ПОСТУПАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
Сысун В.И., Тихомиров А.А.
Профессор, Петрозаводский государственный университет, доцент, Петрозаводский государственный университет
ПОСТУПАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
Аннотация
В статье рассмотрена возможность электромеханической компенсации реактивной мощности, проведено теоретическое обоснование метода.
Ключевые слова: энергосбережение, компенсация реактивной мощности, автоматика.
Sysun V.I., Tikhomirov А.А.
Professor, PetrozavodskState university
Associate professor, PetrozavodskState university
INCREMENTAL ELECTROMECHANICAL COMPENSATOR OF REACTIVE POWER
Abstract
The article consideres the opportunity of electromechanical compensation of reactive power, theoretical justification of method is done.
Keywords: power saving, compensation of reactive power, automation.
Для решения задачи уменьшение реактивной части энергии в электрических сетях были разработаны и сегодня широко используются во всём мире установки компенсации реактивной мощности. Они снижают значения потребляемой мощности за счёт выработки реактивной составляющей непосредственно у потребителя и бывают двух видов: индуктивные и емкостные. Индуктивные реакторы обычно применяют для компенсации наведённой емкостной составляющей (например, большая протяженность воздушных линий электропередачи и т.п.). Конденсаторные батареи применяются для нейтрализации индуктивной составляющей реактивной мощности (индуктивные печи, асинхронные двигатели и др.)[1].
Цель работы – рассмотрение возможности электромеханической компенсации реактивной мощности при поступательной геометрии колебаний источника механической инерции.
Предлагаемый компенсатор состоит из отдельных секций, каждая из которых представлена сердечником с двумя встречными обмотками и двумя магнитами, и в конструкцию компенсатора может быть включено множество таких секций. Компенсатор имеет блок управления, который подключен параллельно к электрической сети для контроля реактивной мощности в электрической сети и в зависимости от величины реактивной мощности по любому заранее заданному алгоритму подключает последовательно или параллельно необходимое количество рабочих секций компенсатора. Также данный компенсатор имеет невысокое значение паразитной индуктивности, за счет встречного наматывания обмоток на каждом сердечнике, т.к. они будут частично гасить индуктивность друг друга.
Принцип действия заключается в следующем: выводы электрической сети, в которую выдается реактивная мощность, подключены через электропроводники параллельно к секционным обмоткам, которые создают электромагнитное поле B, пронизывающее пространство между сердечниками, где расположены магниты, поля которых направлены встречно.
Блок управления, подключенный параллельно к сети, контролирует значение реактивной мощности в электрической сети и подключает последовательно или параллельно необходимое количество секций. При этом возникает электромеханическая связь между электромагнитным взаимодействием обмоток, и инерцией поступательного движения магнитов, что приводит к созданию эффективной электроемкости, определяющей возникновение реактивной мощности в электромеханическом компенсаторе реактивной мощности.
Электродвижущая сила, индуцированная в обмотке равна
, где B - индукция магнитного поля, 
- длина паза, n – общее число сетевых витков в пазах, V(t) - скорость перемещения магнита, определяемая из уравнения второго закона Ньютона:
где m - масса магнитов, U – напряжение сети , С – эффективная емкость создаваемая компенсатором.
Таким образом, сетевой ток пропорционален производной от напряжения, что соответствует емкостной нагрузке:
Следовательно физически часть периода энергия от сети переходит в кинетическую энергию поступательного движения магнитов, другую часть периода – возвращается в сеть.
Работа выполнена при поддержке Программы стратегического развития Петрозаводского государственного университета на 2012–2016 годы, ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 годы, государственных контрактов № 14.740.11.0895, № 14.740.11.0137, № 16.740.11.0562, № 14.740.11.1157, № 14.B37.21.0755, № 14.B37.21.0747, № 14.B37.21.1066, а также в соответствии с государственным заданием Минобрнауки России и заказом Департамента научных и научно-педагогических кадров на оказание услуг № 2.3282.2011 и № 2.2774.2011.
Литература
- Патент РФ № 2348097, 2009.02.27