Для чего нужен косинусный конденсатор
Косинусный конденсатор – надежная защита электросетей от перегрузок
Косинусный конденсатор повышает коэффициент мощности (cos φ) в электроустановках переменного тока, имеющего частоту 50 Гц для групповой и индивидуальной компенсации.
Сфера применения косинусных конденсаторов – это те участки сети, на которых они могут дать, за счет снижения уровня потери электроэнергии, максимальный экономический эффект. Используются косинусные конденсаторы, а также конденсаторные установки, основанные на их действии как местные источники реактивной мощности. Они дают возможность разгрузить электросети от воздействия реактивной составляющей тока, что позволяет выбирать провода, кабели и шины с меньшим сечением, а также существенно сократить потери электроэнергии в этих проводниках тока.
Конструкция косинусных конденсаторов – представляет собой прямоугольную или цилиндрическую форму. Емкость и, соответственно, мощность определяется их типом.
При выборе мощности косинусных конденсаторов, а также их установке в конденсаторную установку следует принять меры, чтобы данная установка могла погасить реактивную нагрузку предприятия или цеха, не выдавая при этом реактивную мощность в энергосистемную сеть.
Косинусные конденсаторы в каталоге
Заказать косинусный конденсатор, уточнить стоимость и сроки изготовления можно у менеджеров отдела продаж по телефонам +7 (495) 981-98-39, +7 (495) 642-58-82, +7 (498) 653-40-68 или направить заявку на sales@khomovelectro.ru.
Тип конденсаторов КПС
Косинусные конденсаторы типа КПС являются «сухими», то есть, не пропитаны жидкостью. Подобные конденсаторы взрыво- и пожаробезопасны, а также имеют защиту от возможного превышения внутрикорпусного давления и снабжены внешними разрядными резисторами.
Трехфазный конденсатор КПС состоит из однофазных конденсаторов, имеющих вышеуказанную защиту.
Исходя из того, что Q (реактивная мощность) связана с напряжением U и током I по синусоидальному закону, конденсаторы КПС компенсируют скачки напряжения и тока. Они регулируют энергию, затрачиваемую на перемагничивание любого асинхронного двигателя, который имеет короткозамкнутую обмотку. Ими компенсируется сдвиг фаз, происходящий по формуле: Q = U∙ I ∙ sin φ.
Конденсаторы КПС, устанавливаются в конденсаторных установках, на электрических станциях или подстанциях и производят реактивную мощность для электрических установок. Благодаря их работе, осуществляется устранение перегрузок, происходит повышение коэффициента мощности электроустановок, то есть происходит компенсация реактивной мощности.
К техническим характеристикам конденсаторов КПС относятся следующие параметры:
Завод RTR Energia производит конденсаторы, изолирующим материалом в которых служит полипропиленовая самовосстанавливающаяся пленка, имеющая низкий коэффициент потерь. Обмотки конденсатора помещаются в цилиндрический корпус, который изготавливается из алюминия. В корпус заливается полиуретановая смола, имеющая высокий коэффициент теплоотвода.
При температурах, превышающих допустимые рабочие условия, металлизированная полипропиленовая пленка в месте повреждения расплавляется и изолирует поврежденную перфорированную поверхность. При снижении температуры, оплавленный поврежденный участок снова соответствует рабочим параметрам – то есть происходит самовосстановление.
Разрядные резисторы сбрасывают за три минуты напряжение до показателя, составляющего менее 75B.
При перегрузке электросетей, конденсаторы RTR в процессе эксплуатации не выделяют ядовитых веществ. Так как они заполнены полиуретановой смолой, которая нетоксична и безопасна, данные конденсаторы безопасны для окружающей среды. Полиуретановый наполнитель, обладая очень высоким коэффициентом теплоотвода, увеличивает срок эксплуатации конденсатора.
Подключать конденсаторы следует в соответствие с инструкцией по эксплуатации.
Вся продукция завода RTR Energia сертифицирована, является надежной и проверена временем. Применение конденсаторов производства RTR Energia, гарантирует сохранность и стабильную работу электрооборудования.
