Навіщо потрібні фазометри

Фазометр - прилад, що вимірює відношення споживаної активної потужності до повної потужності. В електротехніці це відношення називають косинусом φ або коефіцієнтом потужності.

Фізично фазометр вимірює кут між струмом і напругою в точці мережі, де він встановлений. Шкала його отградуирована в безрозмірних величинах, що є cos φ, в діапазоні -0,5 - 1 - 0,5. Значення «1» розташоване по центру шкали. Тепер розберемося, навіщо це зроблено.

Якщо навантаження активна. ток збігається по фазі з напругою. При цьому фазометр покаже одиницю. Як тільки в опорі навантаження з'являється индуктивная складова, ток починає відставати від напруги. Чим більше частка індуктивного опору в навантаженні, тим кут відставання більше. У цьому випадку коефіцієнт потужності зменшується, в стрілка фазометра відхиляється в праву сторону. Це явище характерне для мереж, що містять електродвигуни та котушки індуктивності.

Якщо в опорі навантаження домінує місткість складова, то напруга в мережі відстає від струму. Стрілка фазометра відхиляється в ліву сторону. У напрямку відхилення стрілки визначають характер навантаження: місткість або індуктивна, а по величині відхилення - коефіцієнт потужності.

Регулювання коефіцієнта потужності

Чим ближче cos φ до одиниці, тим більша частина споживаної енергії витрачається на вчинення корисної роботи. При його зниженні збільшується потужність, витрати на даремний нагрів електрообладнання: обмоток трансформаторів, електродвигунів, кабельних ліній. При цьому напруга в мережі знижується, а для здійснення тієї ж корисної роботи електроустаткування потрібна велика потужність.

Оптимальним вважається коефіцієнт потужності, що дорівнює 0,95 в індуктивному напрямку. Але як бути у випадках, коли в мережі багато індуктивного навантаження? У цьому випадку на підстанціях встановлюють батареї конденсаторів, звані установками компенсації реактивної потужності. Призначення їх видно з назви: вони врівноважують індуктивну складову опору, наближаючи кут між струмом і напругою в мережі до нуля, а cos φ - до одиниці.

При установці конденсаторів, що мають постійну ємність, виникає інший недолік: при зміні кількості підключених до мережі споживачів, що мають індуктивний опір, коефіцієнт потужності змінюється. Така компенсація неефективна, а іноді й шкідлива. Щоб уникнути цього, установки виконуються автоматичними. Залежно від кута між струмом і напругою автоматика підключає або відключає конденсатори від мережі, змінюючи сумарну ємність батареї так, щоб cos φ постійно знаходився в заданих межах.

Установка автоматичної компенсації реактивної потужності до 1000 В

Компенсаційні установки випускаються на напругу до і вище 1000 В. На підприємствах використовується тільки автоматична компенсація. На міських і сільських підстанціях або в виробничих цехах використовуються стаціонарно встановлені конденсатори, ємність яких розрахована заздалегідь і не змінюється.

застосування фазометрів

Фазометри використовуються там, де змінюють режим роботи електричної мережі, впливаючи на коефіцієнт потужності. Крім компенсаційних установок, таких місць ще два:

• синхронні генератори на електричних станціях;
• синхронні електродвигуни.

Розглянемо по черзі, як ці електричні машини здатні впливати на cos φ.

синхронні генератори

Коефіцієнт потужності синхронного генератора залежить не тільки від характеру навантаження, але і від струму збудження ротора. В процесі роботи оперативний персонал станції (або автоматична система збудження - АРВ) постійно стежать за косинусом φ, і утримують його в заданих межах, регулюючи струм в роторі. В процесі роботи за цим стежить автоматика, але при пуску генератора в роботу або при її відмові регулювання виконується в ручному режимі. Для цього на пульт-панелі генератора встановлений фазометр.

При зниженні коефіцієнта потужності і відхиленні стрілки фазометра в праву сторону (індуктивне навантаження) можливий перегрів обмотки статора генератора. У разі ємнісного характеру навантаження, незалежно від її величини, генератор споживає енергію від мережі, що є ненормальним (аварійним) режимом його роботи.

синхронні електродвигуни

Коефіцієнт потужності синхронного електродвигуна також залежить від струму збудження. Його формує і регулює збудливий станція. При певному режимі роботи синхронний електродвигун може навіть віддавати в мережу реактивну енергію. виконуючи роль установки компенсації реактивної потужності.

Для оцінки режиму роботи електродвигуна на його шафі управління також встановлюють фазометр.

види фазометрів

Щитові фазометри, використовувані для контролю технологічних режимів, виконуються стрілочними або цифровими. І ті, й інші однаково справляються зі своїми обов'язками, але застосування стрілочних наочніше для обслуговуючого персоналу.

Крім того, застосовуються ще й лабораторні фазометри, що використовуються для пусконалагоджувальних робіт в електроустановках. Фазометри застосовуються і в радіоелектроніці для настройки і ремонту пристроїв, робота яких заснована на зміні фазового кута між напругою і струмом.

У сучасних цифрових вимірювальних комплексах для налагодження електроустаткування всі прилади виконуються цифровими. Крім того, вони входять до складу одного універсального приладу, що показує одночасно кілька вимірюваних величин: напруга, струм, частоту, кут між струмом і напругою.

Така ж тенденція і у щитових приладів. Для скорочення їх кількості використовуються універсальні вимірники, що виводять на один дисплей кілька вимірюваних величин одночасно. Залежно від режиму роботи електроустановки користувач може оперативно змінювати їх склад, виводячи на індикацію або різні фізичні величини, або одну з них, але для кожної з контрольованих фаз.

Оцініть якість статті. Нам важлива ваша думка: