2 MKK480-D-07.5-01 В25667-А4107-А375
8.33 10.0 3x38 121x164 1.2 MKK480-D-08.3-01 В25667-А4117-А365
10.4 12.5 3x48 121x164 1.3 MKK480-D-10-01 В25667-А4147-А375
12.5 15.1 3x58 121x164 1.5 MKK480-D-12.5-01 В25667-А4177-А365
15 18.1 3x69 121x200 1.7 MKK480-D-15-01 В25667-А4207-А365
16.7 20.0 3x77 121x200 1.8 MKK480-D-16.7-01 В25667-А4237-А355
20.8 25.0 3x96 142x200 2.2 MKK480-D-20-01 В25667-А4287-А375
25.0 30.0 3x115 142x200 2.4 MKK480-D-25-01 В25667-А4347-А365
Номинальное напряжение 525 В
6.3 6.9 3x24 121x164 1.1 MKK525-D-06.25-01 В25667-А5726-А375
8.3 9.2 3x32 121x164 1.2 MKK525-D-08.3-01 В25667-А5966-А375
10.4 11.5 3x40 121x164 1.4 MKK525-D-10-01 В25667-А5127-А375
12.5 13.8 3x48 121x164 1.5 MKK525-D-125-01 В25867-А5147-А375
15.0 16.5 3x58 121x200 1.7 MKK525-D-15-01 В25667-А5177-А375
16.7 18.4 3x64 121x200 1.8 MKK525-D-167-01 В25667-А5197-А375
20.8 22.9 3x80 142x200 2.2 MKK525-D-20-01 В25667-А5247-А375
25.0 27.5 3x96 142x200 2.5 MKK525-D-25-01 В25667-А5287-А375
29
ГЛАВА 3. ФАЗНЫЕ (КОСИНУСНЫЕ) КОНДЕНСАТОРЫ
ПАРАМЕТРЫ ОДНОФАЗНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ
Частота сети....50 Гц
(«Pl [мкФ] Размеры <И| [мм] Вас Сокращенное обозначение конденсаторе Коя заказа
Номинальное напряжение 230 В
2.5 10.9 150 121x164 1.1 MKK230-I-02 5-01 В25667-А2157-А175
3.3 14.5 200 121x164 1.1 MKK230-I-033-01 В25667-А2207-А175
5.2 22.6 313 121x164 1.1 MKK230-I-05-01 В25667-А2317-А175
8.33 36.2 502 121x164 1.3 MKK230-I-08 3-01 В25667-А2507-А175
Номинальное напряжение 400 В
5.0 12.5 100 121x164 1.1 МКК400-1-05-01 В25667-А3107-А175
6.3 15.6 124 121x164 1.1 MKK400-I-06.25-01 В25667-А3127-А175
7.5 18.8 149 121x164 и MKK400-I-07.5-01 В25667-А3147-А175
8.3 20.8 166 121x164 1.1 MKK400-I-08.3- 01 B256Q7-A3167-A175
10.4 26.0 207 121x164 1.2 MKK400-I-10.4-01 В25667-А3207-А175
12.5 31.2 *9 121x164 1.3 MKK400-I-12.5-01 В25667-А3247-А175
Номинальное напряжение 525 В
6.5 12.4 75 121x164 1.1 MKK525-I-06.5-01 В25667-А5756-А175
8.3 15.9 96 121X164 1.2 MKK525-I-08.3-01 В25667-А5966-А175
10 19.0 116 121x164 1.3 МКК525-1-10-01 В25667-А5117-А175
12.5 23.8 144 121x164 1.5 МКК525-1-12.5-01 В25667-А5147-А175
15 28.6 173 121x200 1.7 MKK525-I-15-01 В25667-А5177-А175
18.6 36.0 142x200 MKK525-I-18.6-01 В25667-А5217-А175
Конденсаторы марки PhaseCap
ПАРАМЕТРЫ КОНДЕНСАТОРОВ, СОЕДИНЕННЫХ «ЗВЕЗДОЙ»
Трехфазные конденсаторы
Частота сети....50 Гц
Реактивная моиуюсть [квар] [А] Сном [мкФ] Размеры <М< ]мм] М Соирмцаинм оймиачен “ Кодзжаи
Номинальное напряжение 690 В
5.0 4.2 3x33 121x164 1.2 MKK690-Y-05-01 В25667-А6996-А375
10.0 8.4 3x70 121x164 1.3 MKK690-Y-10-01 В25667-А6207-А375
12.5 10.5 3x84 121x164 1.4 MKK690-Y-12.5-01 В25667-А6257-А375
15.0 12.6 3x100 121x164 1.5 MKK690-Y-15-01 В25667-А6307-А375
20.8 17.4 3x139 142x200 2.0 MKK690-Y-20-01 В25667-А6417-А375
25.0 21.0 3x167 142x200 2.2 MKK690-Y-25-01 В25667-А6507-А375
Номинальное напряжение 740 В
14.2 10.9 3x82.5 121x200 1.8 MKK740-Y-14-01 B25667-A7247-A37S
26.8 20.9 3x155 142x200 2.5 MKK740-Y-26.8-01 В25667-А7467-А375
ЗАЩИТНАЯ КРЫШКА ДЛЯ КОНДЕНСАТОРОВ PhaseCap
Крышка защищает разъем конденсатора от про-
никновения влаги, пыли и т. п. Выполнена из пластика.
КОДЫ ЗАКАЗА КРЫШКИ
Размеры конденсатора, dxh Диаметр выходного кабеля Диаметры [мм] Код заказа
[мм] [мм] di (#2
121x164 9...13 116 125 В44066-К1211
121x200 10...14 116 125 В44066-К1212
142x200 14...18 137 145 В44066-К1421
Рис. 3.10. Габаритный чертеж крышки конденсаторов
марки PhaseCap
ГЛАВА 3. ФАЗНЫЕ (КОСИНУСНЫЕ) КОНДЕНСАТОРЫ
ГЕРМЕТИЧНЫЙ ФУТЛЯР ДЛЯ КОНДЕНСАТОРОВ PhaseCap
Герметичный футляр
обеспечивает полную защи-
ту конденсатора от водяных
брызг, падающих с любого
направления, защиту от про-
никновения пыли и полную
защиту людей от соприкос-
новения с токоведущими
частями. Таким образом,
обеспечивается класс защи-
ты IP54. Футляр выполнен из
пластика.
Рис. 3.11. Внешний вид
конденсатора PhaseCap,
помещенного в герметичный футляр
Рис. 3.12. Схема монтажа конденсатороа PhaseCap
в футляре
Рис. 3.13. Габаритный чертеж футляра конденсаторов
PhaseCap
КОДЫ ЗАКАЗА ФУТЛЯРА
Размеры конденсатора, dxh Диаметр выходно- го кабеля Размеры футляра [мм] Код заказа
[мм] [мм] h h h
121x164 9...13 134 110 177 243 В44066-Х9122
121x200/ 142x200 10...18 154.5 130.5 186 280 В44066-Х9142
Конденсаторы марки PhaseCap HD (повышенная мощность)
КОНДЕНСАТОРЫ МАРКИ PhaseCap HD
(ПОВЫШЕННАЯ МОЩНОСТЬ)
СИСТЕМА ОБОЗНАЧЕНИЙ (КОД ЗАКАЗА)
В25669 — А 4 46 7 — А 3 7 5
| Разъем |
^16мм2или25 мм2
I—Трехфазный
ГДопуск емкости |
I— А---5/+10% (стандарта)
Lj_ +/-5%
[Емкость (46х 10-7ф = 460 мкФ - 3 х 154 мкФ)|
[ Порядок величины емкости (10-7) |
| Величина емкости (без учета порядка) |
| Номинальное напряжение |
- 3 - 400 В
_ 4 _ 440 В*
L- 5 - 525 В
| Версия ~|
I— А — Стандартная
I— S — Специальная
| Конденсатор марки PhaseCap-] »
Конденсаторы марки PhaseCap HD (от англ. High
Duty — Повышенная Нагрузка) рассчитаны на боль-
шие значения РМ и удовлетворяют повышенным
эксплуатационным требованиям.
Особенности
• Реактивная мощность...........30...50 квар
• Срок эксплуатации ..........свыше 130 000 ч
• Долговременная перегрузка
по току......................1.6 х /NOM (max)
• Активные потери..............<0.2 Вт/квар
• Позиция монтажа — вертикальная
Область применения
• Старшие ступени конденсаторных батарей
• Местная КРМ
• Фильтрация гармоник
Рис. 3.14. Внешний вид конденсатора PhaseCap HD
Рис. 3.15. Габаритный чертеж конденсатора PhaseCap HD
ГЛАВА 3. ФАЗНЫЕ (КОСИНУСНЫЕ) КОНДЕНСАТОРЫ
ПАРАМЕТРЫ КОНДЕНСАТОРОВ
Трехфазные конденсаторы
Тип соединения — «треугольник» (Д-соединение)
Частота сети.....50 Гц
I « И га АшиДМООС га I f Вас E»J конденсатора Код зам»
Номинальное напряжение 400 В (Подходят также для напряжения 415 В с увеличением РМ на 7.6%.)
30 43 100 3x199 142x280 4 MKK400-D-30-21 B25669-A3596-J375
35 51 100 3x232 142x280 4 MKK400-D-35-21 B25669-A3696-J375
37.5 54 100 3x249 142x317 4.4 MKK400-D-37.5-21 B25669-A3746-J375
40 58 100 3x265 142x317 4.4 MKK400-D-40-21 B25669-A3796-J375
50 72 100 3x332 142x355 4.7 MKK400-D-50-21 B25669-A3996-J375
Номинальное напряжение 440 В
28 37 100 3x154 142x280 4.0 MKK440-D-28-21 B25669-A4467-J375
30 39 100 3x164 142x280 4.0 MKK440-D-30-21 B25669-A4497-J375
35 46 100 3x192 142x317 4.4 MKK440-D-35-21 B25669-A4577-J375
37.5 49 100 3x206 142x317 4.4 MKK440-D-37.5-21 B25669-A4617-J375
40 52 100 3x219 142x317 4.4 MKK440-D-40-21 B25669-A4657-J375
50 66 100 3x274 142x355 4.7 MKK440-D-50-21 B25669-A4827-J375
Номинальное напряжение 480 В
31 37 100 3x143 142x317 4.4 MKK480-D-31-21 B25669-A4427-J37
35 42 100 “ 3x161 142x317 4.4 MKK480-D-35-21 B25669-A4487-J375
42 50 100 3x193 142x355 4.7 MKK480-D-42-21 B25669-A4577-J365
Номинальное напряжение 525 В
30 33 95 3x116 142x280 4.0 MKK525-D-30-21 B25669-A5347-J375
35 39 95 3x135 142x317 4.4 MKK525-D-35-21 B25669-A5407-J375
37.5 41 95 3x145 142x317 4.4 MKK525-D-37.5-21 B25669-A5437-J375
40 44 95 3x154 142x355 4.7 MKK525-D-40-21 B25669-A5467-J375
ЗАЩИТНАЯ КРЫШКА ДЛЯ КОНДЕНСАТОРОВ PhaseCap HD
Крышка предназначена для защиты разъема от
проникновения влаги, пыли и т. п. Выполнена из плас-
тика.