Компенсация реактивной мощности с помощью силовых косинусных конденсаторов
Компенсирующие (или косинусные) конденсаторы традиционно лидируют по объемам производства и продаж в сравнении с другими типами силовых конденсаторов (сглаживающих (фильтрующих), демпферных (снабберных), импульсных и конденсаторов для асинхронных двигателей переменного тока) и регламентируются рядом отечественных и международных стандартов (ГОСТ 1282-88, DIN EN 60143-1, DIN EN 61921, VDE 0560-42:2004-12, VDE 0560-700:2004-02, в силовой электронике — DIN EN 61071; VDE 0560-120:2008, электроэнергетике — DIN IEC 62146, VDE 0560-50:2003).
Несмотря на значительный пакет нормативно-правовых актов, регулирующих производство конденсаторов и их использование, следует отметить определенную некорректность концепции силовых конденсаторов у конечных потребителей. Как правило, силовые косинусные конденсаторы ассоциируются с сетями высокого напряжения, хотя de facto основные сферы применения, как единичных конденсаторов, так и конденсаторных батарей — сети низкого (220, 380, 600 В и т.д.) и среднего напряжения (3, 6, 10, 15, 20 и 30 кВ), параметры которых de jure определены по согласованию VDE (Verband Deutscher Elektrotechniker), IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), CENELEC (Comité Européen de Normalisation Électrotechnique), ETSI (European Telecommunications Standards Institute) и IEC (International Electrotechnical Commission).
Причем в России с ее спецификой нового подхода к определению границ балансовой принадлежности сетей различного напряжения и прав/ответственности их реальных/формальных владельцев, компенсация реактивной мощности пока и далеко не в требуемых объемах используется преимущественно в сетях (и на границах сетей) 0.4, 6.3 (10.5), 110 (35) кВ (0.4/6.3 кВ, 10.5 (6.3) /110 (35) кВ), а в сетях высокого (60 и 110 кВ) и сверхвысокого (extra-high) напряжения (220, 380, 500, 700 и 1150 кВ) в основном применяются другие технологии компенсации реактивной мощности.
Основные критерии необходимости компенсации реактивной мощности
Для нормальной работы электрической нагрузки (асинхронные электродвигатели, сварочное оборудование, дуговые печи, осветительные приборы в потребительских сетях 0.4, иногда 6.3 (10.5) кВ) и/или нормального функционирования сегментов и целых сетей наряду с активной (или полезной) мощностью (кВт) необходима передача определенных объемов реактивной мощности (кВА), идущей на возбуждение обмоток трансформаторов и двигателей, компенсацию электрических/электромагнитных потерь и т.д., а в целом — на повышение качества передаваемой электроэнергии до уровня, установленного стандартами и обеспечивающего долговечную и бесперебойную работу электрического оборудования.
Упрощенно эффективность работы и живучесть электрических сетей и их отдельных сегментов определяется уровнем отношения активной составляющей мощности к общей поставляемой/потребляемой мощности (cosφ). Т.е. по факту чем больше cosφ, тем более эффективна энергосеть по качественным/количественным (надежность, живучесть, стабильность напряжения/тока и т.д.) критериям, а также экономическим показателям (снижение объемов транспортируемой полной мощности за счет увеличения доли активной составляющей, уменьшение затрат на реновацию/замену сетей/участков сетей/оборудования благодаря повышению качества поставляемой энергии и нормальному функционированию сетей/оборудования).
Так, например, при передаче в трехфазной сети 0.4 кВ активной (потребляемой по расчету) мощности объемом 500 кВт при cosφ=1 транспортируется ток 722 А, а при cosφ=0.6 — уже 1203 А, что может привести к перегрузке оборудования по току и обусловит существенное повышение электрических потерь, нагрев токоведущих элементов сети и т.д. (снижение cosφ с 1 до 0.6 увеличивает рассеиваемую мощность в среднем на 180%).
Косинусные конденсаторы и конденсаторные батареи для повышения коэффициента мощности
На текущий момент выделяют несколько условных групп косинусных конденсаторов для повышения коэффициента мощности, основными из которых являются:
Причем сегмент силовых конденсаторов (leichstungs-kondensatoren) для напряжений от 0.4 до 100 кВ в большей степени формируют пленочные конденсаторы — фольговые, металлизированные и фольгово-металлизированные с диэлектриком из бумаги, полимерной пленки или комбинаций бумага/полимерная пленка.
