Fázisjavítás

[nova]

Szokás ezt a témát teljesítménytényező javításnak vagy fázistényező javításnak is nevezni.


A problémát az veti föl, hogy igen sok váltakozóáramú fogyasztó tekercsekből épül fel. Ilyenek a váltakozóáramú motorok. A tekercsek miatt ezek a fogyasztók induktív jellegűek, a hálózatból meddő teljesítményt vesznek fel. A meddő teljesítmény fogyasztása azért káros, mert a meddő áram végigfolyik az erőmű generátorán és a generátortól a fogyasztóig terjedő távvezetéken is. Emiatt mind a generátor tekercseinek huzalkeresztmetszetét, mind a távvezeték keresztmetszetét a szükségesnél nagyobbra, az eredő áramra kell méretezni.

Az eredő áram vagy másként összegzett áram a feszültséggel fázisban lévő hatásos áramból és a 90 fokos fáziseltérésben lévő meddő áramból tevődik össze.


Az előzőek miatt célszerű a teljesítménytényező értékét a maximális cosφ=1 értéken tartani. Ez azt jelenti, hogy meg kell szüntetni a fogyasztók meddő teljesítményének a hálózatból való felvételét.
Ennek legegyszerűbb megoldása, ha a "rossz" cosφ-vel rendelkező fogyasztóval párhuzamosan a hálózatra kapcsolunk egy megfelelő nagyságú, kapacitív fogyasztót. Ez a kapacitív fogyasztó meddő teljesítményt add le a hálózatnak. Sokszor kapacitív jellegű tényleges fogyasztók helyett fázisjavító kondenzátort kapcsolnak az induktív fogyasztóval párhuzamosan.


a természetes fázisjavítás, amivel a meddőteljesítmény-felvételt csökkentjük
A természetes fázisjavítás
A motorok és a transzformátorok helyes megválasztása és üzemeltetetése.
A túlméretezett vagy kevéssé kihasznált motorok rossz teljesítménytényezővel járnak. Amíg a teljes 100%-os terhelés mellett a teljesítménytényező pl. cosj = 0,88, 40%-os terheléssel már a cosj = 0,7. A túlméretezésen legegyszerűbben motor cserével segíthetünk. Üresjárás-korlátozás. Üresjárásban igen rossz a teljesítménytényező, ezért hosszabb ideig tartó üresjárás helyett inkább válasszuk a kikapcsolást és az újraindítást. Ugyanezen elgondolás alapján nem engedhető meg, hogy a transzformátor teljesítőképessége többszörösen felülmúlja a fellépő maximális teljesítményt.

a mesterséges fázisjavítást, vagyis meddőteljesítmény-források beiktatása


A teljesítménytényező javításának ez a módja különösen ipari fogyasztóknál elterjedt, hogy a hálózatra az induktív jellegű fogyasztóval párhuzamosan kapacitív jellegű fogyasztót (meddőenergia-forrást) kapcsolunk. A legegyszerűbb kapacitív fogyasztó a kondenzátor. Teljesítményeit var-ban vagy kvar-ban adják meg. Használhatunk még túlgerjesztett szinkrongépet, vagy szinkronkompenzátort is a meddő energia előállítására. A fázisjavításhoz szükséges meddő teljesítmény meghatározása

A szükséges meddő teljesítményt két szempont szerint határozhatjuk meg:
a hatásos teljesítmény állandósága, vagy
a látszólagos teljesítmény állandósága mellett



Kompenzációs módszerek

Egyedi kompenzáció

Egyedi kompenzáció esetén minden géphez teljesítményének megfelelő kondenzátoregységet szerelünk, amely a géppel együtt kapcsolódik a hálózatra. Ez a módszer akkor felel meg a legjobban, ha az évi kihasználás legalább 1000 h. Az egyedi fázisjavító berendezést a fogyasztó mellett helyezik el. Az egyedi kompenzálás a hálózatot egészen a fogyasztóig tehermentesíti, tehát a fogyasztótól az elosztópontig a vezeték keresztmetszetét már csak a csökkentett áramerősségre kell méretezni. A motorvédő hőkioldóját is a csökkentett áramértékre állítjuk be.


