Калькулятор компенсации реактивной мощности
Мощность установки компенсации Qк = P · (tg φ₁ − tg φ₂), где P — активная мощность нагрузки, φ₁ — угол сейчас, φ₂ — целевой. tg φ = √(1 − cos²φ) / cos φ.
Пример ниже: нагрузка 100 кВт с cos φ 0,75, цель — 0,95. Qк = 100 · (0,882 − 0,329) = 55,3 квар, из типового ряда подходит установка 60 квар. Ток в линии 0,4 кВ падает с 192 до 152 А, потери — на 38 %.
Обычно компенсируют до 0,95–0,97. До единицы не доводят: при снижении нагрузки установка перекомпенсирует сеть, напряжение растёт.
Если нагрузка меняется в течение дня, ставят автоматическую установку со ступенями: регулятор включает столько конденсаторов, сколько нужно сейчас. Если в сети много частотников и импульсных блоков, нужна установка с антирезонансными дросселями.
Подбираете УКРМ под объекты? Сделаю внутренний калькулятор под ваш каталог: подбор установки и ступеней по графику нагрузки, окупаемость, спецификация и КП в PDF.
Методика расчёта
Мощность установки Qк = P · (tg φ₁ − tg φ₂), где tg φ = √(1 − cos²φ) / cos φ. Ток линии I = P / (√3 · U · cos φ), полная мощность S = P / cos φ. Потери пропорциональны квадрату тока, поэтому при той же активной мощности они снижаются в (cos φ₁ / cos φ₂)² раз.
По счётчику: средняя мощность — активная энергия, делённая на часы работы, tg φ — отношение реактивной энергии к активной. Для расчёта установки лучше брать нагрузку в часы максимума, а не среднюю.
Ёмкость на фазу при 50 Гц: треугольником C = Qк / (3 · ω · U²), звездой — C = Qк / (ω · U²), U — линейное напряжение. Предельный tg φ — приказ Минэнерго России от 23.06.2015 № 380.
Калькулятор считает, какая установка компенсации реактивной мощности (УКРМ) нужна, чтобы поднять cos φ сети до целевого. Исходные данные — мощность и cos φ нагрузки либо показания счётчиков активной и реактивной энергии. Калькулятор подбирает установку из типового ряда и показывает, насколько снизятся ток в линии, потери и загрузка трансформатора. Там же ёмкость конденсаторов и ограничения приказа Минэнерго № 380.
Зачем компенсировать реактивную мощность
Двигатели, трансформаторы, сварочные аппараты и дроссели потребляют, кроме активной мощности, реактивную — на создание магнитного поля. Полезной работы она не делает, но гоняет ток по кабелям и трансформатору. При cos φ 0,75 нагрузка 100 кВт тянет из сети 192 А, а при cos φ 0,95 — 152 А. Потери в линии пропорциональны квадрату тока и падают на 38 %. Трансформатор разгружается на 28 кВА — к нему можно подключить новую нагрузку без замены.
Для предприятий есть и прямая причина. Приказ Минэнерго России от 23.06.2015 № 380 ограничивает потребление реактивной мощности в часы больших нагрузок: tg φ не выше 0,35 при присоединении ниже 1 кВ (cos φ не ниже 0,944), 0,4 — на 1–20 и 35 кВ, 0,5 — на 110 кВ. При превышении сетевая организация вправе применить к тарифу повышающий коэффициент.
Как рассчитать мощность УКРМ
Мощность установки Qк = P · (tg φ₁ − tg φ₂), где P — активная мощность в кВт, φ₁ — угол до компенсации, φ₂ — целевой. tg φ = √(1 − cos²φ) / cos φ. Нагрузка 100 кВт с cos φ 0,75: tg φ₁ = 0,882, для cos φ 0,95 tg φ₂ = 0,329, Qк = 100 · 0,553 = 55,3 квар. Из типового ряда подходит установка 60 квар — с ней cos φ станет 0,962.
Разность tg φ₁ − tg φ₂ называют коэффициентом K. Мощность установки — это P × K:
| cos φ₁ сейчас / cos φ₂ цель | 0,90 | 0,92 | 0,95 | 0,97 | 0,99 | 1 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0,50 | 1,25 | 1,31 | 1,40 | 1,48 | 1,59 | 1,73 |
| 0,55 | 1,03 | 1,09 | 1,19 | 1,27 | 1,38 | 1,52 |
| 0,60 | 0,85 | 0,91 | 1,00 | 1,08 | 1,19 | 1,33 |
| 0,65 | 0,68 | 0,74 | 0,84 | 0,92 | 1,03 | 1,17 |
| 0,70 | 0,54 | 0,59 | 0,69 | 0,77 | 0,88 | 1,02 |
| 0,75 | 0,40 | 0,46 | 0,55 | 0,63 | 0,74 | 0,88 |
| 0,80 | 0,27 | 0,32 | 0,42 | 0,50 | 0,61 | 0,75 |
| 0,85 | 0,14 | 0,19 | 0,29 | 0,37 | 0,48 | 0,62 |
| 0,90 | 0,00 | 0,06 | 0,16 | 0,23 | 0,34 | 0,48 |
Расчёт по счётчику
Если мощность и cos φ неизвестны, их дают показания счётчиков за месяц. Средняя нагрузка — активная энергия, делённая на часы работы. tg φ — отношение реактивной энергии к активной. 17 600 кВт·ч и 15 520 квар·ч за 176 часов дают 100 кВт и cos φ 0,75. Для подбора установки лучше брать нагрузку в часы максимума: средняя по месяцу занижает нужную мощность.