Вне зависимости от типа (по DIN 41 379 и DIN IEC 60384 — см. таблицу ниже) пленочные конденсаторы подбираются для компенсации реактивной мощности по нескольким базовым параметрам:
Таблица. Типы пленочных конденсаторов по конструкции и диэлектрику
Международная аббревиатура диэлектрика
Тип конденсатора по европейским техническим регламентам и DIN 41379
Что такое и где применяются косинусоидные конденсаторы?
Косинусные конденсаторы представляют собой эффективное средство, с помощью которого (при должном применении) можно экономить на электропроводке, а также на тарифах за электроэнергию.
Означенный вид конденсаторов позволяет существенно увеличить такую величину, как коэффициент мощности (это работает только в сетях переменного тока).
Как использовать конденсаторы косинусоидного типа
На производственных мощностях используются батареи конденсаторов означенного типа. Этот приём позволяет разгрузить электрическую сеть. Речь идёт об индуктивной нагрузке.
Принимая этот факт во внимание, можно использовать провода меньшего сечения. Кроме того, потери будут значительно сокращены – платить по тарифу придётся гораздо меньше.
Список технических характеристик косинусных конденсаторов:
Эксплуатация косинусоидных конденсаторов
Означенный электротехнический элемент представляет собой цилиндр или параллелепипед. Чаще всего, означенный тип конденсаторов выполняется «сухим».
То есть пропитка специальной жидкостью отсутствует. Приведённый факт является существенным плюсом, так как риски взрыва и пожара сводятся к минимуму (практически к нулю).
Наиболее долговечными конденсаторами являются те, которые заполнены полиуретановой смолой. Даже при значительном превышении допустимой температуры, эти конденсаторы не выделяют испарений, ядовитых для человека.
Высокая степень теплоотвода увеличивает срок службы конденсаторной батареи в разы.
Сферой применения конденсаторных батарей служат электрические подстанции. Кроме того, конденсаторная батарея (КБ) позволит значительно снизить потери, необходимые на осуществление перемагничивания АД (асинхронного двигателя).
Фактически, с помощью КБ осуществляется высокоточная регулировка угла сдвига фаз sin φ.
Монтаж и подключение конденсаторных батарей необходимо осуществлять строго по прилагаемой производителем инструкции. Если Вы не имеет опыта подобных работ, обратитесь за помощью к профессиональным электрикам.
Специалист CHIPDIP подробно расскажет о способах компенсации реактивной мощности на предприятиях:
Косинусные фазовые конденсаторы
Косинусные фазовые конденсаторы
Технология MKK/MKP использует металлизированную полипропиленовую пленку разной толщины (в зависимости от номинала рабочего напряжения). Основными материалами металлизации является цинк и алюминий. Особенности технологии связаны с методом обработки краев металлизированной ленты и переменной толщиной самой металлизации. Именно это позволяет достичь больших рабочих токов и стабильности номинальной емкости. Специальная технология обрезки края ленты (комбинация волновой и ровной резки) обеспечивают стойкость конденсатора к импульсным токам. При такой обрезке удается избежать прогиба на краях рулона – основной причины проблем в традиционных конденсаторах.
Элемент обкладок конденсатора технологии MKV состоит из полипропиленовой диэлектрической пленки и электродов из бумаги с двусторонней металлизацией. Такая конструкция обкладок обеспечивает очень малые потери и большую устойчивость к импульсным токам. Для заполнения конденсатора используется масло. Пропитка маслом бумажной основы электродов обеспечивает хороший теплоотвод от обкладок к алюминиевому корпусу конденсатора и предотвращает образование зон локального перегрева внутри рулона обкладок. Это позволяет конденсатору сохранять работоспособность при температуре окружающей среды до 70°C.