Motorok egyedi kompenzációja

A motor egyedi kompenzációjára kiválasztott kondenzátorokat a motorok közelében szereljük fel. A legegyszerűbb, ha a kondenzátorokat falra erősített vastartóval a motor főkapcsolója fölé helyezzük. A kondenzátort elvben mindig a motor kapocsdeszkáján levő betápláló csatlakozókra kell kötni, tehát a motor tekercsei és a kondenzátor vezetőileg mindig közvetlen összeköttetésben maradnak, függetlenül attól, hogy a motor üzemben van-e vagy áll. A motor kikapcsolása után a kondenzátorban marad töltés, a motor tekercsein át sül ki. A motor kapcsai és a kondenzátor közé biztosítóaljzatból és túlméretezett lassú kioldású betétből álló bontható kötést szerelünk. A kondenzátort a motor főkapcsolójának elmenő - vagyis a motor felé csatlakozó - kapcsaira is köthetjük. Csillag-háromszög indítású motorok egyedi kompenzálásakor olyan motorindító kapcsolót kell alkalmazni, amely a hálózat és kondenzátor közötti kapcsolatot átkapcsoláskor nem szakítja meg és biztosítja a motor kikapcsolása után a kondenzátor kisülését. A motorvédő-kapcsolón át kisebb áram folyik, mert éppen a kompenzáció révén a betápláló szakasz a meddő áramok egy részétől mentesül. A kapcsoló védelmi berendezéseit (relé, bimetall) a csökkentett áramerősségre kell beállítani.


Csoportos kompenzáció

Csoportos kompenzációról akkor beszélünk, ha egy üzemrész vagy egy gépcsoportrész meddő áramát kompenzáljuk, s ezzel az üzemrészt tápláló vezetéket vagy kábelt is mentesítjük a meddő szállításától. A kondenzátorokat rendszerint egy kihelyezett üzemi alelosztó közelében szereljük fel. A legcélszerűbb a meglevő elosztót egy külön szekrénnyel kiegészíteni. Ebbe a szekrénybe helyezzük a biztosítóaljzatot a megfelelő betétekkel, és erről csatlakozunk az elosztó gyűjtősínére.


Központos kompenzáció

A központos kompenzáció a fázisjavításnak az a módja, amellyel az egész üzem meddő teljesítményének nagyobb részét úgy kompenzáljuk, hogy a kondenzátorokat az üzem központi elosztóberendezésének főgyűjtősínére külön megszakító közbeiktatásával kapcsoljuk rá. Ha a teljesítmény nagy, külön gyűjtősínrendszert tervezünk és szerelünk a kondenzátorok Villamos művek részére. A villamos berendezések csak a gyűjtősínig, a kondenzátorok beépítési helyéig mentesülnek a meddő áramtól. Az elosztóvezetékeket, valamint az elosztóktól a fogyasztókig terjedő bekötővezetékeket már a hatásos és a meddő áramok eredője veszi igénybe. A túlkompenzálás veszélyének elkerülése érdekében célszerű a kondenzátortelepet több, külön kapcsolható egységre bontani. Ilyen központosított elrendezés esetén a terhelés értékeinek
megfelelő kondenzátoregységek ki- és bekapcsolására vagy automatikus berendezés, vagy állandó felügyelet kell. Az automatikus szabályozás érzékelőszervét az egész berendezést betápláló csatlakozás áramváltójára kell kapcsolni. A berendezések csatlakozó vezetékeinek leszabásakor, ill. a kábelek kibontásakor figyelemmel kell lennünk arra, hogy a vezetékekből kb. 20...25 cm átmérőjű - esetleg ovális alakú - és 2-3 menetből álló hurkokat kell kialakítani. A hurkokat a berendezések mögött helyezzük el. Ezt a kialakítást villamos üzemviteli ok, kondenzátorok üzemközbeni egymáshoz kapcsolásával járó tranziens áramlökések csökkentése indokolja. Központos vagy csoportos fázisjavítás alkalmával kevesebb kondenzátorra van szükség, mert figyelembe lehet venni, hogy nem minden gép jár egyszerre (egyidejűség). Hátránya viszont, hogy a motorokhoz menő vezetékek a meddő áramoktól nincsenek mentesítve.