Компенсация реактивной мощности в установках с разрядными лампами
Если в схеме отсутствуют специальные компенсирующие конденсаторы, то коэффициент мощности комплекта люминесцентная лампа — ПРА при включении его в сеть весьма низок и находится в пределах 0,5 — 0,55. В схемах с последовательным включением двух ламп (например, ПРА типа 2АБЗ-40) коэффициент мощности достигает 0,7, а в двухламповых схемах, работающих по принципу «расщепленной фазы» (например, ПРА типа 2УБК-40) — 0,9 — 0,95.
При низком коэффициенте мощности увеличиваются токи в сети, что может потребовать увеличения сечения проводов, номинальных данных сетевых аппаратов и мощности трансформаторов. Несколько возрастают и потери в сети. По этим причинам ПУЭ до последнего времени требовали, чтобы уже в местах установки ламп коэффициент мощности повышался до 0,95.
В принципе возможна, однако, как индивидуальная компенсация реактивной мощности — непосредственно у ламп, так и групповая, когда конденсаторы устанавливаются у щитков и обслуживают целую группу ламп.
Групповая компенсация имеет определенные преимущества: групповые конденсаторы могут быть надежнее и долговечнее, чем используемые в настоящее время индивидуальные конденсаторы случайных типов, специально не предназначенные для данных условий применения. По результатам некоторых расчетов, групповая компенсация, кроме того, экономичнее индивидуальной.
Целесообразность применения той или иной системы компенсации подлежит дальнейшему изучению, причем решение вопроса будет зависеть, в частности, и от того, какие новые типы групповых и индивидуальных конденсаторов будут освоены промышленностью.
Пока же, когда в наших установках почти исключительно используются ПРА по двухламповой стартерной схеме, вопрос компенсации решается, так сказать, автоматически: те же конденсаторы, которые служат для создания в цепи лампы опережающего тока, обеспечивают и повышение коэффициента мощности примерно до 0,92.
Для МГЛ и ламп ДРЛ применяется как индивидуальная, так и групповая компенсация реактивной мощности.
Комплект лампа ДРЛ — ПРА имеет коэффициент мощности около 0,57, что, как отмечено выше, может повести к утяжелению сети. Компенсация реактивной мощности может облегчить сеть, но, в свою очередь, связана с установкой сравнительно дорогих индивидуальных или групповых конденсаторов.
По имеющимся данным, для повышения коэффициента мощности до 0,9 — 0,95 в сетях 220 В, 50 Гц с дуговыми лампами необходимо установить конденсаторы следующих емкостей (на одну лампу):
| Лампы мощностью, Вт | 1000 | 750 | 500 | 250 |
| Конденсаторы емкостью, мкФ | 80 | 60 | 40 | 20 |
Конденсаторы такой емкости в настоящее время не выпускаются, что ограничивает применение индивидуальной компенсации. Из изготовляемых промышленностью наиболее подходящими являются металло-бумажные конденсаторы типа МБГО емкостью 10 мкФ, напряжением 600 В. Эти конденсаторы приходится соединять параллельно и устанавливать в стальных ящиках (например, для лампы 1000 Вт нужен ящик размерами 380х300х200 мм) совместно с разрядными сопротивлениями, обеспечивающими быстрый разряд конденсаторов после их отключения.
Разрядное сопротивление R определяется по формуле, Ом:
в которой реактивная мощность конденсатора Q, квар, находится по соотношению
где С — емкость конденсатора, мкФ; U — напряжение на зажимах конденсатора, кВ.
Для конденсатора типа МБГО емкостью 10 мкФ реактивная мощность Q равна 0,15 квар. Для ламп 1000 Вт может быть принято углеродистое лакированное сопротивление 620 000 Ом, для ламп 750 Вт — сопротивление 825 000 Ом.
В установках с групповой компенсацией необходимая мощность конденсатора Q может быть определена по формуле
где Р— установленная мощность, кВт, включая потери в ПРА; φ1 и φ2 — углы сдвига фаз, соответствующие желаемому (φ2) и исходному (φ1) значениям коэффициента мощности.
Для повышения коэффициента мощности с 0,57 до 0,95 на каждый 1 кВт установленной мощности требуются конденсаторы мощностью 1,1 квар. При групповой компенсации могут быть использованы бумажно-масляные трехфазные конденсаторы типа КМ-0,38-25, мощностью 25 квар, а также другие, меньшей мощности, например 10 квар.
Рис. 1. Возможная схема подключения групповой линии при компенсации коэффициента мощности на групповых линиях
Рис. 2. Схема включения разрядных сопротивлений с конденсатором КМ-0,38-25
Каждый конденсатор 25 квар достаточен для группы мощностью 22 кВт, включая потери в ПРА. Группы могут разветвляться за местом установки конденсаторов, как показано на рис. 1. Для линий с конденсаторами КМ-0,38-25 уставка расцепителя автомата не превышает 40 А, а ток каждой из параллельных линий — 36 А.