Какую установку выбрать
- Нерегулируемую — для постоянной нагрузки, например у двигателя насоса или компрессора, который работает весь день.
- Автоматическую со ступенями — если нагрузка меняется. Регулятор включает столько ступеней конденсаторов, сколько нужно сейчас, и не даёт перекомпенсировать сеть, когда станки остановлены.
- С антирезонансными дросселями — если в сети много преобразователей частоты, выпрямителей и импульсных блоков. Без дросселей конденсаторы попадают в резонанс на гармониках и выходят из строя.
До единицы cos φ не доводят: при снижении нагрузки установка начнёт выдавать реактивную мощность в сеть, и напряжение поднимется. Обычная цель — 0,95–0,97.
Ёмкость конденсаторов
Для самостоятельной сборки или проверки батареи калькулятор считает ёмкость на фазу при 50 Гц. Треугольником: C = Qк / (3 · ω · U²), звездой: C = Qк / (ω · U²), где U — линейное напряжение. Для 55,3 квар на 0,4 кВ это 367 мкФ на фазу треугольником или 1 101 мкФ звездой. Треугольником нужно втрое меньше ёмкости, поэтому установки 0,4 кВ собирают из трёхфазных конденсаторов, соединённых треугольником.
Ток в линии по мощности считает калькулятор мощности и тока, сечение кабеля под новый ток — калькулятор сечения кабеля, проверку автомата по току короткого замыкания — калькулятор тока КЗ.
Частые вопросы
Как рассчитать мощность компенсации реактивной мощности?
Qк = P · (tg φ₁ − tg φ₂). Для 100 кВт при cos φ 0,75 и цели 0,95: 100 · (0,882 − 0,329) = 55,3 квар. Берут ближайшую большую установку из ряда — 60 квар.
До какого cos φ нужно компенсировать?
Обычно до 0,95–0,97. Приказ Минэнерго № 380 требует tg φ не выше 0,35 в часы больших нагрузок при присоединении ниже 1 кВ — это cos φ не ниже 0,944; на 1–20 и 35 кВ — tg φ 0,4, на 110 кВ — 0,5. До единицы не доводят: при снижении нагрузки сеть перекомпенсируется.
Как определить cos φ по счётчику?
tg φ = реактивная энергия / активная энергия за один и тот же период. 15 520 квар·ч на 17 600 кВт·ч — tg φ 0,882, cos φ = 1 / √(1 + tg²φ) = 0,75.
Насколько снизятся потери после компенсации?
Потери в линии пропорциональны квадрату тока, а ток — обратно пропорционален cos φ. При подъёме cos φ с 0,75 до 0,95 ток падает на 21 %, потери — на 38 %: 1 − (0,75 / 0,95)².
Какая ёмкость конденсаторов нужна?
На фазу при 50 Гц: треугольником C = Qк / (3 · ω · U²), звездой C = Qк / (ω · U²), U — линейное напряжение. Для 55,3 квар на 400 В — 367 мкФ треугольником или 1 101 мкФ звездой.
Нужна ли автоматическая установка компенсации?
Если нагрузка меняется в течение дня — да: регулятор включает ступени конденсаторов по факту и не даёт перекомпенсировать сеть. Для постоянной нагрузки, например двигателя насоса, хватает нерегулируемой. При большом числе частотников нужны антирезонансные дроссели.
Похожие калькуляторы
Калькулятор мощности, тока и напряжения
Закон Ома онлайн: мощность по току и напряжению, ток по мощности, сопротивление — для постоянного тока, сети 230 В и трёхфазной 400 В, с подбором автомата и кабеля.
Калькулятор сечения кабеля
Онлайн калькулятор сечения кабеля — подберите провод по мощности или току с учётом длины линии. Расчёт потерь напряжения, рекомендации по автоматам и маркам кабеля по ПУЭ.
Калькулятор тока короткого замыкания
Ток однофазного КЗ в конце линии 0,4 кВ по ГОСТ 28249-93: трансформатор, кабели, контакты. Проверка автомата B, C, D, предельная длина линии и отключающая способность.
Калькулятор селективности автоматов
Селективность автоматических выключателей B, C, D и предохранителей gG: перегрузка по условным токам, зоны мгновенного расцепления, предел селективности и токи КЗ по сети.
Калькулятор конденсатора
Рабочий и пусковой конденсатор для трёхфазного двигателя в сети 220 В, соединение конденсаторов параллельно и последовательно, ёмкостное сопротивление, ток, реактивная мощность и энергия.
Калькулятор мощности стабилизатора напряжения
Мощность стабилизатора напряжения для дома: полная мощность приборов в ВА, пусковые токи насоса и холодильника, снижение мощности при пониженном напряжении в сети и запас.
Подбор автомата по сечению кабеля
Какой автомат ставить на медный кабель данного сечения: номинал, мощность и применение.
Считаете это каждый день? Сделаю калькулятор под ваши процессы
Внутренний калькулятор под ваши нормы, прайс и бланки: сотрудники вводят параметры — получают расчёт, спецификацию и документ в PDF или Excel. Без ошибок в формулах и без таблиц, которые знает один человек.