ДИАМЕТР КОНДЕНСАТОРА И КОД ЗАКАЗА КРЫШКИ
Диаметр конденсатора Диаметр выходного кабеля Код заказа
[мм] [мм]
142 14...18 В44066-К1422
* Отверстие для прокладки второго кабеля s
Рис. 3.16. Габаритный чертеж защитной крышки конден-
саторов марки PhaseCap HD
Разрядные резисторы и замечания по монтажу
РАЗРЯДНЫЕ РЕЗИСТОРЫ И ЗАМЕЧАНИЯ ПО МОНТАЖУ
ЗАМЕЧАНИЯ ПО МОНТАЖУ ФАЗНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ
Фазные конденсаторы по возможности размеща-
ют в прохладных помещениях с хорошей вентиляци-
ей, вдали от источников тепла (антирезонансных
дросселей, прямых солнечных лучей и т. п.). Для
обеспечения хорошего контакта (проводимости)
монтажно-заземляющего болта, расположенного в
нижней части корпуса, необходимо удалять лак с
контактных поверхностей присоединительного обо-
рудования.
Примечание. Предохранитель избыточного давления
сможет нормально сработать, только если будет обеспе-
чен достаточный простор над крышкой фазного конден-
сатора (см. Рис. 3.17).
Рис. 3.17. Обеспечение резерва пространства, необходи-
мого для нормального функционирования фазных конден-
саторов
РАЗРЯДНЫЕ РЕЗИСТОРЫ ФАЗНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ
Разрядные резисторы (по одному на каждую фазу)
входят в комплект каждого МКК-конденсатора
«Epcos». Для трехфазных конденсаторов они постав-
ляются смонтированными в модули (сборки), которые
легко вставляются в клеммную колодку, шунтируя за-
жимы разъема для ограничения остаточного напря-
жения, и надежно фиксируются (как и присоедини-
тельный кабель) винтами.
Разрядные резисторы защищают конденсатор от
перегрузки, которая могла бы возникнуть при его пов-
торном подключении в сеть (за счет наложения оста-
точного потенциала конденсатора и приложенного
напряжения).
Стандарт МЭК/IEC 831-1-2 определяет, что макси-
мальное время разряда конденсаторов от пикового
напряжения до 75 В не должно превышать 3 мин.
МКК-конденсаторы же «Epcos» снабжаются разряд-
ными резисторами, время разряда которых (от пико-
вого напряжения до 75 В) составляет 1 мин с целью
обеспечения оптимального режима их эксплуатации в
АКУ.
Следует отметить, что недостаточный разряд фаз-
ных конденсаторов (с остаточным напряжени-
ем > (Aiom)> обусловленный, например, неправильны-
ми настройками регулятора РМ, в итоге сокращает
срок их службы.
Как было сказано выше, разъем марки Sigut поз-
воляет к одному и тому же выводу надежно подсоеди-
нить и кабель, и вывод разрядного резистора.
Рис. 3.19 поясняет особенности монтажа разрядных
резисторов (модуля резисторов) для такого случая.
Неправильный монтаж (обозначен крестом) обуслов-
лен опасным размещением присоединительного ка-
беля выше разрядных резисторов: провисание кабе-
ля может привести к короткому замыканию цепи.
Рис. 3.18. Внешний вид модуля (готовой сборки) разрядных резисторов
Примечание. Общее правило: разрядные
резисторы нельзя размещать между присо-
единительным кабелем и корпусом конден-
сатора! Следует также позаботиться о до-
статочном воздушном промежутке между
резисторами и металлическими частями
корпуса. Естественно, между фазным кон-
денсаторов и разрядным резистором не
должно быть предохранителей, ключей и
прочих разъединительных устройств.
ОЕ
ГЛАВА 3. ФАЗНЫЕ (КОСИНУСНЫЕ) КОНДЕНСАТОРЫ
Рис. 3.19. Монтаж разрядных резисторов на клеммной
колодке
Следует отметить, что провисание кабеля нельзя
компенсировать за счет применения жесткого кабе-
ля, так как при этом не гарантируется надежное креп-
ление разрядных резисторов к колодке. (Максималь-
ный крутящий момент винтов, фиксирующих присое-
динительные элементы [кабель и резисторы] для
разъема Sigut составляет 1.2 Н-м.) Необходимо также
помнить о максимально допустимом сечении присое-
динительного кабеля (16 мм2 — для конденсаторов
марки PhaseCap; медный кабель).
Рис. 3.20. Вид сбоку клеммной колодки (с резисторами)
(окружностями обозначено сечение
присоединительного кабеля)
Рис. 3.21. Неправильный монтаж
Необходимость расчета (подбора) номиналов раз-
рядных резисторов обычно возникает при соедине-
нии обычных конденсаторов в батарею. Для МКК-кон-
денсаторов, снабженных разъемом Sigut, такая зада-
ча возникает редко. Соответствующая информация
приведена для справки. Заметим, что для соединения
типа «звезда» используются в. три раза меньшие но-
миналы разрядных резисторов.
ПОДРОБНО
О СОВРЕМЕННЫХ
КОМПОНЕНТАХ КРМ
НА ПРИМЕРЕ ИЗДЕЛИЙ
«EPCOS»
Глава 4
КОНДЕНСАТОРНЫЕ
КОНТАКТОРЫ
релейные контакторы с дугогасящими
КОНТАКТАМИ
внешний вид и пусковой ток
СИСТЕМА ОБОЗНАЧЕНИЙ (КОД ЗАКАЗА)
Дополнительные контакты
нормально разомкнуты (NO)
| Контактор (релейный) j
Как указывалось выше, кон-
денсаторные контакторы долж-
ны характеризоваться малым
пусковым током. Конденсатор-
ные контакторы «Ерсоз»
(см. Рис. 4.1) снабжены двух-
ступенчатой защитой, предотв-
ращающей сваривание контак-
тов в момент коммутации. Она
обеспечивается вспомогатель-
ными дугогасящими контактами
предварительного замыкания —
«предконтактами», а также
демпфирующими проволочны-
ми резисторами.
Рис. 4.1. Внешний Предконтакты, имеющие вы-
вид релейного контак- сокое сопротивление, ограни-
тора «Epcos»
чивают пусковой ток в ветви
«контактор—конденсатор» до безопасного уровня.Они
замыкаются раньше основных контактов
(см. Рис. 4.2.). Последние обладают малым сопротив-
лением и подключаются в основном режиме работы
контактора, после снижения тока через конденсатор до
уровня, близкого к номинальному (менее 70 х /Nom)-
Рис. 4.3 (экспериментальные данные) показыва-
ет, что если скачок тока обычного контактора
(18 А/400 В) составляет около 1200 А, то использова-
ние предконтактов позволяет снизить эту величину
примерно до 250 А. Соответственно, уменьшается и
рассеиваемая мощность (площадь под графиком).
Основные
контакты
Пред-
контакты
5...Юме
Рис. 4.2. Диаграмма срабатывания контактов
Рис. 4.3. Пусковой ток 12.5-кварного конденсаторного
контактора: а) с предконтактами, б) со снятыми предкон-
тактами (аналог обычного релейного контактора)
Релейные контакторы с дугогасящими контактами
СТРУКТУРА РЕЛЕЙНЫХ КОНТАКТОРОВ И ИХ ОСОБЕННОСТИ
Особенности
• Номинальное напряжение L/NOm (max)..690 В
• Реактивная мощность:
12.5, 20, 25, 33.5, 50, 70 квар
(при Unom = 380...400 В)
• Малый вес (от 1.1 кг) и габаритные размеры
• Функция защиты контактов от загрязнения
в процессе эксплуатации
• Безопасный режим коммутации контактов по
отношению к соседним нагрузкам;
• Не вызывают провалов напряжения
• Малые активные потери
• Съемные демпфирующие дроссели и допол-
нительные контакты
Притом, что контакторы «Epcos» обеспечивают за-
мыкание контактов с пониженным пусковым током,
сами контакторы рассчитаны на большие пусковые
токи (< 200 х /NOm)- Комбинация большого сопротив-
ления контактов в момент пуска и малых резистивных
потерь в основном режиме работы гарантирует дли-
тельный срок их эксплуатации.
Штриховыми линиями на структурной схеме
(см. Рис. 4.4) обозначено подключение трех фаз сети и
нагрузки (трехфазного конденсатора с разрядными ре-
зисторами), а также, дополнительный (AUX-) контакт,
цифрами (1 ...6) — основные контакты контактора.
Для обеспечения большей мощности (удвоения
мощности — для контакторов одного номинала) контак-
торы «Epcos» можно подключать параллельно друг дру-
гу с помощью дополнительного контакта, изображенно-
го на Рис. 4.5. Параллельное включение контакторов
позволяет использовать регулятор РМ, рассчитанный
на меньшее число конденсаторных батарей (ступеней).
Применение дополнительного контакта обеспечивает
неодновременное (с задержкой) подключение к сети
контакторов: второй контактор активизируется сигна-
лом с выхода дополнительного контакта первого Кон-
тактора после снижения пускового тока первого контак-
тора. Дополнительный контакт входит в стандартный
комплект контактора «Epcos», причем для большинства
типономиналов допол-нительный контакт является
встроенным.
Сопротивление демпфирующих резисторов мож-
но считать чисто активным: хотя они и выполнены в
виде катушек (см. Рис. 4.6), но их индуктивным соп-
ротивлением можно пренебречь. Поэтому резисторы
быстро «откликаются» на импульс пускового тока,
Рис. 4.4. Структурная
схема релейного
конденсаторного контактора
Рис. 4.5. Внешний
вид дополнительного
контакта
Рис. 4.6. Конструкция релейного
конденсаторного контактора (номиналом 12.5 квар)
сглаживая его пик в тот момент, когда предконтакты
сами еще не успели включиться.
ГЛАВА 4. КОНДЕНСАТОРНЫЕ КОНТАКТОРЫ
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Согласно стандартам МЭК/1ЕС 947-4-1/5-1, EN 60947-4-1, EN
60947-5-1, VDE 0660
Номинальное напряжение самих контакторов и изоляции допол-
нительных контактов.....690 В (max)
ПАРАМЕТРЫ КОНТАКТОРОВ
Серия B44066-...-J230
S1810 S2410 S3210 S5010 S6210 S7410
Частота переключе- ния (max) [ч-Ч 240 240 240 240 240 80
Число переключений (max) [млн] 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.08
Статус дополнительных контактов Нормально разомкнутые (NO)
Ток (номинал) пре- дохранителя (max) [А] 25 20 20 20 20 20
Падение напряжения на катушке контактора 0.85...1.1
Номинальный ток [А] (max) при температу- ре окружающей среды 40’С 16 10 10 10 10 10
60’С 12 6 6 6 6 6
Тип присоединительного кабеля Поперечное сечение кабеля [мм2]
Жесткий стандартный кабель 1.5...6 2.5.. .25 2.5...25 6...50 6... 50 6...50
Гибкий кабель 1.5...6 2.5...16 2.5...16 4...35 4...35 4...35
Гибкий кабель с наконечником 1.5...6 2.5...16 2.5.. .16 4...35 4.. .35 4..35
Число проводов на клемму 2 1 1 S 1 1 1
Примечание 1. Данные (новые) контакторы выпускаются концер-
ном «Epcos» с 2001 года.
Примечание 2. Если эксплуатационные требования (по перегруз-
ке и т. п.) на контакторы превышают приведенные выше требова-
ния, то следует использовать контакторы «Epcos» версии HD
(в данном издании не рассматриваются), обеспечивающие повы-
шенную защиты оборудования.
Примечание 3. Напряжение указано для соединения типа «звез-
да с заземленной средней точкой» с категорией защиты от перег-
рузки I...IV.
Рис. 4.7. Габаритный чертеж контактора
B44066-S1810-J230
* Указано минимально допустимое свободное пространство.
АЛ
Частота сети.....50 Гц
Реактивная мощность подключае- мых конденсаторов[квар] Номиналь- ный ток /NOM [A] (max) Вес [кг]
Напряжение сети 380...400 В (стандарт- ное) 415...440 В 660...690 В - -
Температура окружающей среды (max) 60"С 50‘С 60'С 50‘С 60’С 50‘С 60’С 50‘С -
В44066- S1810-J230 12.5 12.5 13 13 20 20 18 18 ' 0.34
В44066- S2410-J230 20 20 22 22 33 33 28 28 0.6
В44066- S3210-J230 25 25 27 27 41 41 35 35 0.6
В44066- S5010-J230 33.3 33.3 36 36 55 55 48 48 1.1
В44066- S6210-J230 50 50 53 53 82 82 72 72 1.1
В44066- S7410-J230 60 75 64 76 100 120 87 105 1.1
Рис. 4.8. Габаритные чертежи контакторов: а) В44066-
S2410-J230/S3210-J230, б) B44066-S5010-J230/S6210-
J230/S7410-J230
Тиристорные контакторы марки TSM-C для динамической КРМ
ТИРИСТОРНЫЕ КОНТАКТОРЫ МАРКИ TSM-C ДЛЯ
ДИНАМИЧЕСКОЙ КРМ
Рис. 4.9. Внешний вид
тиристорного конденсаторного
контактора марки TSM-C
Системы КРМ,
использующие ре-
лейные контакто-
ры, в настоящее
время являются на-
иболее распрост-
раненными. С дру-
гой стороны, мини-
мальный интервал
времени между
двумя последова-
тельными перек-
лючениями релей-
ного контактора
составляет, как
правило, 60 с, что
вызвано необходи-
мостью обеспече-
-ия разряда конденсаторной батареи. Тиристорные
• энтакторы обеспечивают большую скорость комму-
-ации конденсаторов. Поэтому их рекомендуют при-
менять для резкопеременной нагрузки (крановые
двигатели и т. п.).
Ввиду отсутствия механической коммутации и ду-
"вого разряда, пусковой ток тиристороного контак-
*эра примерно на порядок меньше пускового тока ре-
*ейных контакторов. В целом, обеспечивается более
-лавный режим коммутации и увеличение срока
эксплуатации оборудования КРМ (в частности, кон-
денсаторов).
Тиристорный интеллектуальный модуль марки
-SM-C (называемый также для простоты «тиристор-
-ый контактор») предназначен для применения в сос-
-аве АКУ. Регуляторы Prophi или BR6000 имеют специ-
альные модификации (Prophi-xT и BR6000-xT) для оп-
тимального управления тиристорными контакторами,
*ри этом обеспечивается гарантированный интервал
«оммутации конденсаторов. Однако, ввиду того что
~SM-C сам снабжен встроенной интеллектуальной
схемой управления, его можно использовать и с
простыми регуляторами РМ (с большим интервалом
коммутации). Эта интеллектуальная схема обеспечи-
вает безотказный режим эксплуатации за счет функ-
ции самоконтроля (контроль напряжения, фазы, тока
конденсаторной батареи и температуры тиристорно-
го контактора), с выдачей предупреждений в случае
сбоев (см. Рис. 4.10). При превышении контролируе-
мым параметром допустимого предела коммутирует-
ся Аварийный контакт либо производится отключение
Рис. 4.10. Вид передней панели тиристорного контакто-
ра и назначение сигнализирующих светодиодов
нагрузки (конденсатора). Конденсатор вновь подклю-
чается после исчезновения опасности. Предусмотрен
также тест самопроверки.
TSM-C выполнен в виде стандартного модуля пря-
моугольной формы, обеспечивающей упрощенный
монтаж и компактное размещение. Текущее состояние
определяется по свечению светодиодов «Current
Level», «Voltage Error» и др.(см. Рис. 4.10). Кнопка
«Activation» предназначена для ручного режима комму-
тации.
Особенности
• Динамическая компенсация РМ в реальном ре-
жиме времени, с учетом быстрых изменений
уровня РМ сети
• Реактивная мощность: 25 квар (TSM-C-25)
и 50 квар (TSM-C-50)
• Интервал коммутации: 5 мс (гарантирован толь-
ко для регуляторов РМ, специально приспособ-
ленных для управления тиристорными контакто-
рами)
• Малые пусковые токи, плавный режим переклю-
чения и регулировки РМ
• Встроенная интеллектуальная схема и самоконт-
роль основных параметров
• Может применяться для конденсаторов, защи-
щенных антирезонансными дросселями
• Выход каскадирования
• Компенсация фликкер-шума нагрузок
41
ГЛАВА 4. КОНДЕНСАТОРНЫЕ КОНТАКТОРЫ
Область применения — системы дина-
мической КРМ (АКУ) следующего обо-
рудования:
• Краны
• Ленточный конвейер
• Сварочное оборудование
• Прессы (например, прессы большинства автомо-
бильных заводов Германии снабжены системой
динамической КРМ)
• Практически любая переменная (флуктуирую-
щая) нагрузка
Система обозначений
Примечание. Концерн «Epcos» пока не присвоил (на фев-
раль 2003 г.) тиристорным контакторам серийного кода зака-
за. Поэтому эти изделия идентифицируются следующими ко-
дами, соответствующими марке изделия:
TSM-C-25 — реактивная мощность нагрузки 25 квар,
TSM-C-50 — реактивная мощность нагрузки 50 квар.
Примечание 1 (к Рис. 4.11). Фаза L2 подключается не-
посредственно к конденсаторной батарее (минуя зажимы
тиристорного контактора). При ином подключении фаз
встроенная система самоконтроля блокирует работу.
ХЗ: 1 2 3 4 5 6 7 8 C1 C3
--НПТП zz
; 3 Антирезонансный
Контакты разъема ХЗ Г дроссель
# Назначение
1-2 3-4 5-7 Вход управления (10.. .24 В) Выход каскадирования Выход аварийного сигнала
Конденсатор
с разрядными
резисторами
Рис. 4.11. Электрическая схема подключения тиристорного
конденсаторного контактора
Примечание 2 (к Рис. 4.11). Для реализации последова-
тельного соединения контакторов (при каскадировании) к
Выходу каскадирования (контакты 3-4 разъема ХЗ) непос-
редственно подключается следующий контактор (контак-
ты L1-L3).
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Выходы
1. Выход для подключения дополнительных
модулей (для каскадного соединения)
2. Выход сигнализации
Напряжение на входе (постоянный контроль)
„ _ Ток через конденсатор
Контролируемые параметры Последовательность подключения фаз
Собственная температура
Управляющее напряжение 10.. .24 В (DC), с внутренней изоляцией (активизации) Есть также ручной режим управления Предохранители (электронные сулербыстрые)
Габаритные размеры 190x225x200 мм TSM С-25 80 А (марки NH00/NH-SF-80)
Номинальное напряжение 400 В (трехфазное исполнение) TSMC-50 160 А (марки NH00/NH-SF-160)
Рассеиваемая мощность [Вт] Кабель (медный, поперечное сечение 25 мм2)
TSM С-25 3.6 х / [А], около 130 Вт Кабель питания (на входе) Длина 450 мм
TSM С-50 2.0 х 1 [А], около 150 Вт Кабель (на выходе) для подключе- 300 мм ния конденсаторной батареи
Особенности применения
Подключение конденсаторных батарей (см. Рис. 4.11)
следует производить через специальные электронные
ультрабыстрые предохранители. Рекомендуется исполь-
зовать специальные разрядные резисторы (для разряда
конденсаторов), например, резисторы марки EW-22
(1200 В/100 Вт). Обычные разрядные дроссели приме-
нять нельзя, так как это может привести к КЗ цепи по пос-
тоянному напряжению.
При установке антирезонансных дросселей следует
использовать конденсаторы с повышенным напряжени-
ем (440 В вместо 400 В).
Тиристорный интеллектуальный модуль TSM-C обла-
дает функцией мониторинга гармоник (на основе контро-
ля уровня напряжения) с размыканием Аварийного кон-
такта при возникновении опасности. Однако для сетей с
гармониками (в отсутствии фильтров режекции гармоник)
желательно использовать специальные токоограничи-
тельные дроссели, например, марки BD-100 (максималь-
ный ток— 100 А).
42
Г лава 5
ПОДРОБНО
О СОВРЕМЕННЫХ
КОМПОНЕНТАХ КРМ
НА ПРИМЕРЕ ИЗДЕЛИЙ
«EPCOS»
МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ
РЕГУЛЯТОРЫ
РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ
ОБЩИЕ СВОЙСТВА СОВРЕМЕННЫХ РЕГУЛЯТОРОВ РМ
Современные регуляторы РМ (PPM) производят
точный (дискретный) автоматический подбор РМ АКУ,
необходимой для компенсации РМ внешней сети
практически в режиме реального времени. Микроп-
роцессорные РРМ обеспечивают интеллектуальный
контроль параметров сети. Управление конденсатор-
ными контакторами оптимизировано, так что задан-
ный КМ достигается минимальным числом команд на
переключение конденсаторных контакторов.
К каждому современному РРМ производителем
обязательно прикладывается подробная инструкция
по эксплуатации и программированию.*
Некоторые микропроцессорные РРМ, в частности,
РРМ марок Prophi и BR6000 концерна «Epcos» позво-
ляют управлять как релейными, так и тиристорными
конденсаторными контакторами. Кроме того, РРМ
обоих марок отображают на символьно-цифровом
жидкокристаллическом индикаторе (ЖКИ), следую-
щие параметры сети и АКУ:
• ток /,
• напряжение U,
• частота f,
• реактивная мощность Q,
• активная мощность Р,
• полная мощность S,
• коэффициент мощности cos <р (текущее и задан-
ное значения),
• переключение на второй КМ (cos <ра) (для 12-сту-
пенчатых версий).
