Factor de putere este raportul dintre puterea activă şi puterea aparentă consumate într-un circuit electric de curent alternativ.
În regim sinusoidal se poate definii cosinusul unghiului dintre tensiune si curent.
Factorul de putere scazut cauzeaza pierderi aditionale în sistem.
- Creste curentul la aceeasi putere activa
- Creste pierderile în conductoare de legaturia si dispozitive
- Determina micsorarea puterii active disponibile la borna unui transformator
- Determina micsorarea puterii active si aparente disponibile la borna unui generator sincron.
- Reduce puterea disponibila în sistem, micsoreaza stabilitatea sistemului.
VA (volt-amper) este unitatea de măsură pentru puterea aparentă consumată într-un circuit de curent alternativ. Puterea aparentă (notată cu S ) este suma puterilor active (notate cu P – măsurate în W) şi reactive (notate cu litera Q – măsurate în volt-amper reactiv VAR ) din acel circuit electric.
S [VA] = P [W] + Q [VAR]
Factorul de putere se notează cu FP şi are formula :
FP = puterea activă / puterea aparentă = P/S = P/(P+Q)
Factorul de putere are o valoare FP <=1.
Într-un circuit electric de curent alternativ, sunt de dorit valori ale factorului de putere cât mai apropiate de 1.
Atunci când puterea reactivă – Q = 0 – factorul de putere FP = 1.
Puterea activă este puterea consumată de sarcinile rezistive (puterea consumată în curent continuu).
Puterea reactivă este puterea consumată de sarcinile capacitive sau inductive din acel circuit.
Puterea aparentă consumată de un bec de 100 W va fi aceeaşi cu puterea activă, deoarece un bec are o sarcină pur rezistivă atât în curent continuu cât şi în curent alternativ, puterea reactivă – Q fiind 0.
Factorul de putere al unei surse de încălzire electrice (calorifer electric, panou radiant în infraroşu) va fi întodeauna egal cu 1, deoarece acesta sunt sarcini pur rezistive, puterea reactivă - Q având valoarea 0.
La un consumator, puterea reactivă – Q este produsă de sarcinile inductive – transformatoare electrice, motoare electrice cu inducţie, generatoare cu inducţie, etc…. Un factor de putere mic respectiv o putere reactivă mare se traduc în valori nejustificate ale consumului de energie electrică, consum reflectat în valoarea facturii.
În figura de mai jos este reprezentat modul în care trebuie înţeleasă puterea reactivă dintr-un circuit electric.
Personajul din figură trage un cărucior pe un plan orizontal cu forţa S (forţa aparentă). Unghiul făcut de forţa aparentă - S şi direcţia de deplasare este – Φ. Forţa aparentă S se descompune vectorial în forţa care trage efectiv căruciorul – P (forţa activă), paralelă cu direcţia de deplasare şi forţa reactivă – Q, perpendiculară în punctul de aplicare al forţei active – S. Pentru a nu consuma inutil energie, personajul din figură trebuie să tragă căruciorul sub un unghi Φ apropiat de valoarea 0.
DE CE TREBUIE COMPENSATA PUTEREA REACTIVA INDUCTIVA
Imbunatatirea factorului de putere K si aducerea lui la o valoare optima (uzual cosφ = 0,93) este necesara din ratiuni tehnico-economice:
- Cresterea puterii disponibile a transformatorului
- Scaderea pierderilor de putere activa (prin incalzire) in cabluri
- Scaderea sectiuni necesare a cablurilor
- Scaderea pierderilor de tensiune in retea
Pierderile totale de putere activa, sunt invers proportionale cu patratul factorului de putere. De exemplu pentru o instalatie electrica care functioneaza cu o anumita putere activa P si cu un cosφ = 0,7 , pierderile de putere activa sunt de doua ori mai mari decat daca instalatia respectiva ar lucra cu aceiasi putere activa necesara dar cu un factor de putare cosφ = 1.
In afara avantajelor ce rezulta din cele de mai sus prin imbunatatirea factorului de putere mai exista un avantaj, pur economic si anume ELIMINAREA PLATII PENALIZATOARE A ENERGIEI REACTIVE PERCEPUTA DE FURNIZORUL DE ENERGIE ELECTRICA. Aceasta penalizare este:
- 10% din valoarea energiei active consumate pentru un factor de putere cosφ >= 0,65
- 30% din valoarea energiei active consumata pentru un factor de putere cosφ < 0,65
- 0% penalizare pentru cosφ >=0,93
. Imbunatatirea factorului de putere
Imbunatatirea factorului de putere dintr-o instalatie sau sub o alta forma reducerea energiei reactive consumate si a celei vehiculate prin retele, se obtine pe doua cai astfel:
- pe cale naturala, luandu-se o serie de masuri de rationalizare privind montarea si functionarea receptoarelor, fara a face cheltuieli de investitii;
- pe cale artificiala, prin montarea de instalatii care sa produca, local, energia reactiva necesara (instalatii de compensare), cu cheltuieli de investitii.
