無効電力補償設備

この記事では、無効電力補償装置の目的と構成要素について説明します。

無効電気エネルギーの補償は、エネルギー資源を節約する最も効果的な方法の 1 つです。現代の生産は、多数のエンジン、溶接装置、電源変圧器で飽和状態になっています。これにより、電気機器内に磁界を生成するために大量の無効電力が消費されます。外部ネットワークからのこの種のエネルギーの消費を削減するために、無効電気エネルギーの補償ユニットが使用されます。この記事では、その設計、動作原理、および使用の特徴について説明します。

無効負荷を低減するためにコンデンサバンクを使用することは、長い間知られてきました。しかし、モーターと並列に別個のコンデンサを含めることは、後者の大きな電力がなければ経済的に正当化されません。通常、コンデンサバンクは 20 ～ 30 kW を超える電力のモーターに接続されます。

数百台の低電力モーターが使用されている縫製工場で無効負荷を削減するという問題を解決するにはどうすればよいでしょうか?最近まで、企業の変電所では、コンデンサ バンクの固定セットが接続されており、勤務シフトの終了後に手動でオフにされていました。明らかな不便さにより、このようなセットは稼働時間中の負荷の電力変動に追従できず、非効率的でした。最新の凝縮ユニットは効率を大幅に向上させることができます。

状況は、負荷によって消費される無効電力の値を測定し、コンデンサバンクの必要な電力値を計算し、ネットワークから接続（または切断）する専用のマイクロプロセッサコントローラの出現により変わりました。このようなコントローラをベースに、無効電力補償用の自動コンデンサユニットを幅広く取り揃えています。電力範囲は 30 ～ 1200 kVar (無効電力は kVar で測定されます)。

コントローラの機能は、コンデンサバンクの測定と切り替えに限定されません。デバイスコンパートメント内の温度を測定し、電流値と電圧値を測定し、バッテリーの接続順序とその状態を監視します。コントローラーは緊急事態に関する情報を保存し、数十の特定の機能も実行できるため、補償システムの信頼性の高い動作が保証されます。

無効電力補償ユニットの設計において非常に重要な役割を担うのは、コントローラからの信号に基づいてコンデンサ バンクを接続および切断する特別なコンタクタです。外見上は、モーターのスイッチングに使用される通常の磁気スターターとほとんど変わりません。

しかし、コンデンサの接続には、その接点に電圧が印加された瞬間にコンデンサの抵抗が実質的にゼロになるという特徴があります。で コンデンサの充電 多くの場合 10 kA を超える突入電流が発生します。このような過電圧は、コンデンサ自体、スイッチングデバイス、外部ネットワークの両方に悪影響を及ぼし、電源接点の腐食を引き起こしたり、電気配線に有害な干渉を引き起こしたりします。

これらの問題を克服するために、コンデンサに電圧を印加した後、その電荷が補助電流制限回路を通過し、その後のみ主電源接点がオンになる特別な設計のコンタクタが開発されました。この設計により、コンデンサの充電電流の大幅な急増を回避し、コンデンサ バンクと特殊なコンタクタ自体の両方の耐用年数を延ばすことができます。

最後に、補償システムの主要かつ最も高価な要素はコンデンサバンクです...それらに課される要件は非常に厳しく、矛盾しています。一方で、小型で内部損失が低いことが求められます。頻繁な充放電プロセスに耐え、耐用年数が長い必要があります。しかし、コンパクトさと固有損失の低さにより、充電電流のスパイクが増加し、製品ボックス内の温度が上昇します。

薄膜技術で作られた最新のコンデンサ。金属化フィルムと油を含浸させない密封シール材を使用しています。この設計により、小型で大きな出力を持つ製品を得ることが可能になります。たとえば、容量が 50 kVar の円筒形コンデンサの寸法は、直径 120 mm、高さ 250 mm です。

同様の旧式のオイル入りコンデンサー電池は重量が 40 kg 以上あり、現代の製品よりも 30 倍大きかった。ただし、この小型化には、コンデンサバンクが設置されている領域を冷却するための対策を採用する必要があります。したがって、自動設置では凝縮器室のファンによる強制送風が必須です。

一般に、コンデンサユニットの作成には、ユーザーの電気ネットワークの状態、埃の多さ、モーター負荷の性質、および補償システムの信頼性と効率に影響を与えるその他の多くの要因など、多数の動作パラメーターを考慮する必要があります。