Nízký účiník

Co je účiník?

Účiník je poměr mezi kW a kVA čerpanými elektrickým zatížením, kde kW představují užitečný výkon zatížení a kVA zdánlivý výkon zatížení. Jednoduše řečeno je mírou toho, jak efektivně je zátěžový proud přeměňován na užitečný pracovní výkon, a především je dobrým ukazatelem účinku zátěžového proudu na efektivitu rozvodné sítě.

Účiník je poměr činného (skutečného) výkonu a celkového spotřebovaného výkonu (zdánlivého výkonu). Účiník je v podstatě mírou, jak efektivně je elektrická energie spotřebována. Čím vyšší účiník je, tím efektivněji je elektrická energie spotřebovávána.

Pracovní výkon rozvodné soustavy je složen ze dvou částí: činného (skutečného) výkonu a jalového (nečinného magnetizačního) výkonu. Činný výkon uskutečňuje užitečnou práci – JALOVÝ výkon nikoli. Jednou z funkcí jalového výkonu je vytvářet magnetická pole vyžadovaná indukčními zařízeními.

Rovněž drtivá většina elektrických spotřebičů provozovaných v elektrické síti odebírá kromě činného výkonu také výkon jalový, ve většině případů induktivního charakteru.

Jak je jalový vvýkon vytvářen

Každé elektricky výkonné zařízení pracující s magnetickými poli (motory, tlumivky, transformátory, indukční topení, svařování elektrickým obloukem, generátory) vytváří rozdílné množství elektrického fázového zpoždění, které se nazývá induktivní reaktance. Takovéto zpoždění indukčních zátěží si udržuje elektrický náboj (např. kladný), i když se jej proudící záporné napětí snaží změnit. Popsaný fázový posun mezi elektrickým proudem a elektrickým napětím přetrvává a proud s napětím mají opačné elektrické náboje. Během tohoto jevu je vytvářena záporná elektrická energie, která se navrací zpět do sítě. Jakmile proud a napětí získají stejný náboj, je pro vytvoření magnetických polí v indukčních zátěžích potřeba stejného množství energie. Zmíněná obrácená energie se nazývá jalový výkon.

Schéma vytváření jalového výkonuZdánlivý výkon S = √P² + Q²

Skutečný výkon P = S * cos φ

Jalový výkon Q = S *sin φ

Při kompenzaci účiníku lze zdánlivý výkon S snížit zmenšením jalového výkonu Q.

Nízký účiník (cos φ)

Nízký cos φ vede k:

  • vyšší spotřebě energie a větším nákladům
  • nižšímu množství elektrické energie rozvedené elektrickou sítí
  • ztrátě výkonu elektrické sítě
  • vyšším ztrátám transformátorů
  • zvýšenému poklesu napětí v elektrických sítích

Navýšení míry účiníku

Navýšení míry účiníku lze dosáhnout:

  • kompenzací jalového výkonu kondenzátory
  • aktivní kompenzací – s využitím polovodičů
  • přebuzeným synchronním strojem (motor/generátor)

Typy kompenzací účiníků (odladěné či běžné)

  • samostatná či pevná kompenzace (každý zdroj jalového napětí je jednotlivě kompenzován)
  • skupinová kompenzace (zdroje jalového výkonu jsou spojeny do skupiny a kompenzovány jako celek)
  • sředová či automatická kompenzace (systémem kompenzace účiníku v ústředním bodě)
  • smíšená kompenzace

Nízká míra účiníku znamená nízkou elektrickou účinnost. Čím je míra účiníku u daného rozvaděče nebo spotřebiče (není tím myšlena centrální kompenzace) nižší než je hodnota PF < 0,90 tím je zdánlivý výkon čerpaný ze sítě vyšší.

Schéma kompenzace účiníku

Změna účiníkuInstalací technologie ES Electronics Energy Saver dosahujeme kromě jiného, trvalého řízení účiníku v reálném čase (kompenzací jalového výkonu) s dynamickým řízením výstupu s reakčním časem spínání: 5 milisekund pak rozumíme snížení odběru induktivního jalového výkonu pomocí dodatečných technických opatření na předepsanou hodnotu, tj. požadovaný účiník v rozmezí cos φ = 0,95–1, čímž jsou eliminovány ztráty na nejmenší možnou úroveň.