Masurile de imbunatatire pe cale naturala, mai importante sunt urmatorele:
- inlocuirea motoarelor asincrone, putin incarcate, cu motoare de putere mai mica. Este stiut faptul ca transformatoarele si motoarele asincrone sunt principalii consumatori de energie reactiva. Puterea reactiva absorbita la sarcina nominala variaza intre 0.35 – 0.70% din puterea activa nominala, iar la mersul in gol intre 0.30 – 0.55 %, functie de marimea si modul de constructie al motorului. In afara de un consum mai redus de putere reactiva, inlocuirea unui motor de putere mai mare cu altul de putere mai mica conduce si la o reducere a pierderilor de putere activa in motor, deci la o economie simtitoare de energie electrica consumata.
- reducerea tensiunii de alimentare a motoarelor putin incarcate. Cresterea tensiunii de alimentare a motoarelor sincrone, peste tensiunea lor nominala, inrautateste factorul de putere; micsorarea deci a tensiunii de alimentare – pentru cazurile in care nu pot fi inlocuite motoarele supradimensionate – imbunatateste valoarea acetui factor. In mod practic micsorarea tensiunii de alimentare se poate face prin: schimbarea conexiunii statorului din triunghi in stea; sectionarea infasurarii statorului; reducerea tensiunii prin schimbarea ploturilor transformatoarelor ce alimenteaza motoarele asicrone.
Prin schimbarea conexiunilor din triunghi in stea, tensiunea de alimentare ce revine unei faze scade cu 
, iar cuplul de pornire si cel maxim se reduc de trei ori. Aceasta schimbare se face fie definitiv daca motorul porneste in gol si apoi se incarca, fie printr-un comutator stea – trinughi.
, iar cuplul de pornire si cel maxim se reduc de trei ori. Aceasta schimbare se face fie definitiv daca motorul porneste in gol si apoi se incarca, fie printr-un comutator stea – trinughi.
Sectionarea infasurarii statorului este si ea functie de conditiile de pornire si de mers ale motorului.
Reducerea tensiunii transformatoarelor este un procedeu de exploatare normal.
- evitarea mersului in gol al motoarelor. In marea lor majoritate motoarele asincrone functioneaza alternativ in sarcina si in gol. Timpul de mers in gol reprezinta in general 50 – 65% din programul de lucru. Introducerea de limitatoare automate de mers in gol reduce atat consumul de energie activa cat si cel de energie reactiva si mareste prin aceasta factorul de putere mediu al instalatiilor.
- desfiintarea transmisiilor. In cele mai multe cazuri, desfintarea transmisiilor conduce la imbunatatiri simtitoare ale factorului de putere, prin evitarea timpului de mers in gol al motorului transmisiei si a mersului sau in general cu sarcina redusa (prin reductoare).
Masuri de imbunatatire pe cale artificiala.
Daca procedeele de imbunatatire pe cale naturala a factorului de putere nu conduc la un rezultat satisfacator – tinandu-se seama ca in prezent valoarea factorului de putere mediu din instalatiile de forta ale consumatorilor trebuie ridicata la cel putin
- imbunatatirea in continuare a factorului de putere se realizeaza prin procedeele denumite compensarea artificiala a sarcinii reactive.
De fapt compensarea artificiala inseamna producerea locala de putere reactiva la consumator. Dintre metodele cel mai des folosite amintim compensatoarele sincrone si condensatoarele statice.
Compensatoarele sincrone (reprezentate de motoare sincrone) se utilizeaza la puteri mari, de peste 5000 kVA si se construiesc in mod obisnuit pentru imbunatatirea factorului de putere in retelele electrice de distributie.
Condensatoarele statice – bateriile de condensatoare pentru imbunatatirea factorului de putere prezinta o importanta deosebit de mare datorita calitatii lor.
Cele pana la puterea de 25 kVAr se considera de mica putere, cele de la 26 - 250 kVAr de putere medie, iar cele peste 250 kVAr de mare putere. Condensatoarele actuale cu randamentul si fiabilitatea cea mai ridicata sunt uscate, prezinta rezistente de descarcare interne, admit un supracurent de 30% si o supratensiune de pana la 10%. Constructia este modulara, permitand o asamblare usoara precum si obtinerea unor trepte de valori diverse.
Bateriile de condensatoare sunt de doua tipuri: fixe si automatizate.
Bateriile fixe au o putere unitara fixa si sunt utilizate pentru o compensare locala (langa motor, transformator), iar cele automatizate produc o energie reactiva adaptata consumului sarcinii si se pozitioneaza la nivelul intregii instalatii electrice a consumatorului.
Randamentul cel mai bun pe linie de compensare se obtine cu ajutorul bateriilor de condensatoare automatizate. Acestea sunt alcatuite din condensatoare grupate in trepte, contactoare (corespunzatoare fiecarei trepte) si un regulator varmetric care asigura comutarea treptei sau treptelor corespunzatoare in acord cu consumul de energie reactiva.
Trebuie sa mentionam ca temperatura condensatoarelor nu trebuie sa depaseasca 
, mediul inconjurator fiind de maxim 
. In caz contrar se reduce simtitor durata de viata a condensatoarelor.
, mediul inconjurator fiind de maxim . In caz contrar se reduce simtitor durata de viata a condensatoarelor.
Dintre avantajele compensarii amintim urmatoarele: cresterea puterii disponibile in secundarul transformatoarelor, diminuarea caderilor de tensiune, economie la plata
Trimiteți un comentariu
Site-ul tau preferat!