無効電力補償のための最新技術

電気を合理的に使用するには、損失を最小限に抑えて、生産、送電、配電を行うための経済的な方法を提供する必要があります。これを行うには、損失の発生につながるすべての要因を電気ネットワークから除外する必要があります。そのうちの 1 つは、産業用および家庭用送電ネットワークの負荷は通常、能動誘導性の性質を持っているため、誘導性負荷の存在下で流れる電流の電圧からの位相の遅れです。

システムの目的 無効電力補償 位相進みを導入することによって全体の位相シフトを補償することにあります。これにより、ネットワークを流れる電流が減少し、その結果、ワイヤと配電ネットワークの寄生能動損失が減少します。必要な車間距離は、コンデンサを電源ネットワークと並列に接続することによって作成されます。効率を最大にするには、トリガ回路を誘導負荷のできるだけ近くに接続する必要があります。

力率補正システムは、電力ネットワークを流れる電流の無効成分を削減します。負荷の性質が変化すると、それに応じて補正回路を再構成する必要があります。このため、通常は、個々の補正コンデンサを段階的に接続または切断する自動補正システムが使用されます。ネットワーク内のリアクティブコンポーネントの出現原理を概略的に示す画像。

力率改善の利点:

• 電気料金の値下げにより、回収期間は 8 ～ 24 か月となります。修正によりシステム内の無効電力が削減されます。電力消費量が削減され、それに比例して価格も下がります。

• ネットワークの有効活用。力率が高いということは、配電ネットワークをより効率的に使用することを意味します (同じ総電力に対してより多くの正味電力の流れが得られます)。

• 電圧を安定させます。

• 電圧降下が少ない。

• 流れる電流を減らすことで、側面 ケーブルの断面... また、既存のシステムでは、一定断面積のケーブルを介して追加の電力を伝送することもできます。

• 送電ロスの低減。伝送およびスイッチング デバイスは、より低い電流値で動作します。したがって、抵抗損失も減少します。

無効電力補償システムの主要コンポーネント

力率補正コンデンサは、流れる電流に必要な位相を進め、誘導性負荷のある回路の位相遅れを補償します。力率改善回路のコンデンサは、コンデンサのスイッチング時に発生する大きな突入電流 (> 100 IR) に耐える必要があります。バッテリ内でコンデンサが並列接続されている場合、突入電流はさらに大きくなります (> 150 IR)。これは、突入電流が電源回路からだけでなく、並列接続されたコンデンサからも流れるためです。

EPCOS AG は、電圧 230 ～ 800 V、電力 0.25 ～ 100 kVAr のコンデンサを製造しています。動作条件に応じて、ドライコンデンサまたはオイル充填コンデンサを提供します。

このメーカーのコンデンサの主な違いは次のとおりです。

-広い動作範囲 -40 ... + 55 °C (MKV シリーズ コンデンサの場合は -40 ... + 70 °C)。

— 公称値の最大 200 * In の始動電流に耐えます (PhaseCap コンパクト シリーズでは最大 300 * In、MKV シリーズでは最大 500 * In)。

-コンデンサの耐用年数は100,000時間から300,000時間（IEC 60831-1による温度クラス-40 / Dで）。

— PhaseCap コンパクトおよび MKV シリーズの場合、許容操作数はそれぞれ年間 10,000 回と 20,000 回です。

— 過圧スイッチは 3 段階すべてで作動し、凝縮器ハウジングへの潜在的な衝撃の可能性を完全に排除します。

— 海抜 4000 m までの操作が許可されます。

— もちろん、自己修復、波を切るなどの技術。存在しています

コントローラー

最新の力率補正コントローラーはマイクロプロセッサーに基づいています。マイクロプロセッサは変流器からの信号を分析し、個々のコンデンサまたはバンク全体を接続または切断することでコンデンサ バンクを制御するコマンドを出します。補正コンデンサのインテリジェントな管理により、コンデンサ バンクの最大全負荷を確保できるだけでなく、スイッチング動作の数を最小限に抑え、コンデンサ バンクの寿命を最適化することもできます。

EPCOS AG 社の製品ラインには、電気機械コンタクタとサイリスタ コンタクタの両方を制御するための 4x、6 (7m)、12 (13) ステップ コントローラがあります。両方のタイプのコンタクタを同時に切り替えることができる複合バージョンもあります。お客様のご要望に応じて、コントローラにはコンピュータまたは AMR システムに接続するためのインターフェイスが装備されています。

このメーカーのコントローラーの主な違いは次のとおりです。

-ロシア語のテキストデジタルメニュー;

— 液晶ディスプレイは低温でも良好に動作します。

— ディスプレイにはバックライトがあります。

— コンデンサの耐用年数に影響を与える主なパラメータ（過電圧、温度上昇、最大19の電流と電圧の高調波、各ステージの起動回数と動作時間）を固定および保存します。

— パラメータを超えた場合に補償システムを保護およびシャットダウンする機能があり、コンデンサやその他の多くの寿命に影響を与えます。

より単純なシステムで使用するために、簡素化された安価なモデルも用意されています。

デバイスの切り替え

電気機械式コンタクタまたはサイリスタ コンタクタは、標準整流システムのコンデンサ、または離調システムのコンデンサとチョークを切り替えるために使用されます。電力回路への組み込みは、機械的接点の助けを借りて、または半導体デバイスを使用して行われます。特に動的補正システムで高速スイッチングが必要な場合には、電子スイッチングが推奨されます。たとえば、電気ネットワークの主な負荷が溶接機である場合です。

EPCOS AG 製の電気機械コンタクタは、最大 100 kvar の容量で入手できます。現在のサイリスタ コンタクタの範囲は最も広く、400 V では 10 kvar、25 kvar、50 kvar、100 kvar、200 kvar、690 V ネットワークでの動作では 50 kvar、200 kvar です。

スロットル

配電ネットワークでは、非線形負荷を生み出す最新の電子機器の使用によって高調波歪みが発生することがよくあります。このようなデバイスには、たとえば、制御された電気駆動装置、無停電電源装置、電子安定器、溶接機などが考えられます。特にコンデンサが共振周波数で動作する場合、整流回路のコンデンサにとって高調波は危険となる可能性があります。補正コンデンサと直列にチョークを含めることで、システムの共振周波数をある程度調整し、損傷の可能性を回避できます。

5 次と 7 次の高調波は特に重要です (50 Hz ネットワークの 250 Hz と 350 Hz)。コンデンサの段差が乱れると、電源回路の高調波歪みが減少します。

EPCOS AG のチョーク製品の容量は 10 ～ 200 kvar です。

アクセサリー

EPCOS AG 製品ラインには、特別な要件に従って無効電力補正システムを構築するためのアクセサリも含まれています。

— コンデンサの保護等級を IP64 に高める保護キャップとハウジング。

— 放電チョーク。コンデンサや特別な放電抵抗器、サイリスタ コンタクタを備えたシステム用のチョークの耐用年数を減らすことなく、無効電力補正システムの速度を約 1 秒にすることができます。

— 加算変圧器とは異なり、4 つの補正システムからなるシステムを一度に制御できるデバイス。

— コントローラーを主電源に接続するためのアダプター

コンシーラーを作る際の主な 13 要素

これは、自分に適したインストールを設計または選択するときに注意する価値があります。

1. 力率補正に必要なコンデンサの実効電力 (kvar) を決定します。

2. 必要な電力の 15 ～ 20% 以内のスイッチング ステップ容量を提供するようにコンデンサ バンクを設計します。コンデンサを 5% または 10% の増分でスイッチングすることを保証する必要はありません。スイッチング周波数が高くなるだけであり、力率値にはそれほど影響を与えません。

3. 標準の分解能値 (できれば 25 kvar の倍数) でコンデンサ バンクを設計するようにしてください。

4. コンデンサ間の最小許容距離 (20 mm) を遵守し、スクリーンでコンデンサを保護するか、システムの他の要素による加熱から十分な距離を確保することを忘れないでください。

5.コンデンサの設置場所の温度は35℃を超えてはなりません。 C. そうしないと、寿命が短くなります。

コンデンサを通常よりわずか 7 °C 上回る温度で長時間加熱すると、耐用年数が 2 倍減少することに注意してください。

6.補正コンデンサを使用せず、さまざまな負荷で電源ケーブルの高調波電流を測定します。存在する各高調波の周波数と最大振幅を決定します。電流の全高調波歪みを計算します: THD-I = 100 · SQR · [(I3) 2 + (I5) 2 + … + (IR) 2] / I1

7. 各高調波の個々の係数を計算します: THD-IR = 100 IR / I1

8. システム外部の電源電圧に含まれる高調波の存在を測定します。可能であれば、高電圧側で測定してください。電圧の全高調波歪みを計算します: THD-V = 100 · SQR · [(V3) 2 + (V5) 2 + … + (VN) 2] / V1

9. 高調波レベル (コンデンサなしで測定) THD-I> 10% または THD-V> 3% を上回るか下回る。

「はい」の場合、設定されたフィルターを使用し、ステップ 7 に進みます。

「いいえ」の場合は、標準のコンシーラーを使用し、ステップ 10、11、12 をスキップしてください。

10. 電流 3 次高調波のレベル I3 > 0.2 ・ I5

「はい」の場合、p = 14% のフィルターを使用し、ステップ 8 をスキップします。

「いいえ」の場合、p = 7% または 5.67% のフィルターを使用し、ステップ 8 に進みます。

11. THD -V = 3 … 7% の場合 — p = 7% のフィルターが必要です

> 7% — p = 5.67% のフィルターが必要です

> 10% — 特別なフィルター設計が必要です。ロシアおよび CIS 諸国にある EPCOS AG の駐在員事務所にお問い合わせください。

電気ネットワーク内に高調波が存在する場合は、チョークを軽視しないでください。実践が示すように、この「経済性」は 6 ～ 10 か月以内にコンデンサの故障につながります。取り付けコストを考慮すると、コンデンサの交換にはチョークの最初の取り付けにかかる費用と同じ費用がかかります。

12.調整されたフィルター補正器用に EPCOS によって作成された表 (または会社代表者の支援) と、実効電力、線間電圧、周波数、および所定の p 係数の標準値を使用して、適切なコンポーネントを選択します。

常に、補正されたフィルター力率を構築するように設計された純正の EPCOS コンポーネントのみを使用してください。チョークは、選択した供給電圧と周波数に対する実効電力が指定されていることに注意してください。この電力は、基本周波数における LC 回路の実効電力です。

インダクタの直列接続により過電圧が発生するため、離調フィルタ コンデンサの電圧定格は電源電圧より高くなければなりません。コンデンサ コンタクタは、容量性負荷で確実に動作するように特別に設計されており、開始電流を低減する必要があります。

13. 短絡保護装置としてヒューズまたは自動電磁ヒューズを使用できます。ヒューズはコンデンサを過負荷から保護しません。短絡保護のみを目的としています。ヒューズのトリップ電流は、コンデンサの公称電流の 1.6 ～ 1.8 倍を超える必要があります。