Кажущаяся и реактивная мощность конденсатора. Включение конденсатора в цепь переменного тока

[кВА] – кажущаяся мощность [74]

[кВАр] – реактивная мощность [75]

[кВт] – активная мощность [76]

Для качественных конденсаторов угол , а , поэтому:

[77]

Для силовых конденсаторов вместо емкости часто указывается реактивная мощность. В этих случаях емкость конденсатора можно вычислить по формуле:

[Ф] [78]

Конденсаторы можно использовать для улучшения коэффициента мощности промышленных установок с индуктивной нагрузкой путем параллельного присоединения конденсаторов к отдельным индуктивным приемникам (индивидуальная компенсация) или путем включения батареи конденсаторов на шины подстанции (централизованная компенсация).

При параллельном включении конденсатора в цепь с индуктивным приемником (рис. 27) вектор емкостного тока опережает на вектор индуктивного тока , поэтому подбирая соответственно емкость батареи можно получить или полную компенсацию , то есть довести значение сдвига фаз приемника до нуля, или уменьшить этот сдвиг от значения , до заданного значения угла , резко снизив реактивную составляющую тока нагрузки. При этом уменьшается полный ток, что снижает потери в линии и разгружает источник энергии (генератор, трансформатор), от которого питается приемник.

Если угол сдвига фаз приемника, потребляющего активную мощность надо уменьшать от до , то необходимая для этого мощность конденсатора может быть рассчитана по формуле:

[79]

Особенно большое значение имеет применение конденсаторов для улучшения коэффициента мощности индуктивных печей, обладающих низким ().

Последовательное включение конденсаторов в линию электропередач используется для компенсации реактивного падения напряжение в линии электропередач, повышения пропускной способности линии, для уменьшения влияния толчков тока на стабильность напряжения в распределительных линиях при включении мощных приемников. Регулирующее действие последовательно включенных конденсаторов, пропорциональное току в линии, происходит мгновенно. Схема последовательного включения конденсатора и изменение векторной диаграммы после включения конденсатора показаны на рис. 28.

– напряжение на выводах источника энергии;

– напряжение на выводах приемника;

I – ток в линии;

– активное, реактивное и полное сопротивления линии;

– реактивное сопротивление конденсатора;

– активное и реактивное сопротивления приемника энергии.

Включение конденсатора приводит к уменьшению вектора напряжения (при заданной величине ), к уменьшению угла сдвига фаз между векторами и . Для определения мощности батареи, необходимой для емкостной компенсации при последовательном включении конденсаторов в линию, выбирают определенную степень компенсации, то есть отношение реактивного сопротивления конденсатора к реактивному сопротивлению линии:

- степень компенсации.

Зная и выбрав можно найти и вычислить емкость на одну фазу :

[80]

Затем можно найти и [81]

Затем [82]

В цепях переменного тока конденсаторы находят применение как пусковые в схемах конденсаторных электродвигателей.

В них для создания вращающегося магнитного поля при питании однофазным током в статоре укладываются две обмотки с геометрическим сдвигом на , последовательно с одной из обмоток включается конденсатор . Для увеличения вращающего момента при пуске двигателя используют второй конденсатор – пусковой, присоединяемый к конденсатору только на время пуска при помощи выключателя В, который автоматически отсоединяет когда ротор двигателя достигает нормального числа оборотов. Конденсатор рассчитывается лишь на кратковременную работу на переменном токе. Конденсатор должен быть рассчитан на нормальную длительную работу. При включении конденсатора в цепь переменного тока протекает сложный переходный процесс (даже при отсутствии индуктивности). Изменения напряжения и тока обусловлены наложением друг на друга двух процессов: неустановившегося (исчезает со временем) и установившегося (соответствует нормальной работе) режимов.

Наибольшее значение тока может достичь величины:

[83]

Наибольшее значение напряжения при наличии индуктивности может достигать на выводах конденсатора двойного амплитудного значения напряжения сети.

Пусковые конденсаторы предназначены для кратковременно-повторной работы в цепях переменного тока с частотой 50 Гц. Выпускаются в цилиндрических металлических корпусах с однонаправленными выводами (алюминиевые оксидно-электролитические– К-50).