Обзор модельного ряда
| PhaseCap Premium B25667C | PhaseCap Compact B25673A, B25673S | PhaseCap HD B52669 | PhiCap B32340C, B32343C, B32344E | PoleCap B25671A | MKV B25836B | |
| Внешний вид |  |  |  |  |  |  |
| Технология | МКК | МКК | МКК | МКР | МКР/МКК | MKV |
| Пусковой ток, А | до 300 х Ir | до 400 х Ir | до 300 х Ir | до 200 х Ir | до 200 х Ir | до 500 х Ir |
| Номинальное напряжение | 230…800 В | 230…1000 В | 400…525 В | 230…525 В | 400…525 В | 400…800 В |
| Мощность | 5…33 вар | 5…37,1 квар | 40…60 квар | 0,5…30 квар | 0,5…30 квар | 4,2…30 квар |
| Номинальная частота | 50/60 Гц | 50/60 Гц | 50/60 Гц | 50/60 Гц | 50/60 Гц | 50/60 Гц |
| Разрядный резистор | встроенный до 690 В внешний для более 690 В | встроенный до 690 В внешний для более 690 В | внешний | встроенный для В3234Е, остальные включены в поставку | встроенный | встроенный |
| Система защиты | Тройная: — самовосстановление — откл-е при превышении давления — сухая технология | Двойная: — самовосстановление — откл-е при превышении давления | Тройная: — самовосстановление — откл-е при превышении давления — сухая технология | Двойная: — самовосстановление — откл-е при превышении давления | Тройная: — самовосстановление — откл-е при превышении давления — сухая технология | Двойная: — самовосстановление — откл-е при превышении давления |
| Заполнение | Инертный газ | Полусухой полимер | Инертный газ | Полусухой полимер | Инертный газ | Масло |
| Обмотки | Концентрические | Концентрические | Составные | Составные | МКР: пакетированные МКК: концентрические | Пакетированные |
| Рабочее положение | Вертикальное / горизонтальное | Вертикальное / горизонтальное | Вертикальное | Вертикальное | Вертикальное / горизонтальное | Вертикальное / горизонтальное |
Все косинусные конденсаторы снабжены унифицированным разъемом (клеммной колодкой) «SIGUT» и встроенным в разъем съемным модулем разрядных резисторов, обеспечивающих снижение напряжения на конденсаторе при отключении от сети для соответствия требованиям стандарта IEC 60831. Конденсаторы также могут комплектоваться индивидуальными защитными крышками и герметичными футлярами. Монтаж конденсаторов «PhaseCap» и «WindCap» возможен как в вертикальном, так и в горизонтальном положении, а конденсаторов «PhiCap» и «PhaseCaрHD» только в вертикальном положении. Между конденсаторами для соблюдения условия естественного охлаждения корпуса необходимо обеспечить расстояние не менее 20 мм. Сверху, над конденсаторами, также должно сохраняться свободное пространство высотой не менее 20 мм. Этот промежуток необходим для обеспечения возможности вертикального удлинения корпуса при срабатывании встроенного предохранителя защиты от превышения избыточного давления внутри корпуса конденсатора (предотвращения разрыва корпуса). Для крепления всех указанных серий конденсаторов к поверхности монтажа и заземления корпуса можно использовать болтовое соединение днища корпуса.
При выборе конденсаторов следует обращать внимание на соответствие их конструктивного исполнения условиям эксплуатации. Помните, что температура является одним из наиболее важных эксплуатационных факторов для конденсаторов содержащих полипропиленовую пленку, так как оказывает значительное влияние на срок службы конденсатора. Поэтому конденсаторы должны устанавливаться таким образом, чтобы не подвергаться дополнительному нагреву от других элементов (дросселей, шин и т.д.) установки. Вибростойкость конденсаторов регламентируется стандартом IEC 68, часть 2-6.
Благодаря широкому диапазону номинальных мощностей и напряжений, косинусные конденсаторы TDK (Epcos) используются для индивидуальной компенсации реактивной мощности электродвигателей, систем освещения, а также в нерегулируемых и автоматизированных установках групповой компенсации. Кроме того, технические характеристики косинусных конденсаторов, выполненных по MKP/MKK-технологии, допускают их использование в фильтрокомпенсационных звеньях низковольтных сетей промышленных предприятий с высоким содержанием высших по отношению к промышленной частоте (50 Гц) гармоник (в первую очередь 5-й, 7-й, 11-й и 13-й), а также в системах «динамической», быстродействующей (в режиме реального времени) компенсации реактивной мощности.
Конденсаторы для компенсации реактивной мощности
Косинусные конденсаторы и другие силовые конденсаторы в международном нормативно-правовом поле. Пленочные косинусные конденсаторы для коррекции коэффициента мощности. Расчет необходимой емкости косинусных конденсаторов.