ВЕРСИИ РЕГУЛЯТОРОВ И РМ АВТОМАТИЧЕСКИХ
КОНДЕНСАТОРНЫХ УСТАНОВОК
РМ АКУ имеет емкостной характер. Она максималь-
на, когда все конденсаторные батареи (ступени) подк-
лючены ко внешней сети, и равна их суммарной РМ.
На практике наиболее часто применяются 6- и 12-
ступенчатые версии РРМ, предназначенные для уп-
равления конденсаторными батареями с релейными
контакторами. К ним относятся версии РРМ Prophi-
6R/12R и BR6000-6R/12R соответственно.
Например, использование фазных конденсаторов
с номиналами 10, 20, 30 и 50 квар и 6-ступенчатого
РРМ обеспечивает следующую максимальную
РМ АКУ: 10 + 20 + 30 + 50 + 50 + 50 = 210 [квар] с ми-
нимальным шагом изменения РМ ДРМАкУ =10 квар.
При этом реализуется точный подбор необходимого
уровня РМ: РМдку = 10, 20, 30, 40, 50, 60...210 квар.
Если не требовать плавного (ступенчатого) роста
РМАКУ, то можно использовать, например, следую-
щую комбинацию конденсаторов:
10 + 20 + 50 + 50 + 50 + 50 = 230 [квар]. Максимальная
* Инструкция пользователя [8] на РРМ марки Prophi переведена
на русский язык
РМ АКУ с 6-ступенчатым РРМ для 50-кварных конден-
саторов равна 300 квар (6 х 50 квар), ее минимальный
шаг ДРМдку = 50 квар. 12-ступенчатый РРМ обеспечи-
вает вдвое большую максимальную РМ (600 квар —
для 50-кварных конденсаторов) с учетом большего
числа комбинаций РМ ступеней. Однако следует от-
метить, что для размещения 12 конденсаторных бата-
рей требуется шкаф АКУ значительно ббльших разме-
ров. По этой причине 6-ступенчатый РРМ получил на
практике большее распространение.
Некоторые РРМ (например, 12-ступенчатый РРМ
версии Prophi- 12xRS-485) поддерживают промыш-
ленный интерфейс RS-485. Интерфейс RS-232 также
позволяет подключить РРМ к компьютеру (для обра-
ботки данных, полученных в результате работы РРМ).
Однако интерфейс RS-485 позволяет использовать
протяженный кабель (длиной более 5 м) благодаря
малому затуханию сигнала в кабеле. В результате
обеспечивается удаленное управление работой АКУ
с центрального пульта оператора,'расположенного на
расстоянии в десятки метров и более от места уста-
новки АКУ, и необходимая обработка измеренных зна-
чений параметров в компьютере пульта оператора.
Регуляторы Prophi-6R/T и Prophi-12R/T/RS-485
РЕГУЛЯТОРЫ PROPHI-6R/T И PROPHI-12R/T/RS-485
Рис. 5.1. Внешний вид PPM (контроллера) Prophi
(фото передней панели)
СИСТЕМА ОБОЗНАЧЕНИЙ (КОД ЗАКАЗА)
I
B44066-R XX XX — J40 X
2 2 _3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Error
ъ i П П Г) Л п
cos Ф Qc j J jJ MkWVAr
nd » J I I f I f I %Hzdhs
<\ф1ф2^ ф 1:1... Prog
Рис. 5.2. Содержимое ЖКИ
активная мощность
^активная мощность
II II I к VAr
IU.U
пиковая активная мощность
мощность недокомпенсации
iear-лвная мощность батареи № 1
ток батареи № 3
|П k уАг
Pwc. 5.3. Примеры индикации основных параметров
на ЖКИ
Переключение между режимами,
между меню, либо выбор элемента
Активизация цифры или элемента
Изменение значений (цифр)
Е0 — интерфейса RS-485 нет
1 — есть интерфейс RS-485,
переключение на cos ф2>
Prophi-шина и
модемная шина
— 03 —три ступени
— 06 — шесть ступеней
I— 12 — двенадцать ступеней
| Регулятор РМ марки Prophi ] ?
Особенности
• Промышленный интерфейс RS-485 (для Prophi-
12xRS-485)
• Отображение на ЖКИ практически всех пара-
метров сети и АКУ, в том числе, нечетных гармо-
ник (1...19) тока и напряжения
• Автоматическое определение числа установ-
ленных конденсаторных батарей и номиналов РМ
каждой батареи
• Автоматическое определение угла между фаз-
ными напряжениями и током (после подключения
PPM через трансформатор тока — ТТ)
• Отключение конденсаторов при превышении гар-
мониками предельного уровня(уровень задается
пользователем из стандартного ряда значений)
• Защита паролем
• Регулировка контрастности ЖКИ
• Мониторинг фиксированных (неотключаемых)
батарей
• Регулируемое время разряда батарей
• Возможность подключения через трансформатор
напряжения
• Автоопределение температуры внутри PPM
и выбор ее порогов для управления внешним вен-
тилятором; отключение батарей при превышении
заданного порога температуры
• Сохранение текущих настроек, средних и пи-
ковых значений измеренных параметров в энер-
гонезависимой памяти (EEPROM) при отключе-
нии питания PPM
• Учет возможности режима малых токов ТТ (кон-
троль уровня активной мощности сети)
• Prophi-шина и модемная шина (для Prophi- 12xRS-
485)
• Есть 3-ступенчатая версия (Prophi-3R)
Рис. 5.4. Кнопки PPM и их функции
45
ГЛАВА 5. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
Рис. 5.5. Габаритный чертеж PPM
Выходы
управления
контакторами
Рис. 5.6. Обратная сторона PPM (Prophi-6R)
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Параметр Значение Параметр Значение
Вес 1 кг Частота измерений 30(50) Гц
Размещается на передней панели АКУ в окне размером 144x144x50 мм
Монтаж Предохранители 2...10А
Класс защиты Максимальная перегрузка по току 180 А,2с
Передняя панель Тыльная сторона IP65 IP20 Характеристики измерений
Условия окружающейереды Допустимый интервал < 15 мс
Рабочая температура -1О...+55'С отсутствия питания
Паразитное излучение (стандарт) EN55011-10.1997 Основная частота 45...65 Гц
Чувствительность к помехам (стан- дарт) EN55082-2.1995 Минимальный рабочий ток 10 мА
5.3 А (синусоидальный)
Температура хранения -2О...+6О'С Максимальный ток
Измеряемый ток До 5 А/1А через ТТ
Нормативы безопасности (стандарт) EN61010-1 03.1994 +
+А2 05.1996/IEC 1010-1.1990 + А1 1992 Номинальное импульсное напряжение 4 кВ
Высота над уровнем моря (шах) 0...3000 м Количество выходов 3,6, 12
Влажность 15...95% — при отсутствии капель Характеристики релейных выходов
Класс защиты от перенапряжения III Управляющее напряжение Коммутируемая мощность Частота переключений Вероятность механического сбоя Вероятность сбоя электрической цепи 250 В (max) (АС) 1000 Вт (шах)
Эксплуатационные характеристики
Рабочая частота 50 или 60 Гц 0.25 Гц (max) 1/30х10е переключений 1/7 х 106 переключений (нагрузка
Время разряда 1...1200с
Частота обновления данных ЖКИ 1 Гц 200 B A, COS ф = 0.4)
Питающее и измеряемое напряжение 400 В (АС) Точность измерений после прогрева в течении 10 мин
Положение при монтаже Любое напряжения тока (при токе на входе более 0.2 А исо8ф = 0.85...1.00) COS ф ±0.5% от диапазона измерении ±0.5% от диапазона измерений
Потребляемая мощность 7 В-A ±1.0% от измеряемой величины ±1.0% от диапазона измерений ±0.5% от измеряемой величины
Допуск измеряемого и питающего напряжений +10%, -15% мощности частоты
46
Регуляторы BR6000-6R/T и BR6000-12R/T/RS-232
РЕГУЛЯТОРЫ BR6000-6R/T И BR6000-12R/T/RS-232
Рис. 5.7. Внешний вид РРМ (контроллера)
(фото передней панели)
СИСТЕМА ОБОЗНАЧЕНИЙ (КОД ЗАКАЗА)
B44066-R6 X XX — Е 230
ZJZT______________
Напряжение коммутации
(управляющее) 230 В (АС)
— 06 — шесть ступеней
*—12 —двенадцать ступеней
— 0 — релейные контактные выходы
— 1 — тиристорные контактные выходу
— 2 — контроль температуры, индикация
гармоник, переключение на cos <р2
I— 3 — контроль температуры, индикация
гармоник, переключение на cos
RS-232
! Регулятор РМ марки BR6000"}
Изменение
параметра
в сторону
увеличения
Изменение
параметра
в сторону
уменьшения
Особенности
* Компьютерный интерфейс RS-232 (для РРМ вер-
сии BR6000-12xRS-232)
• Индикация высших гармоник (для BR6000-X12)
• Два реле на выходе (реле Аварийного контакта
и контроля температуры) (для PPM BR6000-X12)
. ЖКИ с подсветкой, 2 ряда по 12 символов
• Многоязычное меню
• Режим автопрограммирования
• Для питания РРМ и измерения тока достаточно
использования одной фазы сети (но нагрузка
трехфазной сети все равно должна подключаться
по трем фазам)
• Реле Аварийного контакта
• Запоминаются следующие параметры: произве-
денное число коммутаций, максималь-
ные значения напряжения и температуры, а так-
же активной, полной и реактивной мощностей
Рис. 5.8. Кнопки РРМ и их функции
Рис. 5.9. Обратная сторона РРМ
47
ГЛАВА 5. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
Питающее Измеряемое Измеряемый
напряжение напряжение ток
+24 В
Нагрузка j
Рис. 5.10. Схема подключения PPM к сети
Примечание (к Рис. 5.10). Показан только один кон-
денсатор, подключенный к PPM через тиристорный
контактор.