 

Dynamická síť kompenzace účiníku u jednotek ES Electronics Energy Saver

schéma dynamická kompenzace účiníku

Kompenzace jalového výkonu s dynamickým řízením výstupu s reakčním časem spínání: 5 milisekund

 Schéma kompenzace jalového výkonu

V případě, kdy nízká míra účiníku není zvýšena, je k činnému výkonu potřeba dodat jalový výkon, což vyžaduje užití větších generátorů, transformátorů, přípojnic, drátů a dalších zařízení rozvodné sítě, které by jinak nebyly potřeba.

Při kompenzaci účiníku nebo kapacitanci energetického kondenzátoru dochází ve spojení s napájecím transformátorem k tvorbě rezonančního obvodu. Ze zkušenosti vyplývá, že seberezonanční frekvence tohoto obvodu je obvykle mezi 250 a 500 Hz, tj. v oblasti 5. a 7 harmonické.

ilustracni 1Takováto rezonance však může vést k následujícím nežádoucím dopadům:

  • přetížení kondenzátorů
  • přetížení transformátorů a zařízení pro převod
  • rušení s měřícími a ovládacími systémy, počítači a elektrickou převodovkou
  • zvýšené hladině rezonance, tj. rozšíření harmonických kmitů
  • zkreslení napětí

Zmíněným rezonančním jevům lze v systému kompenzace účiníku předcházet sériovým zapojením kondenzátorů s antirezonančními filtry. Tyto tzv. „odladěné“ systémy pro kompenzaci účiníku jsou vyváženy tak, aby byla seberezonanční frekvence pod nejnižším harmonickým kmitočtem. Odladěný systém kompenzace účiníku je vzhledem k harmonickým kmitům nad touto frekvencí čistě indukční. V případě základní frekvence (obvykle 50 nebo 60 Hz) odladěný systém naopak funguje čistě kapacitně, čímž opravuje jalový výkon.

Instalací technologie ES Electronics Energy Saver a jeho součástí, kompenzačním zařízením jalového výkonu v reálném čase společně s antirezonančními filtry se vyvarujete:

  • zvýšeným podmínkám rezonance
  • redukce harmonického zkreslení (pročištění elektrické sítě)
  • omezení ztrát elektrické energie
  • zhoršení zkratových poměrů v síti
  • zvýšení tepelných ztrát v ohmických odporech prvků elektrické soustavy
  • zvýšení nákladů na prvky elektrizační soustavy, tj. vedení, transformátory, elektrické rozvodny apod.
  • rozvodny, které musí být předimenzovány na velikost zdánlivého proudu

Jalový výkon generovaný ve Vaší společnosti můžete ideálně kompenzovat v rámci instalace technologie ES Electronics Energy Saver a jeho technologických součástí, kompenzačním zařízením jalového výkonu v reálném čase. Tím můžete získat nazpět plnou sílu Vašeho proudu a optimálně využít Vaše energetické zdroje. Zlepšení kvality elektrické energie instalací technologie ES Electronics Energy Saver vede k úsporám nákladů a k rychlé návratnosti. Kompenzace účiníku v reálném čase v reakčním čase < 5ms se v rozvodech elektrické energie nízko napěťových a středně napěťových sítí zaměřuje na tok energie (cos φ) a optimalizaci stability napětí tím, že generuje jalový výkon, který na úrovni rozvodu energie zlepšuje kvalitu napětí a jeho spolehlivost.

Jasné výhody instalace technologie ES Electronics Energy Saver

  • ilustracni foto 2hospodárný přínos generátorů, transformátorů, kabelových a vodičových propojení a rozvaděčů
  • nižší ztráty a vytváření dalších rezerv při přenosu činného výkonu
  • nízká ztráta napětí
  • nižší náklady na energii
  • vyšší energetická účinnost