Разрядное сопротивление для конденсаторов КМ-0,38-25, подсчитанное по первой формуле, не должно превышать 87000 Ом. На каждый конденсатор можно установить по одному трубчатому сопротивлению типа У1 мощностью 150 Вт, сопротивлением 40000 Ом, с двумя секциями по 20 000 Ом, включаемыми по схеме рис. 2.
Конденсаторы вместе с сопротивлениями устанавливаются вблизи щитков в стальных шкафах, обычно по три — пять в одном шкафу. Размеры шкафа на пять конденсаторов 1250 х 1450 х 700 мм.
Групповую компенсацию реактивной мощности на подстанции можно осуществлять теми же конденсаторами КМ, собранными в батареи, и с применением вводных шкафов для их подключения к шинам подстанции.
Произведенные Тяжпромэлектропроектом сопоставительные расчеты показали, что вариант с компенсацией реактивной мощности на групповых линиях щитков экономически почти равноценен варианту без компенсации реактивной мощности. Однако некоторое предпочтение можно отдать варианту с компенсацией, имеющему дополнительные преимущества на высоковольтной стороне электроснабжения. Кроме того, во всех случаях, когда отсутствие компенсации приводит к необходимости увеличения мощности трансформатора, целесообразность компенсации бесспорна.
От компенсации реактивной мощности рекомендуется отказываться в случаях, когда к трансформатору подключена перекомпенсированная силовая нагрузка или когда имеется перекомпенсация на высоковольтной стороне электроснабжения предприятия.
Из сказанного видно, что вопрос компенсации реактивной мощности в сетях освещения нельзя решать изолированно от всего комплекса вопросов электроснабжения и без детального учета местных условий.
Можно добавить, что если питающие осветительные сети весьма коротки, то установка конденсаторов у групповых щитков почти не уменьшает затрату проводникового металла, хотя может привести к уменьшению числа групп. В зависимости от размеров цеха и требований к управлению освещением последнее обстоятельство может быть или не быть существенным.
Таким образом, в ряде случаев решение вопроса о необходимости и способах компенсации реактивной мощности в установках с лампами ДРЛ целиком входит в компетенцию электроснабженцев.
К вопросу о целесообразности индивидуальной компенсации реактивной мощности можно будет вернуться после разработки и освоения промышленностью специальных надежных конденсаторов для ламп ДРЛ, долговечных и недорогих; при применении же конденсаторов типа МБГО или им подобных индивидуальная компенсация явно нецелесообразна. Однако всегда следует иметь в виду важное эксплуатационное преимущество установки конденсаторов в комплекте ПРА или вообще вблизи ламп, заключающееся в отключении конденсаторов одновременно с лампами.
Некоторые фирмы уже поставляют ПРА, в комплект которых входят компенсирующие конденсаторы. При надежной конструкции последних это, конечно, очень удобно.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
ДОЛГОЖИТЕЛЕМ СТАНЕТ ЛАМПА
Ночное или дежурное (с пониженной яркостью) освещение, позволяющее к тому же значительно увеличить срок службы ламп, можно реализовать по-разному. В числе простых и надежных — способ с использованием гасящего конденсатора в цепи электропитания (рис. 1). При этом емкость С1 рассчитывается как реактивное сопротивление для получения требуемого напряжения на лампе ЕL1. Резистор R1 необходим для разряда конденсатора после отключения схемы от сети. Его номинал берется в пределах 100—500 кОм.
Вследствие нелинейности активного сопротивления нитей накала и реального разброса статических параметров самих ламп, точное вычисление емкости конденсатора С1 представляется достаточно сложным делом даже для опытных специалистов. Однако расчеты можно существенно упростить, если воспользоваться приближенными формулами. В частности, для электрической цепи с низковольтными и маломощными лампами накаливания (коммутаторными, от гирлянд, индикаторными и другими напряжением 10—42 В и током до 0,5 А) вполне приемлемо выверенное практикой соотношение:
где: С — емкость добавочного (гасящего) конденсатора, мкФ; Iн — номинальный ток лампы, А; Uл — напряжение, которое хочется получить на лампе, В; Uс — напряжение питающей сети переменного тока, В.
При использовании типовых осветительных ламп накаливания, на цоколе или колбе которых указываются номинальное рабочее напряжение (обычно 220—240 В) и потребляемая мощность (10—200 Вт), коэффициент в числителе следует уменьшить до 1150, а Iн найти, воспользовавшись известным каждому со школьной скамьи законом Ома.