Реле Аварийного контакта (для PPM BR6000-R12)
срабатывает в следующих ситуациях: недокомпенса-
ция/перекомпенсация РМ, слишком большой/малый
ток конденсаторов, перегрев и превышение уровня
гармоник.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Параметр Значение Параметр Значение
Вес 1 кг Интервал коммутации 1. .1200с
Монтаж Размещается на передней панели АКУ в окне размером 144x144x60 мм Количество циклов управления 20 установочных циклов + редактор для циклов управления со свободной прог- раммой
Класс защиты Последовательное переключение (LIFO), круговое переключение (FIFO), автономный программируемый режим управления
Передняя панель Тыльная сторона ' IP54 IP20 Режимы управления
Условия окружающей среды Характеристики измерений
Рабочая температура -10...+60-C Допустимый интервал отсутствия питания < 15 мс
Паразитное излучение (стандарт) EN55011-10.1997 Основная частота 50 и 60 Гц
Чувствительность к помехам (стандарт) EN55082-2.1995 Измерительный ряд напряжений Фазное — 30...300 В (АС), линейное — 50...525 В (АС)
Температура хранения -20...+65-С Минимальный рабочий ток 40 мА
Нормативы безопасности (стандарт) EN61010-1 03.1994 + + A2 05.1996/IEC 1010-1.1990 + А1 1992 Максимальный ток 5.3 А (синусоидальный)
Высота над уровнем моря (max) 0..,3000 м Измеряемый ток До5А/1АчерезТТ
Влажность 15...95% Коммутируемые выходы
Класс защиты от перенапряжения III Количество выходов 6 или 12
Эксплуатационные характеристики Релейные выходы
Рабочая частота 50 или 60 Гц Управляющее напряжение Коммутируемая мощность 250 В (max) (АС) 1000 Вт (max)
Время разряда 1..,1200с
Работа в четырех квадрантах В том числе, в режиме генератора Частота переключений Вероятность механического сбоя Вероятность сбоя электрической цепи 0.25 Гц (max) 1 /30 х 106 переключений 1/5 х 106 переключений (нагрузка 200 BA, cos <р = 0.4)
Питающее напряжение 230 В (АС)
Положение при монтаже Любое Тиристорные выходы
Потребляемая мощность 5 ВА Коммутируемое напряжение Ток коммутации Частота переключений 15...30 В (DC) 50 мА (max) 10 Гц (max)
Целевой cos <р 0.8 (инд.)...0.8 (емк.) Реле Аварийного контакта Нормально разомкнутый контакт (N0), 6 контролируемых параметров
ПОДРОБНО
О СОВРЕМЕННЫХ
КОМПОНЕНТАХ КРМ
НА ПРИМЕРЕ ИЗДЕЛИЙ
«EPCOS»
Глава 6
ДРОССЕЛИ
"'“‘qb-ir*.,
.‘*к >.
АНТИРЕЗОНАНСНЫЕ (ФИЛЬТРУЮЩИЕ) ДРОССЕЛИ
Производители систем КРМ на практике часто
сталкиваются с проблемой зашумленности электри-
ческих сетей высшими гармониками тока. Известно,
что эти токи опасны для фазных конденсаторов: их
внутреннее сопротивление на высоких частотах мало,
что приводит к ответвлению большой доли тока гар-
моники и протеканию его через конденсатор. В ре-
зультате фазный конденсатор подвергается риску пе-
регрева и выхода из строя.
Антирезонансные дроссели предназначены для
защиты фазных конденсаторов от гармоник. Их при-
менение рекомендуется после положительного (ха-
рактерного для России) результата анализа сети
предприятия на наличие гармоник.
Чаще всего в системе КРМ антирезонансные
дроссели устанавливаются последовательно с защи-
щаемым конденсатором. При этом различают два ос-
новных типа антирезонансных дросселей:
• дроссели, точно настроенные на (одну)
резонансную частоту соответствующей
гармоники (Tuned Filter)
• дроссели, смещающие резонансную частоту
так, что контур «дроссель—конденсатор» имеет
чисто индуктивный характер по отношению к ос-
тальной сети на частоте соответствующей гар-
моники (для защиты от которой применяется
дроссель) и на более высоких частотах
(Detuned Filter Bank — конденсаторная батарея
с расстройкой)
Дроссели обоих типов характеризуются большим
сопротивлением помехе на частоте гармоники. Дрос-
сели второго типа являются более универсальными,
поэтому они чаще используются на практике, несмот-
ря на то что они обеспечивают меньший уровень по-
давления соответствующей помехи. Индуктивный ха-
рактер сопротивления конденсаторной батареи в це-
лом на частоте гармоники обуславливает то, что ре-
зонансный контур «конденсатор—индуктивное соп-
ротивление трансформатора» более не образуется:
ток гармонии не усиливается, а ослабляется.
На частоте первой гармоники (50 Гц) КОНТУР «дрос-
сель—конденсатор» имеет чисто емкостное (неболь-
шое по модулю) сопротивление.
Рис. 6.1...6.3, приведенные ниже, иллюстрируют
пуск конденсатора с РМ 50 квар в условиях примене-
ния антирезонансного дросселя и контактора с пред-
контактами (на практике коммутация производилась
в сети напряжением 690 В, однако принципиального
значения это не имеет).
Чаще всего используют антирезонансные дроссе-
ли с коэффициентами расстройки р = 5.6%, 7% и 14%.
Рис. 6.1. Пусковой ток в отсутствие антирезонансного
дросселя (контактор без предконтактов)
Рис. 6.2. Синусоидальная форма тока за счетприменения
антирезонансного дросселя [контактор без предкОНТЗКТОВ])
Антирезонансные (фильтрующие) дроссели
Рис. 6.3. Малый пусковой ток за счет одновременного
применения контактора с предконтактами и
антирезонансного дросселя
Частый вопрос производителей систем КРМ: како-
во соответствие между коэффициентом расстройки и
номером гармоники, для защиты от которой предназ-
начен дроссель?
Коэффициент расстройки дросселя
Р = (6Дп)2-100 [%], где — частота тока сети,
— частота последовательного резонанса системы
дроссель—конденсатор. Таким образом, при
= 50 Гц и р = 14%
fR =50Гц/Т0Д4 = 135Г«
Для выбора антирезонансного дросселя следует
использовать следующую таблицу. См. также Табл. П5
Приложения.
ВЫБОР АНТИРЕЗОНАНСНЫХ ДРОССЕЛЕЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ
ЧАСТОТЫ ПОМЕХИ (ГАРМОНИКИ)
Ns частотного диапазона Частота помехи 'п[Гц] Рекомендуемый фильтр № гармоники (процент подавления) № гармоники самовозбуждения (процент подавления)
Коэффициент расстройки дросселя Частота резонанса (последовательного) МГц] i Относительная частота резонанса fR/f
1 <250 14 135 2.67 5 —
2 250 < Гп < 350 7 189 3.78 5 (2О...ЗО%), 7 -
3 >350 5.67 210 4.2 11 5 (= 50%)
Выбор антирезонансного дросселя может зави-
сеть от конкретных условий, параметров сети и самой
системы КРМ. Кроме номера гармоники, дополни-
тельными факторами при выборе дросселя являются:
• общая доля нелинейных нагрузок сети,
• учет возможности резонанса элементов, распо-
Особенности антирезонансных
дросселей «Epcos»
• Высокая линейность характеристики намагничи-
вания
• Простой монтаж в любом положении (в том чис-
ле, в горизонтальном)
• Малые потери и шум
• Датчик температуры с функцией защитного отк-
лючения
• Высокая надежность и практически неограни-
ченный срок эксплуатации
Рис. 6.4. Внешний вид антирезонансного дросселя
«Epcos» (дроссель конструкции № 3)
СИСТЕМА ОБОЗНАЧЕНИЙ (КОД ЗАКАЗА)
B44066-D X ш- -S400
| Реактивная мощность [квар] |
[Величина расстройки)
- 5 - р = 5.67 %
- 7 - р = 7 %
I—14—р=]4%
J_______________________ S
| Антирезонансный дроссель | j
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Согласно стандартам VDE0550/VDE0532
Параметр Значение
Превышение тока за счет нагрева 1.05x/rms (max)
Линейность 1.2 х (/1 + /3 + /5 + /7); > 0.95 х Z-nom
Температурная защита Датчик температуры с функцией ключа (нормально замкнутый)
Охлаждение Естественное
Температура окружающей среды 40’С
Класс защиты корпуса IP00
ГЛАВА 6. ДРОССЕЛИ
ПАРАМЕТРЫ АНТИРЕЗОНАНСНЫХ ДРОССЕЛЕЙ
Номинальное напряжение 400 В
.50 Гц
Чаотпта
РМ [шар] Емкость ' [мкфГ Lhom h >тп [А] Рассеиваемая мощность [Вт]' Вес [«г] Конструкция Сечение присоеди- нительного кабеля "(-Й Кед зекам
"[мГн] ГА] ' [А]
р = 5.67% (ГрЕЗ = 210 Гц)
5 94 6.12 7.65 8.77 15.9 53 3.4 1а 4 B44066-D5005-S400
6.2 116 4.94 9.49 10.9 19.8 62 4.6 1b 4 B44066-D50d6-S400
7.5 141 4.08 11.5 13.2 23.9 62 5.0 1b 4 B44066-D5007-S400
10 188 3.06 15.3 17.6 31.9 64 6.4 1с 10 B44066-05010-S400
12.5 235 2.45 19.1 21.9 39.8 89 8.4 Id 10 B44066-D5012-S400
15 281 2.04 23.0 26.3 47.8 89 9.3 1d 10 B44066-D5015-S400
20 375 1.53 30.6 35.1 63.7 100 13 1е 10 B44066-D5020-S400
25 469 1.22 38.3 43.9 79.7 130 17 If 10 B44066-D5025-S400
30 563 1.02 45.9 52.6 95.6 164 18 За Мб (Си) B44066-D5030-S400
40 750 0.765 61.2 70.2 127 220 23 ЗЬ Мб (AI) B44066-D5040-S400
50 938 0.612 76.5 87.7 159 290 ; 31 Зс Мб (А|) B44066-05050-S400
60 1126 0.510 91.8 105 191 290 32 Зс М8 (AI) B44066-D5060-S400