Конденсаторы для компенсации реактивной мощности (компенсационные конденсаторы или косинусные конденсаторы) (DIN EN 61921, VDE 0560-700:2004-02), в том числе самовосстанавливающиеся пленочные (ГОСТ 27390-87, DIN EN 60831, VDE 0560-46:2003) формируют наиболее емкий сегмент силовых конденсаторов (DIN EN 60143-1, VDE 0560-42:2004-12), используемых в силовой электронике (DIN EN 61071; VDE 0560-120:2008) и электроэнергетике, в том числе в сетях высокого напряжения (DIN IEC 62146, VDE 0560-50:2003).
На текущий момент из-за отсутствия четкой формализации существуют концептуальные разногласия обозначения пределов среднего, высокого и сверхвысокого (extra-high) напряжения у немецкого VDE (Verband Deutscher Elektrotechniker), международного IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers — Институт инженеров по электротехнике и электронике), европейских CENELEC (Comité Européen de Normalisation Électrotechnique — Европейский комитет электротехнической стандартизации), ETSI (European Telecommunications Standards Institute — Европейский институт по стандартизации в области телекоммуникаций) и IEC (International Electrotechnical Commission — международная электротехническая комиссия МЭК). Пока установлены компромиссные параметры сетей среднего напряжения (3, 6, 10, 15, 20 и 30 кВ), высокого напряжения (60 и 110 кВ) и сверхвысокого напряжения (220, 380, 500, 700 и 1150 кВ). К силовым конденсаторам кроме компенсирующих (косинусных) конденсаторов (ГОСТ 1282-88) относят сглаживающие (фильтрующие) конденсаторы, устанавливаемые в цепях выпрямленного тока параллельно нагрузке, демпферные (снабберные) и импульсные конденсаторы, а также конденсаторы для двигателей переменного тока (асинхронных двигателей).
Среди силовых конденсаторов выделяют вакуумные конденсаторы (с диэлектриком — техническим вакуумом давления 10 в (-7) степени Torr), SF6 конденсаторы (диэлектрик — гексафторид серы под давлением 3-7 бар), керамические конденсаторы и пленочные конденсаторы (фольговые, металлизированные, фольгово-металлизированные с диэлектриком из бумаги, полимерной пленки или комбинации бумаги и полимерной пленки).
Наибольшее распространение в системных решениях компенсации реактивной мощности получили пленочные конденсаторы, отличающиеся от вакуумных, SF6 и керамических конденсаторов большей живучестью благодаря способности к самовосстановлению при пробое пленочного электрода (фольги, металлизированного покрытия).
Пленочные косинусные конденсаторы для коррекции коэффициента мощности
Первые пленочные косинусные конденсаторы изготавливались из слоев бумаги, пропитанной изоляционным маслом (до 1984 года — полихлорированным дифенилом PCB) и фольги, были довольно громоздкими и ненадежными. Большей компактности, а также надежности благодаря самовосстановлению при пробое удалось добиться в металлизированных бумажных конденсаторах (аббревиатура MP) с электродами – металлизированным покрытием по диэлектрику — бумаге, по сути, конденсаторных блоках из нескольких конденсаторных элементов в едином корпусе, соединенных последовательно. После II мировой войны с развитием синтетических материалов бумагу в фольговых и металлизированных конденсаторах стали заменять полимерными пленками — более тонкими благодаря большей электрической прочности диэлектрика (электрическая прочность пропитанной бумаги около 100 V / µm, полипропилена 650 V / µm, полиэтилентерефталата, полиэстера 580 V / µm, полиэтиленнафталата 500 V / µm).
На текущий момент сегмент пленочных конденсаторов формируют (типы по европейским техническим регламентам и DIN 41379):
Выбор того или иного диэлектрика для производства конденсатора в целом определяется электрическими и теплофизическими свойствами материала, а также доступностью пленки нужной толщины и размеров, поскольку производство полимерных пленок для конденсаторов по факту монополизировано несколькими крупными компаниями и высококачественные пленки поставляются на международный рынок под торговыми марками/брендами: Hostaphan®, Mylar® — полиэтилентерефталат и полиэстер, Kaladex® — полиэтиленнафталат, Torelina® — полиэтиленсульфид, Treofan® — полипропилен, Teflon® — политетрафторэтилен, Styroflex® — полистирол, Makrofol® — поликарбонат и т.д.