Как свидетельствует практика, емкость гасящего конденсатора в любом случае лучше рассчитывать с учетом получения на лампе половины ее номинального напряжения. Например, если Uн составляет 24 В, то Uл рекомендуется брать равным 12 В. Найденный ориентировочно номинал С1 впоследствии уточняется — в зависимости от желаемой яркости свечения лампы. При этом не нужно забывать о нелинейности сопротивления нити накала, приводящей к тому, что незначительное увеличение емкости гасящего конденсатора вызывает порой резкий рост напряжения на лампе, а уменьшение грозит чуть ли не скачкообразным снижением Uл.
В целях еще большего упрощения процедуры расчета и подбора гасящей электроемкости рекомендуется воспользоваться готовыми данными (табл. 1), выверенными практикой для некоторых типов ламп при подключении к бытовой сети (220 В, 50 Гц) в соответствии с рассмотренной выше схемой.
Таблица 1. Рекомендуемые значения гасящих (добавочных) емкостей для превращения распространенных типов ламп в супернадежные, работающие в 220-вольтной электросети при заведомо заниженном напряжении нити накала
Нелишне, думается, подчеркнуть, что гашение напряжения с помощью конденсаторов действительно позволяет существенно увеличить срок службы ламп при довольно незначительном уменьшении яркости свечения. К тому же данное техническое решение (в отличие от классических схем на мощных полупроводниковых диодах) не приводит к раздражающему 50-или 100-герцевому мерцанию самого освещения…
Рис. 1. Принципиальная электрическая схема ночного нлн дежурного (с пониженной яркостью) освещения, позволяющая к тому же значительно увеличить срок службы ламп благодаря введению дополнительного (емкостного) сопротивления
Рис. 2. Обычная настольная лампа может еще служить и ночником, благодаря небольшой доработке с использованием гасящего конденсатора
Дополнительные преимущества и удобства можно получить, если встроить гасящий (добавочный) конденсатор соответствующей емкости в обычную настольную лампу, несколько видоизменив схему ее включения (рис. 2). Правда, для этого придется заменить штатный двухполюсный тумблер пере-ключателем-кнопкой SА1 на три фиксированных положения.
Конденсаторные установки промышленных предприятий — Конденсаторные установки в осветительных сетях
Для электрического освещения промышленных предприятий кроме обычных ламп накаливания применяются газоразрядные лампы. Эти лампы, как правило, могут включаться в сеть не непосредственно, а только через пускорегулирующую аппаратуру (ПРА). По условиям зажигания люминесцентных ламп и дуговых ртутных ламп высокого давления типа ДРЛ в схеме ПРА применяются индуктивные балластные сопротивления или накальные трансформаторы с большим магнитным рассеиванием, что снижает коэффициент мощности этих ламп до 0,5—0,6. В результате без компенсации реактивной мощности потребляемая лампами полная мощность увеличивается в 1,7—2 раза. Это приводит к увеличению сечения проводов, а следовательно, и размеров коммутационных аппаратов и т. п.
Рис. 7.13. График среднего коэффициента мощности в установках с лампами ДРЛ:
Q- общая мощность подключаемых к осветительной сети конденсаторов, кВАр; Р— общая мощность ламп ДРЛ с потерями в ПРА, кВт
Дли снижения потребляемой лампами реактивной мощности в осветительных сетях переменного тока 50 Гц применяют КУ Щ0 В. Компенсация реактивной мощности может быть индивидуальной, когда конденсаторы подключаются непосредственно у каждого светильника, или групповой, когда конденсаторы подключаются для группы светильников на- групповых линиях щитков питающей сети.
Ввиду отсутствия специальных конденсаторов для ламп ДРЛ мощностью 250, 500, 750 и 1000 Вт для них применяют групповую компенсацию. Промышленностью выпускаются конденсаторы определенной мощности, например 18 и 36 кВАр, поэтому после определения общей мощности установки необходимо распределить конденсаторы па групповым щеткам сети электрического освещения.
В сети освещения наибольший ток расцепителя автоматического выключателя должен быть не более 50 А, а максимальная суммарная мощность ламп ДРЛ —не более 24 кВт. В случае, несовпадения мощности ламп и подключенного к группе конденсатора средний коэффициент мощности определяется по графику, приведенному на рис. 7.13.
Трехфазные конденсаторы присоединяются к трехфазным линиям осветительной сети после группового автоматического выключателя, установленного на групповых щитках и предназначенного для защиты конденсаторов и управления освещением. В целях уменьшения нагрева контактных зажимов групповых щитков не допускается присоединение двух проводов, отходящих от щитка, к светильникам и конденсатору под один зажим, а производится присоединение проводов на расстоянии 60—70 мм от контакта ото зажима группового щитка.
