Cos-phi compensatie

Wat is Cos Phi?

Wat betekent Cos Phi? Cosinus phi geeft aan hoeveel stroom er verloren gaat tijdens het 'transporteren' van stroom. De verhouding tussen werkelijk vermogen en schijnbaar vermogen is Cos Phi. De stroom loopt uit fase ten opzichte van de spanning. Dit veroorzaakt blindvermogen.

Blindvermogen reduceren

Kabels, leidingen en transformatoren moeten naast het werkelijk vermogen ook het blindvermogen transporteren. Blindvermogen is het energieverlies. Als u de infrastructuur efficiënter wilt benutten of op de grens van uw aansluitcapaciteit zit, is het interessant uw blindvermogen te reduceren zodat u zonder uitbreiding van uw installatie nog kunt “groeien”. Ook kan het voorkomen dat u uw netbeheerder extra betaalt voor het getransporteerde blindvermogen.

 

Ontvang white paper Cosinus Phi als PDF

Cos Phi compensatie | Fortop

Wat is blindvermogen?

Het doel van het elektriciteitsnet is het transporteren van energie van de bron naar de verbruiker. De energie bestaat uit actieve energie (Pw) en reactieve energie (Pb). De actieve energie wordt omgezet in mechanische energie (motor), licht (lamp) of thermische energie (warmte of koeling). Reactieve energie wordt gebruikt om het magnetisme in stand te houden van transformatoren, voorschakelapparatuur en gasontladingslampen. Hierdoor zijn stroom en spanning niet in fase. Bij een inductieve belasting “ijlt” de stroom na op de spanning. De mate waarin de stroom na-ijlt op de spanning geven we aan met phi, of de letter Φ. Phi is de hoek tussen spanning en stroom. Naast faseverschuiving kan in sommige gevallen blindvermogen ontstaan door netvervuiling (harmonischen).

Faseverschuiving spanning-stroom cos phi

Figuur: Faseverschuiving spanning-stroom cos phi


De onderstaande figuur maakt duidelijk dat alleen actieve energie, het werkelijk vermogen, zinvol is (het bier). Het blindvermogen wordt niet omgezet in zinvolle energie (het schuim). Als we het bier en het schuim bij elkaar optellen krijgen we de minimale grootte van het glas. In de energietechniek geldt: tellen we het werkelijk vermogen en het blindvermogen bij elkaar op, dan krijgen we de minimale benodigde capaciteit van de elektrische infrastructuur. Hoe meer blindvermogen, hoe meer koper-, transformator- en aansluitcapaciteit er nodig is.

Werkelijk vermogen, blindvermogen
Figuur: Compensatie blindvermogen

De verhouding tussen werkelijk vermogen en schijnbaar vermogen is de arbeidsfactor of cosinus phi (cosΦ). Cos Phi kan worden verbeterd met Cos Phi Compensatie. Cos Phi wordt als volgt berekend:

Arbeidsfactor = Pw / Ps = cosΦ (bij 50 Hz)

Blindvermogen opgewekt door harmonische

Door de toename van elektronische belastingen als frequentieregelaars, elektronische voedingen en LED-verlichting ontstaat er steeds meer harmonische vervuiling. Harmonische vervuiling veroorzaakt extra blindvermogen.

Wat is harmonische?

Een harmonische is een frequentie die een geheel veelvoud is van de grondfrequentie. De grondfrequentie is de laagste (eigen)frequentie die een systeem van nature vertoont. Een eigenfrequentie van een systeem is een frequentie die dat systeem van nature kan vertonen. Lees meer over hogere harmonische.

Actief filter

De verhouding tussen het werkelijk en schijnbaar vermogen bij alle frequentiecomponenten is de power factor. Indien hogere harmonischen in het net problemen veroorzaken of voor een toename van het schijnbaar vermogen zorgen, kan het beste een actief filter worden gebruikt. In onze white paper actieve filters vertellen we hier meer over. De power factor wordt als volgt berekend:

Powerfactor = Pw / Ps (bij alle frequentiecomponenten)

 

White paper 'hogere harmonische' White paper 'actief dynamisch filteren'

Gevolgen slechte Cos-Phi

  • Overbelasting en oververhitting van de elektrische installatie.
  • Hogere aansluitwaarde bij netbeheerder dan noodzakelijk.
  • Procentuele belasting per ruimte, rack of circuit.
  • Het onbedoeld uitschakelen van installatie automaten en dus processen.
  • Een boete van het energiebedrijf en een hogere energierekening dan nodig.
  • Een hoge energierekening.

Compenseren cos-phi

Het verbeteren van de cos-phi, of het reduceren van de blindstroom, is al snel zinvol. Daarnaast heeft het compenseren van de cos-phi een aantal positieve bijverschijnselen:

  • Opvangen van kleine onderbrekingen en transiënten wat bedrijfszekerheid verhoogd.
  • Meer optimale benutting van aansluitcapaciteit.
  • Compensatie van wisselende belastingen.
  • Filteren van harmonischen (tot de 5e en 7e, daarboven actieve filtering).
  • Een sterke reductie van de CO² uitstoot.