100 1876 0.306 153 175 319 390 47 3d М8 (А|) B4406p-D5100-S400
р = 7% (fpE3 = 189 Гц)
5 92.5 7.66 7.65 8.03 13.4 52 3.3 1а 4 B44066-D7005-S400
6.2 115 6.18 9.49 9.¥ 16.6 52 4.0 1а 4 B44066-D7006-S400
7.5 139 5.11 11.5 12.1 20.0 61 4.8 1Ь 4 B44066-D7007-S400
10 185 3.83 15.3 16.1 26.7 73 : 5.9 1с 10 B44066-D7010-S400
12.5 231 3.07 19.1 20.1 33.4 87 8.1 Id 10 B44066-D7012-S400
15 277 2.56 23.0 24.1 40.1 87 8.8 1d 10 B44066-D7015-S400
20 370 1.92 30.6 32.1 53.4 100 12 1e 10 B44066-D7020-S400
25 462 1.53 38.3 40.2 66.8 120 16 1f 10 B44066-D7025-S400
30 555 1.28 45.9 48.2 80.1 120 17 1f 10 B44066-D7030-S400
40 740 0.958 61.2 64.3 107 210 23 3b Мб (Си) B44066-D7040-S400
50 925 0.766 76.5 80.3 133 210 24 3b Мб (AI) B44066-D7050-S400
60 1110 0.639 91.8 96.4 160 270 31 3c М6(А1) B44066-D7060-S400
100 1850 0.383 153 161 267 370 46 3d М8 (AI) B44066-D7100-S400
р = 14% (fpE3 = 135 Гц)
5 85.5 16.6 7.65 7.69 10.8 61 5.1 1b 4 B44066-D1405-S400
6.2 106 13.4 9.49 9.54 13.4 72 6.1 1c 4 B44066-D1406-S400
7.5 128 11.1 11.5 11.5 16.2 87 8.1 1d 4 B44066-01407-S400
10 171 8.23 15.3 15.4 21.6 87 9.4 id 10 B44066-D1410-S400
12.5 214 6.63 19.1 19.2 27.0 100 1 1e 10 B44066-D1412-S400
15 257 5.53 23.0 23.1 32.4 120 16 If 10 B44066-D1415-S400
20 342 4.14 30.6 30.8 43.2 120 18 1f 10 B44066-D1420-S400
25 428 3.32 38.3 38.5 54.0 210 25 2a 10 B44066-D1425-S400
30 513 2.76 45.9 46.2 64.8 210 26 2a 10 B44066-D1430-S400
40 684 2.07 61.2 61.6 86.4 220 32 3c Мб (AI) . B44066-D1440-S400
50 855 1.66 76.5 76.9 108 340 34 3c Мб (AI) B44066-D1450-S400
60 1026 1.38 91.8 92.3 130 370 46 3d М6(А1) B44066-D1460-S400
100 1710 0.829 153 154 216 450 62 3e М8 (Си) B44066-D1499-S400
Антирезонансные (фильтрующие) дроссели
КОНСТРУКЦИИ, ИСПОЛНЕНИЯ И СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ИМ ГАБАРИТНЫЕ
РАЗМЕРЫ АНТИ РЕЗОНАНСНЫХ ДРОССЕЛЕЙ
АНТИРЕЗОНАНСНЫЕ ДРОССЕЛИ КОНСТРУКЦИИ № 1
АНТИРЕЗОНАНСНЫЕ ДРОССЕЛИ КОНСТРУКЦИИ № 3
*.-эсс изоляции В: 130'С
лбаогт- чжше «слоя- Габаритные размеры [мм]
ь. ч, </з е (max) h (max) h (max) 4 n, «2 »>э л4
X 73 5.8 11 М5 60 159 150 178 49 113 53 166
88 5.8 11 М5 67 159 150 178 64 113 68 166
99 7 13 Мб 62 181 182 219 56 136 69 201
: 119 7 13 Мб 72 181 182 219 76 136 89 201
107 7 13 Мб 66 221 228 267 70 176 77 249
131 7 13 Мб 79 221 228 267 94 176 101 249
Класс изоляции Н: 180‘С
Габаритное исполнение Габаритные размеры [мм]
ь, Ф (#2 da е (max) h (max) /1 (max) /2 I4 Л1 n2
а 131 7 12 Мб 103 210 228 190 — 94 176
ь 162 10 18 М8 114 248 264 220 270 101 200
с 167 10 18 М8 136 269 300 250 300 118 224
d 167 10 18 М8 128 321 360 300 350 138 264
е 174 12 18 М10 171 385 405 350 410 141 316
Рис. 6.5. Габаритный чертеж, конструкция № 1
Рис. 6.7. Габаритный чертеж, конструкция № 3
АНТИРЕЗОНАНСНЫЕ ДРОССЕЛИ КОНСТРУКЦИИ № 2
• ла: : изоляции Н: 180‘С
*;»Ыс1ГПчое сдажеие bi Габаритные размеры [мм]
d2 da е (шах) h (max) (max) h /4 th л2
162 10 18 М8 108 291 264 220 270 101 200
Примечание. Символом й на габаритных чертежах обоз-
начен температурный датчик, обладающий функцией клю-
ча и обеспечивающий защитное отключение дросселя в
случае перегрева.
Рис. 6.6. Габаритный чертеж, конструкция № 2
"оимечание (к Рис. 6.8). Независимо от конструкции ан-
.глзл-ансных дросселей, крайне нерационально уста-
- -.-зать их снизу, под конденсаторами, так как неотьем-
разогрев дросселей может повлечь за собой до-
-: --.--ельный (опасный) разогрев конденсаторов.
Рис. 6.8. Демонстрационный стенд с антирезонансными
дросселями (дроссели установлены выше конденсаторов)
ГЛАВА 6. ДРОССЕЛИ
РАЗРЯДНЫЕ ДРОССЕЛИ
Рис. 6.9. Внешний вид разрядного дросселя
СИСТЕМА ОБОЗНАЧЕНИЙ (КОД ЗАКАЗА)
В44066-Е 9 9 0 0 — S 001
Разрядные дроссели иногда используют вместо
разрядных резисторов, некоторым недостатком кото-
рых является их разогрев при протекании через ре-
зистор разрядного тока конденсатора (разогрев по-
вышает окружающую температуру и вреден для кон-
денсаторов). Потери в разрядных дросселях значи-
тельно ниже, чем в резисторах, из-за большого соп-
ротивления резистора на переменном токе (когда
конденсатор включен в сеть). При отключении кон-
денсатора от сети напряжение на нем быстро снижа-
ется благодаря разряду на постоянном токе через
разрядный дроссель. Кроме того, малое время раз-
ряда дросселей (в отличие от резисторов) обеспечи-
вает быстрое переподключение фазных конденсато-
ров в АКУ.
Особенности
• Предназначены для монтажа на DIN-рейку
• Прочный ударостойкий пластиковый корпус, обес-
печивающий электробезопасное прикосновение
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Параметр Значение
Номинальное напряжение 230...690 В
Частота 50/60 Гц
Внутреннее строение Две V-образных обмотки
Сопротивление 4900 Ом на обмотку
Время разряда 230 В: < Юс —до25квар; < 20 с — до 50 квар; <40 с —до 100 квар. 400...690В: < 5 с — до 25 квар; < Юс —до50квар; < 20с —до 100 квар
Индуктивность 230 В-730 Гн, 400 В-710 Гн, 525 В - 670 Гн, 690 В - 350 Гн
Рассеиваемая мощность < 1.8 Вт
Вихревые токи < 4.5 мА
Класс изоляции Т40/В
Диаметр кабеля (0.75...2)х2.5мм2
Категория размещения Внутри помещений
Рабочая температура -25...+55‘С
Охлаждение Естественное
Размеры 90x45x59 мм
Вес 0.5 кг
Рис. 6.10. Габаритный чертеж (упрощенный) разрядного
дросселя
Воздушные» дроссели
«ВОЗДУШНЫЕ» ДРОССЕЛИ
•к--.’резонансные дроссели являются недешевы-
л» .свойствами, поэтому на практике для снижения
:е-:~о тока фазных конденсаторов вместо них мо-
—отменяться так называемые «воздушные» дрос-
"атой дроссель выполняется соответствующим
-.. -ом витков (7... 10, см. таблицу) того самого кабе-
-- стос-ый соединяет контактор с конденсатором.
2>.амето «аалого витка — 100 мм.
»»0МО1ЦУЕМЫЕ параметры разрядных дросселей
W owwmr ITIX'HI «ас; Число витков Диаметр провода Длина дросселя
[мм2] [мм]
: 10 2.5 25
10 4 40
- : 10 4 40
; - 7 6 42
л 7 10 70
;; 7 25 175
7 35 245
-,3-оимер. индуктивность дросселя, выполненно-
витками провода диаметром 10 мм2, рав-
-с : : мкГн.
Следует учесть, что слишком большая длина «воз-
душного» дросселя может приводить к повышенным
потерям и разогреву конденсатора.
Рис. 6.11. К расчету параметров воздушного дросселя
(схематично показаны сечения витков при продольном
разрезе дросселя)
55
Список аббревиатур
Аббревиатура Расшифровка
АКУ Автоматическая Конденсаторная Установка
АД Асинхронный Двигатель
ЖКИ Жидкокристаллический Индикатор
КРМ Компенсация Реактивной Мощности
КУ Конденсаторная Установка
КЗ Короткое Замыкание
км Коэффициент Мощности
КПД Коэффициент Полезного Действия
ПУЭ Правила Устройства Электроустановок
РМ Реактивная Мощность
РРМ Регулятор Реактивной Мощности
ТП Трансформаторная Подстанция
ТТ Трансформатор Тока
Список литературы
1. Правила устройства электроустановок. Раздел 6, Раз-
дел 7: 7-е изд. - М.: НЦ ЭНАС, 1999.
2. Правила технической эксплуатации электроустановок
потребителей и Правила техники безопасности при эксплу-
атации электроустановок. — М.: Энергоатомиздат, 1986.
3. Компенсация реактивной мощности. Теоретические
основы, методы и средства. — Минск.: Эситех, 1996.
4. Электрические конденсаторы и конденсаторные уста-
новки: справочник/Под ред. Г.С. Кучинского. — М.: Энерго-
атомиздат, 1987. — 656 с.
5. М.В. Геворкян. Устройства КРМ для низковольтных
сетей: современные компоненты//Новости Электротехни-
ки. -№ 6’2002—№ 1 ’2003.
6. «Epcos»: пассивные компоненты силовой электрони-
ки. — М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2001. — 64 с.
7. М.В. Геворкян. Регулятор коэффициента мощности
«Prophi» (инструкция пользователя). — М.: Издательский
дом «Додэка-XXI», 2002. — 25 с.
8. М.В. Геворкян. Силовые конденсаторы «Epcos» для
улучшения энергетических параметров сети//Компоненты
и Технологии. — № 4’2001.
9. Ф.Ф. Воронцов. Выбор сечений проводов и кабелей
для электропроводок. — М,—Л.: Госэнергоиздат, 1962.
10. А.Б. Тополянский. Электроустановки строительных
площадок и вопросы электробезопасности. — Л.: Изд-во
литературы по строительству, 1975.
11. Power Factor Correction. Product Profile 2001.
Epcos AG, 2001.
12. Low-Voltage Capacitors and Power Factor Correction
Units (Sipcon T). SimensAG, 1998.
13. Damping of Inrush Current in Low-Voltage PFC
Eguipment. Application Note 2001. Epcos AG, 2001.
