Nízky účinník cos φ je tichý „zlodej“ v elektrickej sieti. Zvyšuje prúd v vedeniach, zaťažuje transformátory a energetické spoločnosti za neho účtujú príplatky. Správna kompenzácia jalového výkonu je jednoduchý spôsob, ako znížiť náklady bez zmeny výroby.
Čo je jalový výkon?
Elektromotory sú induktívne záťaže. Spotrebúvajú nielen činný výkon P (kW) na mechanickú prácu, ale aj jalový výkon Q (kvar) na magnetizáciu vinutia. Celkový príkon je zdanlivý výkon S (kVA):
S = √(P² + Q²) , cos φ = P/S
Typický cos φ pre rôzne záťaže
| Záťaž | cos φ (plné zaťaženie) | cos φ (25 % zaťaženia) |
|---|---|---|
| ASM 4-pólový motor | 0,85–0,92 | 0,55–0,70 |
| ASM 2-pólový motor | 0,88–0,93 | 0,60–0,75 |
| Transformátor (naprázdno) | 0,10–0,20 | – |
| Frekvenčný menič + motor | 0,95–0,99 (sieťová strana) | 0,90–0,96 |
Výpočet potrebného kompenzačného výkonu
Q_C = P × (tan φ₁ – tan φ₂) [kvar]
Príklad: P = 200 kW, aktuálny cos φ₁ = 0,72, cieľový cos φ₂ = 0,95:
- tan φ₁ = tan(arccos 0,72) = 0,964
- tan φ₂ = tan(arccos 0,95) = 0,329
- Q_C = 200 × (0,964 – 0,329) = 127 kvar
Ročné úspory pri kompenzácii na cos φ = 0,95
Príklad prevádzky: P = 200 kW, aktuálny cos φ = 0,72, elektráreň účtuje 1,80 €/kvar/mes za jalový výkon nad cos φ = 0,95:
- Q_aktuálna = 200 × 0,964 = 192,8 kvar
- Q_dovolená = 200 × 0,329 = 65,8 kvar
- Spoplatnená Q: 127 kvar × 1,80 €/mes × 12 = 2 743 €/rok
Kondenzátorová batéria 127 kvar stojí cca 8 000–12 000 €. Amortizácia: 3–4 roky.
Pozor na vyššie harmonické
Frekvenčné meniče, LED zdroje a iné nelineárne záťaže generujú vyššie harmonické, ktoré môžu spôsobiť rezonanciu s kondenzátormi a ich poškodenie. V sieti s FM pohonmi je potrebné pred inštaláciou kondenzátorov zmerať obsah vyšších harmonických a prípadne použiť sériové tlmivky (filter).
Záver
Kompenzácia jalového výkonu je jednou z mála energetických opatrení s jasnou, vypočítateľnou návratnosťou. Pri správnom dimenzovaní kompenzačnej batérie a zohľadnení vyšších harmonických je to spoľahlivá investícia s amortizáciou 2–5 rokov.