Группа из нескольких трехфазных конденсаторов, той или другой мощности и напряжения, приведенная на рис. 7.14, комплектуется вместе с разрядными резисторами, включенными параллельно конденсаторам в металлическом шкафу. Для (повышения коэффициента мощности в осветительных сетях с лампами. ДРЛ устанавливаются трехфазные конденсаторы 380 В первого или второго габарита мощностью 18 или 36 кВАр. В зависимости от типа установки в ней размещается от одного до четырех конденсаторов с разрядными резисторами. Мощность такой конденсаторной установки при размещении до четырех конденсаторов первого габарита будет 18—72 кВАр, второго габарита 36— 144 кВАр. При изменении типа или мощности конденсаторов общая мощность конденсаторной установки может уточняться. Конденсаторные установки выполняются в нормальном общепромышленном и тропическом исполнениях и рассчитаны на одностороннее обслуживание.
Рис. 7.14. Шкаф из четырех конденсаторов 380 В первого габарита, устанавливаемых в осветительных сетях с лампами ДРЛ:
Л — групповой автоматический выключатель; к — конденсаторы первого габарита; дм — четырехэлектродная ртутная лампа; рр — разрядные резисторы
Технические данные новых осветительных КУ указаны в табл. 1.2.
Различные, конструкции шкафов с конденсаторами (первого габарита приведены на рис. 7.15, при установке конденсаторов второго габарита высота шкафа вместо 650 будет 970 мм.
На рис. 7.15,а приведен отдельный конденсатор, имеющий скобы, при помощи которых он может быть прикреплен к любой конструкции на стене или на полу. Изоляторы конденсатора и разрядные резисторы прикрыты крышкой, прикрепляемой к конденсатору с помощью болтов. В крышке имеется отверстие для ввода проводов или кабеля. Шкаф с полностью закрытыми двумя конденсаторами показан на рис. 7.15,6. Для лучшего охлаждения и уменьшения расхода металла шкаф с конденсаторами может быть выполнен полузакрытого типа, т. е. нижняя часть конденсаторов открыта, а верхняя часть — изоляторы и разрядные резисторы — закрыты кожухом (рис. 7.15,в).
В шкафу обеспечивается жесткое крепление конденсаторов, исключающее их перемещение относительно стенок шкафа и относительно друг друга. Конструкция шкафов допускает установку их на кронштейнах, -на полу или один на другой с соответствующим закреплением между собой.
Рис. 7.15. Конструкции шкафов с конденсаторами для компенсации реактивной мощности в осветительных сетях с лампами ДРЛ
Ввод «проводов в шкаф производится в гибком металлическом шланге или стальной трубе через отверстия (надрубы) в стенках шкафа. Провода от зажимов на выводах конденсаторов подводятся на сборку зажимов, установленную на одной из боковых стенок шкафа. Сборка устанавливается таким образом, чтобы ввод и закрепление в ней проводов могли производиться при открытой дверце со стороны фасада. Вводы в шкафы проводов предусматриваются над или под местом установки сборки. Максимальное сечение медных или алюминиевых проводов — не более 16 мм 2 . Для вентиляции шкафа в дверце и задней стенке предусматриваются жалюзи. Дверца шкафа открывается на угол 120° и имеет встроенный замок.
Для чего в лампе дневного света используется конденсатор?
Конденсатор большой ёмкости в вашем случае предназначен для сдвига по фазе пульсации второй лампы, чтобы не было стробоскопического эффекта. Устанавливается обычно в двухламповых светильниках. (Или с числом ламп кратно двум)Ёмкость конденсатора приблизительно 3-4 микрофарады. Можно не ставить, но будет здорово давить на глаза.
Во втором случае на схеме одна лампа, там очевидно что конденсатор не требуется.
Я так понял речь об люминисцентных лампах дневного света.
Что бы понять зачем нужен конденсатор, надо разобраться как всё это работает.
Напрямую от сети 220-ь Вольт лампа дневного света не заработает (не включится).
Для их запуска используется специальный пуско-регулирующий блок, аппаратуру (ПРА).
Данная аппаратура состоит из трёх составляющих (частей, элементов).
Дроссель конденсатор и стартер.
У каждого своё предназначение.
Конденсатор снижает помехи электродов стартера (во время их замыкания и размыкания).
Увеличивает длительность импульса при размыкании тех самых электродов.
Предотвращает "залипание" (спаивание) электродов, это происходит за счёт высокого импульсного напряжения.
Если это двухламповый светильник, то конденсатор предотвращает (точней снижает) пульсацию светового потока, за счёт сдвига фазы одной лампы относительно другой.