РАСЧЕТНЫЕ ТАБЛИЦЫ
И ГРАФИКИ
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица П1. КОЭФФИЦИЕНТЫ F= (tg <р, - tg <р2) ДЛЯ РАСЧЕТА НЕОБХОДИМОЙ РМ КОНДЕНСАТОРОВ
ж* КМ (до fco. КРМ) 1 Целевой КМ е фг — после КРМ) ' ТкмщГ КРМ) Целевой КМ (cos о2 — после КРМ)
& 08'0 ЧЬкэ 0.82 3 0.88 0.90 0.92 0.94 1 0.98 ооч 08'0 Чкаоэ S 5 0.88 06'0 0.92 0.94 0.96 S 00'1
3.18 0.30 2.43 2.48 2.56 2.64 2.70 2.75 2.82 2.89 2.98 3.18 1.02 0.70 0.27 0.32 0.40 0.48 0.54 0.59 0.66 0.73 0.82 1.02
2.96 0.32 2.21 2.26 2.34 2.42 2.48 2.53 2.60 2.67 2.76 2.96 0.99 0.71 0.24 0.29 0.37 0.45 0.51 0.57 0.63 0.70 0.79 0.99
2.77 0.34 2.02 2.07 2.15 2.23 2.28 2.34 2.41 2.48 2.56 2.77 0.96 0.72 0.21 0.26 0.34 0.42 0.48 0.54 0.60 0.67 0.76 0.96
2.59 0.36 1.84 1.89 1.97 2.05 2.10 2.17 2.23 2.30 2.39 2.59 0.94 0.73 0.19 0.24 0.32 0.40 0.45 0.51 0.58 0.65 0.73 0.94
2.43 0.38 1.68 1.73 1.81 1.89 1.95 2.01 2.07 2.14 2.23 2.43 0.91 0.74 0.16 0.21 0.29 0.37 0.42 0.48 0.55 0.62 0.71 0.91
2.29 0.40 1.54 1.59 1.67 1.75 1.81 1.87 1.93 2.00 2.09 2.29 0.88 0.75 0.13 0.18 0.26 0.34 0.40 0.46 0.52 0.59 0.68 0.88
2.16 0.42 1.41 1.46 1.54 1.62 1.68 1.73 1.80 1.87 1.96 2.16 0.86 0.76 0.11 0.16 0.24 0.32 0.37 0.43 0.50 0.57 0.65 0.86
2.04 0.44 1.29 1.34 1.42 1.50 1.56 1.61 1.68 1.75 1.84 2.04 0.83 0.77 0.08 0.13 0.21 0.29 0.34 0.40 0.47 0.54 0.63 0.83
1.93 0.46 1.18 1.23 1.31 1.39 1.45 1^0 1.57 1.64 1.73 1.93 0.80 0.78 0.05 0.10 0.18 0.26 0.32 0.38 0.44 0.51 0.60 0.80
1.83 0.48 1.08 1.13 1.21 1.29 1.34 1.40 1.47 1.54 1.62 1.83 0.78 0.79 0.03 0.08 0.16 0.24 0.29 0.35 0.42 0.49 0.57 0.78
1.73 0.50 0.98 1.03 1.11 1.19 1.25 1.31 1.37 1.45 1.63 1.73 0.75 0.80 - 0.05 0.13 0.21 0.27 0.32 0.39 0.46 0.55 0.75
1.64 0.52 0.89 0.94 1.02 1.10 1.16 1.22 1.28 1.35 1.44 1.64 0.72 0.81 - - 0.10 0.18 0.24 0.30 0.36 0.43 0.52 0.72
1.56 0.54 0.81 0,86 0,94 1.02 1.07 1.13 1.20 1.27 1.36 1.56 0.70 0.82 - - 0.08 0,16 0,21 0.27 0.34 0.41 0.49 0.70
1.48 0.56 0.73 0.78 0.86 0.94 1.00 1.05 1.12 1.19 1.28 1.48 0.67 0.83 - - 0.05 0.13 0.19 0.25 0.31 0.38 0.47 0.67
1.40 0.58 0.65 0.70 0.78 0.86 0.92 0.98 1.04 1.11 1.20 1.40 0.65 0.84 - - 0.03 0.11 0.16 0.22 0.29 0.36 0.44 0.65
1.33 0.60 0.58 0.63 0.71 0.79 0.85 0.91 0.97 1.04 1.13 1.33 0.62 0.85 - - - 0.08 0.14 0.19 0.26 0.33 0.42 0.62
1.30 0.61 0.55 0.60 0.68 0.76 0.81 0.87 0.94 1.01 1.10 1.30 0.59 0.86 - - - 0.05 0.11 0.17 0.23 0.30 0.39 0.59
1.27 0.62 0.52 0.57 0.65 0.73 0.78 0.84 0.91 0.99 1.06 1.27 0.57 0.87 - - - - 0.08 0.14 0.21 0.28 0.36 0.57
1.23 0.63 0.48 0.53 0.61 0.69 0.75 0.81 0.87 0.94 1.03 1.23 0.54 0.88 - - - - 0.06 0.11 0.18 0.25 0.34 0.54
1.20 0.64 0.45 0.50 0.58 0.66 0.72 0.77 0.84 0.91 1.00 1.20 0.51 0.89 •- - - - 0.03 0.09 0.15 0.22 0.31 0.51
1.17 0.65 0.42 0.47 0.55 0.63 0.68 0.74 0.81 0.88 0.97 1.17 0.48 0.90 - - - - - 0.06 0.12 0.19 0.28 0.48
1.14 0.66 0.39 0.44 0.52 0.60 0.65 0.71 0.78 0.85 0.94 1.14 0.46 0.91 - - - - - 0.03 0.10 0.17 0.25 0.46
1.11 0.67 0.36 0.41 0.49 0.57 0.63 0.68 0.75 0.82 0.90 1.11 0.43 0.92 - - - - - - 0.07 0.14 0.22 0.43
1.08 0.68 0.33 0.38 0.46 0.54 0.59 0.65 0.72 0.79 0.88 1.08 0.40 0.93 - - - - - - 0.04 0.11 0.19 0.40
1.05 0.69 0.30 0.35 0.43 0.51 0.56 0.62 0.69 0.76 0.85 1 05 0.36 0.94 - - - - - - 0.07 0.16 0.36
Примечание. Для повышения КМ электроприемника от текущего значения (cos <?|) до целевого (cos <р2) необходимо ус-
тановить компенсаторы (конденсаторы) со следующей РМ: Qc = P-f(tg <pi - tg (p2)=PF, где P - активная мощность, Нап-
ример, приР= 100 кВт, cos <р, = 0.61 и cos (р2 - 0.96 имеем: F= 1.01 (потаблице), 0с-100 х 1.01 = 101 квар.
Расчетные таблицы и графики
Таблица П2. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ КЛАССЫ
Согласно стандарту МЭК/1ЕС831 -1
Таблица ПЗ. КЛАССЫ ЗАЩИТЫ IPXX
Согласно стандартам ГОСТ 14254—80, МЭК/IEC 529, DIN40050
Температурный класс Окружающая температура [•С] (max) Средняя окружа- ющая температу- ра в течение суток [•С] (max) Средняя окружа- ющая температу- ра в течение года [X] (max)
в 45 35 25
с 50 40 30
D 55 45 35
Корпус Первая цифра Вторая цифра
1Р00 Защиты от прикосновений пальцев и проникнове- ния извне посторонних твердых тел нет Защита от про- никновения изв- не воды отсут- ствует
IP20 Защита от прикосновения пальцев и проникнове- ния извне посторонних твердых тел диаметром от 12.5 мм
IP41 Защита от прикосновения инструментов и про- никновения извне посторонних твердых тел диа- метром от 1 мм Защита от ка- пель воды
IP54 Защита от прикосновения инструментов и проник- новения извне посторонних твердых тел диамет- ром от 1 мм, а также защита от попадания пыли Защита от водя- ных брызг
Таблица П4. ПРЕДОХРАНИТЕЛИ И СЕЧЕНИЕ ПРИСОЕДИНИТЕЛЬНОГО КАБЕЛЯ
(приЦщ^ШВ) а тоя ТЬк срабатывания предохранителя Поперечное сечение кабмя
5 7.2 16 2.5
6.3 9 20 2.5
7.5 10.8 20 2.5
8.3 12 20 2.5
10.4 15 25 4
12.5 18 35 6
15 21.7 50 10
16.7 24 50 10
\ 'ЖЛ 5Й 10 \
25 36 63 16 i
50 72 125 35
60 86 160 50
100 144 250 70
Примечание 1. Приведенные значения токов и сечения кабеля являются ориентировочными, с расчетным запасом. На
практике обычно используются несколько меньшие сечения кабеля в зависимости от окружающей температуры, качества
кабеля и состояния изоляции, длины кабеля, числа жил и т. п.
Примечание 2. Для других номиналов напряжений вводятся следующие коэффициенты (к значениям, приведенным в данной
таблице):
и»-230 В-* = 1.74;
1/в=480В-к=0.83;
Ув=525 В -к=0.76;
1/ы=690В-Ы,58.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица П5. ПОДБОР КОНДЕНСАТОРОВ И КОНТАКТОРОВ К СООТВЕТСТВУЮЩИМ АНТИРЕЗОНАНСНЫМ ДРОССЕЛЯМ
Напряжение сети.............400 В
Максимальное перенапряжения 8 ч/день
Напряжение сети...............400 В
Максимальное перенапряжения 8 ч/день
[шар] [шар] Зх[мкф] [мГн] [мм'1 1*1
Расстройка 5.67%, напряжение на конденсаторе — 424 В. Конденсаторы с номинальным напряжением 440 В (напряжение выбрано с запасом)
5.00 5.71 31.29 6.126 В25667-А5966-А375 B44066-D5005-S400 B44066-S1610-J123 4 16
6.20 7.08 38.80 4.940 В25667-А4117-А365 B44066-D5006-S400 B44066-S1610-J123 4 16
7.50 8.56 46.94 4.084 В25667-А4147-А375 B44066-D5007-S400 B44066-S1610-J123 4 20
10.00 11.41 62.59 3.063 В25667-А4187-А375 B44066-D5010-S400 B44066-S1610-J123 6 25
1250 14.27 78.23 2.450 В25667-А4237-А365 B44066-D5012-S400 B44066-S2310-J123 6 35
15.00 17.12 93.88 2.042 В25667-А4277-А365 B44066-D5015-S400 B44066-S2310-J123 6 35
20.00 22.83 125.17 1.531 В25667-А4207-А375 + + А4177-А375 B44066-D5020-S400 B44066-S2310-J123 10 50
25.00 28.53 156.47 1.225 В25667-А4467-А365 B44066-D5025-S400 B44066-S3010-J123 16 63
30.00 34.24 187.76 1.021 B25667-A4577-J375 B44066-D5030-S400 B44066-S4510-J123 16 80
40.00 45.66 250.35 0.766 В25667-А4347-А375 + + А4417-А375 B44066-D5040-S400 B44066-S6010-J123 25 80
50.00 57.07 312.93 0.613 2х В25667-А4467-А365 B44066-D5050-S400 B44066-S6010-J123 35 125
60.00 68.48 375.52 0.510 2хВ25667-А4417-А375+ +1 хА4307-А365 B44066-D5060-S400 50 160
100.00 114.14 625.86 0.306 4 х В25667-А4467-А365 B44066-D5100-S400 N/A 70 250
Расстройка 7%, напряжение на конденсаторе — 430 В. Конденсаторы с номинальным напряжением 440 В (напряжение выбрано с запасом)
5.00 5.63 30.85 7.671 В25667-А5966-А375 B44066-D7005-S400 B44066-S1610-J123 4 16
6.20 6.98 38.26 6.186 В25667-А4117-А365 B44066-D7006-S400 B44066-S1610-J123 4 16
7,50 8.44 46.28 5.114 В25667тА4147’А375 B44066-D7007-S400 B44066-S1610-J123 4 20
10.00 11.25 61.70 3.835 В25667-А4187-А375 B44066-D7010-S400 B44066-S1610-J123 6 25
12.50 14.07 77.13 3.068 В25667-А4237-А365 B44066-D7012-S400 B44066-S2310-J123 6 35
15.00 16.88 92.56 2.557 В25667-А4277-А365 B44066-D7015-S400 B44066-S2310-J123 6 35
20.00 22.51 123.41 1.918 В25667-А4207-А375/ А4177-А375 B44066-D7020-S400 B44066-S2310-J123 ю 50
25.00 28.13 154.26 1.534 В25667-А4467-А365 B44066-D7025-S400 B44066-S3010-J123 16 63
30.00 33,76 185.11 1.278 B25667-A4577-J375 B44066-D7030-S400 B44066-S4510-J123 16 80
Расчетные таблицы и графики
Окончание
II II t J ж ж Конденсатор Аигиреэонансныи Контактор » (релейный) “ £ :в
[шр] £ S [квар] Зт[м*Ф] tMThJ Код заказа [мм2] £ &
Расстройка 7%, напряжение на конденсаторе — 430 В. Конденсаторы с номинальным напряжением 440 В (напряжение выбрано с запасом)
40.00 45.01 246.82 0.959 В25667-А4347-А375/ А4417-А375 B44066-D7040-S400 B44066-S6010-J123 25 80
50.00 56.27 308.52 0.767 2 х В25667-А4467-А365 B44066-D7050-S400 B44066-S6010-J123 35 125
60.00 67.52 370.22 0.639 2 х В25667-А4417-А375 + + 1 ХА4307-А365 B44066-D7060-S400 N/A*** 50 160
100.00 112.53 617.04 0.384 4 х В25667-А4467-А365 B44066-D7100-S400 N/A 70 250
Расстройка 5.67%, напряжение на конденсаторе — 424 В. Конденсаторы с номинальным напряжением 480 В (напряжение выбрано с запасом)
5.00 6.79 31.29 6.126 В25667-А5966-А375 B44066-D5005-S400 B44066-S1610-J123 4 16
10.00 13.58 62.59 3.063 В25667-А5197-А375 B44066-D5010-S400 B44066-S1610-J123 6 25
12.50 16.98 78.23 . 2.450 В25667-А4237-А355 B44066-D5012-S400 B44066-S1610-J123 10 35
25.00 33.96 156.47 1.225 В25667-А4287-А375/ А4177-А365 B44066-D5025-S400 B44066-S3010-J123 16 63
50.00 67.92 312.93 0.613 2хВ25667-А4287-А375 А4347-А365 B44066-D5050-S400 B44066-S6010-J123 35 125
60.00 81.50 375.52 0.510 4 х В25667-А4287-А375 B44066-D5060-S400 N/A 50 160
100.00 135.84 625.86 0.306 4ХВ25667-А4287-А375+ + 2хД4347-А365 B44066-D5100-S400 N/A 70 250
Расстройка 7%, напряжение на конденсаторе — 424 В. Конденсаторы с номинальным напряжением 480 В (напряжение выбрано с запасом)
5.00 6.70 30.85 7.671 В25667-А5966-А375 B44066-D7005-S400 B44066-S1610-J123 4 16
10.00 13.39 61.70 3.835 В25667-А5197-А375 B44066-D7010-S400 B44066-S1610-J123 6 25
12.50 16.74 77.13 3.068 В25667-А4237-А355 B44066-D7012-S400 B44066-S1610-J123 10 35
25.00 33.48 154.26 1.534 В25667-А4287-А375/ А4177-А365 B44066-D7025-S400 B44066-S3010-J123 16 63
50.00 66.96 308.52 0.767 2 х В25667-А4287-А375 + + 1х А4347-А365 B44066-D7050-S400 B44066-S6010-J123 35 125
60.00 80.35 370.22 0.639 В25667-А4287-А375 B44066-D7060-S400 N/A 50 160
100.00 133.92 617.04 0.384 4 х В25667-А4287-А375 + + 2 х А4347-А365 B44066-D7100-S400 N/A 70 250
* Следует применять мягкий медный кабель.
* * Каждая конденсаторная батарея должна быть защищена отдельным предохранителем.
* ** N/A — кода заказа нет.
Примечание. С антирезонансными дросселями следует использовать конденсаторы с большим номинальным напряже-
нием, как указано в таблице!
ПРИЛОЖЕНИЕ
Номограмма для определения КМ асинхронного двигателя
по величине статорного тока
Данная упрощенная номограмма асинхронного
двигателя cos <р = f (h) выражает связь /q//nom для ряда
фиксированных значений коэффициента мощности
cos <р, где /0 — ток холостого хода, 1^ — ток статора,
изменяющийся при работе АД в пределах /0 < /, < /NOm>
Ф — угол сдвига фаз между током статора и
напряжением.
Номограмма по паспортным данным (cos ф0 и
/nom) и току холостого хода /0 АД позволяет быстро
определить его коэффициент мощности cos ф, при
измеренном токе статора /ъ отличном от
номинального (/Nom)- Для измерения тока статора без
токоизмерительные клещи.
Определим cos ф] для незагруженного АД, для
которого /Nom = 4.0 A, cos фмом = 0.85, а замеренный
ток /т = 2.6 А. По отношению /o//nom = 0.425 и
cos фмом = 0-85 определяем по номограмме исходную
точку а. Затем по вспомогательному лучу,
проведенному из начала координат через точку а,
поднимаемся до точки с ординатой, определяемой
отношением /0//i (точка Ь). Соответствующая кривая
номограммы указывает на фактическое значение КМ:
cos ф! = 0.72.
отключения самого двигателя используются
ОГЛАВЛЕНИЕ
Гл а в а 1 . РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ И ЕЕ
КОМПЕНСАЦИЯ КОНДЕНСАТОРАМИ...................3
ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И
ПРЕДПОСЫЛКИ КРМ ..........................4
Реактивная мощность.................4
Коэффициент мощности
как характеристика нагрузки.........5
Достоинства КРМ.....................7
КОНДЕНСАТОРЫ КАК ОСНОВНОЕ СРЕДСТВО КРМ . . .9
Местная КРМ и конденсаторные установки .. .9
Расчет РМ фазных конденсаторов...........10
Глава 2 . КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМ КРМ И ОБЛАСТИ
ИХ ПРИМЕНЕНИЯ ...........................11
КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМ КРМ....................12
Замена комплектующих в старых
конденсаторных установках..........12
Автоматические конденсаторные установки.
Назначение регулятора РМ ...........13
ПРИМЕР ВЫБОРА КОМПОНЕНТОВ И ПАРАМЕТРОВ
СИСТЕМЫ КРМ ДЛЯ КРАНОВОГО ХОЗЯЙСТВА.......17
Характеристика предприятия
и тариф на РМ .....................17
Основной расчет ...................18
Глава 3. ФАЗНЫЕ (КОСИНУСНЫЕ)
КОНДЕНСАТОРЫ................................21
ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ .........................22
Пленочная МКК-технология диэлектрика ... .22
Унифицированный разъем (клеммная колодка)
марки Sigut........................26
КОНДЕНСАТОРЫ МАРКИ PhaseCap..............27
Защитная крышка для конденсаторов
PhaseCap...........................31
Герметичный футляр для конденсаторов
PhaseCap............................32
КОНДЕНСАТОРЫ МАРКИ PhaseCap HD
(ПОВЫШЕННАЯ МОЩНОСТЬ) ..................33
Защитная крышка для конденсаторов
PhaseCap HD........................34
РАЗРЯДНЫЕ РЕЗИСТОРЫ И ЗАМЕЧАНИЯ
ПО МОНТАЖУ..............................35
Замечания по монтажу фазных
конденсаторов.....................35
Разрядные резисторы фазных
конденсаторов.....................35
Глава 4. КОНДЕНСАТОРНЫЕ КОНТАКТОРЫ.........37
РЕЛЕЙНЫЕ КОНТАКТОРЫ С ДУГОГАСЯЩИМИ
КОНТАКТАМИ..............................38
Внешний вид и пусковой ток........38
Структура релейных контакторов и их
особенности.......................39
ТИРИСТОРНЫЕ КОНТАКТОРЫ МАРКИ TSM-С ДЛЯ
ДИНАМИЧЕСКОЙ КРМ........................41
Глава 5. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ
РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ........................43
ОБЩИЕ СВОЙСТВА СОВРЕМЕННЫХ
РЕГУЛЯТОРОВ РМ .........................44
Версии регуляторов и РМ автоматических
конденсаторных установок...........44
РЕГУЛЯТОРЫ
PROPHI-6R/T И PROPHI-12R/T/RS-485 ......45
РЕГУЛЯТОРЫ
BR6000-6R/T И BR6000-12R/T/RS-232 ......47
Глава 6. ДРОССЕЛИ..........................49
АНТИРЕЗОНАНСНЫЕ (ФИЛЬТРУЮЩИЕ)
ДРОССЕЛИ................................50
Конструкции, исполнения и соответствую-
щие им габаритные размеры антирезонансных
дросселей.........................53
РАЗРЯДНЫЕ ДРОССЕЛИ......................54
«ВОЗДУШНЫЕ» ДРОССЕЛИ ...................55
СПИСОК АББРЕВИАТУР.........................56
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..........................56
ПРИЛОЖЕНИЕ. РАСЧЕТНЫЕ ТАБЛИЦЫ И ГРАФИКИ ...57
Справочное издание
Геворкян Михаил Владимирович
СОВРЕМЕННЫЕ КОМПОНЕНТЫ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
(ДЛЯ НИЗКОВОЛЬТНЫХ СЕТЕЙ)
Ответственный редактор М.В. Геворкян
Технический редактор В. И. Матвеева
Дизайн обложки М.С. Коршунова
Графическое оформление А. Н. Клочков
Верстка М.В. Поташкин
Младший редактор Н.В. Рубан
Издательский дом «Додэка-ХХ1»
ИД № 02041 от 13.06.2000 г.
105318, Москва, а/я 70
Тел./факс: (095) 366-2429, 366-8145
E-mail: books@dodeca.ru; icmarket@dodeca.ru
Подписано в печать: 13.03.2003 г.
Формат 84x108/16. Бумага офсетная. Гарнитура «РваоматюаС».
Печать офсетная. Объем 4,0 п. л. Усл. печ. л. 6,72. Тираж 2000 экз. Заказ 145
Отпечатано с готовых диапозитивов в ООО «Печатный дом».
127550, Москва, ул. Прянишникова, дом 19А.
EPCOS
Полный ассортимент компонентов для построения систем
КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
Со склада
конденсаторы PhiCap, PhaseCap, WindCap
контакторы
регуляторы
дроссели
ОЛЭКА
105318, Москва, а/я 70. Тел/факс: 366-81-45, 366-24-29
E-mail: icmarket@dodeca.ru; www.dodeca.ru
ISBN 5-94120-005-6