Waar blindstroom compenseren?

Compensatie bij de belasting

Decentraal compenseren (dus installatie van de cos-phi compensatie bij de belasting) wordt in het algemeen aangeraden bij verbruikers met een individuele belasting van meer van 25 kW die bijna altijd in bedrijf zijn zoals grote ventilatoren, hamermolens en transformatoren met een relatief stabiele belasting.

Compensatie bij de hoofdverdeler

Centraal compenseren (dus installatie van de compensatie bij de hoofdverdeler) wordt aangeraden bij een wisselende belasting. Er wordt dan bijna altijd gekozen voor een automatisch geregelde compensatiebank.

Decentraal vs. centraal cos phi compenseren

Figuur: Decentraal versus centraal cos-phi compenseren

Typen compensatiebanken Cos Phi compensatie

Wij adviseren in standaard situaties altijd verstemde compensatiebanken te gebruiken voor Cos Phi compensatie. Deze compensatiebanken filteren harmonischen en beschermen het TF-signaal van het energiebedrijf tegen kortsluiting.

1. Niet geregelde, verstemde compensatiebank (met spoelen)

Een niet geregelde, verstemde compensatiebank wordt vaak gebruikt bij motoren met een relatief hoog vermogen en nettransformatoren met een relatief stabiele belasting.

2. Geregelde compensatiebank met verstemming

Een geregelde compensatiebank met verstemming adviseren wij bij situaties waarbij centraal wordt gecompenseerd en de belasting kan wisselen. De capaciteit van een geregelde compensatiebank wordt met behulp van de Janitza Prophi-regelaar precies afgestemd op de hoeveelheid benodigde compensatie capaciteit. Op deze manier wordt overcompenseren voorkomen en is de set universeel toepasbaar.

3. De thyristor geregelde compensatiebank met verstemming

De thyristor geregelde compensatiebanken worden gebruikt in situaties waarbij de 
belasting snel wisselt zoals lasstraten, liftsystemen, kranen en spuitgietmachines. De thyristoren schakelen snel en precies op de nuldoorgang van de stroom. Hierdoor wordt de belasting snel en precies gevolgd waardoor onder- of overcompensatie wordt voorkomen.

Niet geregelde, verstemde compensatiebank (met spoelen)

Geregelde compensatiebank met verstemmingDe thyristor geregelde compensatiebank met verstemming

 

Acht vragen voor cos phi-compensatie

Met cos-phi compensatie kunt u veel kosten besparen. Het niet juist toepassen van deze compensatie kan leiden tot problemen zoals over- of ondercompensatie, problemen met het energiebedrijf of overbelasting, schade of zelfs brand. Daarom voorzien wij u van een goed advies waarbij de volgende vragen van belang zijn:

1. In welke omgeving wordt de Cos-Phi compensatie toegepast?

  • Industrie
  • Kantoor
  • Schone procesindustrie

 2. Is er plaats om de compensatie weg te zetten?

  • De fysieke ruimte voor plaatsing van de compensatie.
  • Vocht en vuil is slecht voor de compensatie.
  • De ruimte mag niet te warm worden.

3. Is er ruimte op de verdeler om de compensatie aan te sluiten?

  • Voor de aansluiting van de compensatie zijn drie fasen en een aarde nodig.
  • 
Denk om de juiste toepassing van afzekerwaardes en kabeldoorsnedes van de 
compensatie.

4. Op wat voor transformator moet gecompenseerd worden?

  • Hoeveel kVA is de transformator?
  • Wat is de kortsluitspanning van de transformator (in % op typeplaatje)?
  • Staan er transformatoren parallel?

5. Wat voor belasting zit er op de te compenseren installatie?

  • Snel wisselende belastingen? (puntlasmachine, kraan), dan thyristor geregelde 
compensatie.
  • Is er sprake van veel netvervuiling? (frequentie regelaars, schakelende voeding etc. 
lasapparatuur)

6. Wat is de frequentie van het aanwezige toonfrequent signaal?

  • Hoeveel Hz is het TF signaal? Uw netbeheerder weet hier antwoord op.

7. Is de regelaar eenvoudig aan te sluiten?

  • Voor de Janitza regelaar is 1 stroomtransformator nodig. Mag en kan deze worden gebruikt?
  • Is de stroomtransformator kort te sluiten?
  • Is er een veilige meetspanning aanwezig?

8. Hoe groot moet de capaciteit zijn van de condensatorbank?

Tabel | afzekerwaardes en kabeldoorsnedes

PFC Kabeldiameter, afzekerwaarde (voor 400V/50Hz) netten

 

Vermogen in kvar Nominale stroom in A Kabeldiameter& NYY-J mm² HRC afzekerwaarde
5 7 4x 2,5 16
7,5 10 4x 4 20
10 14 4x 4 25
12,5 18 4x 6 35
15 22 4x 6 35
17,5 25 4x 10 50
20 29 4x 10 50
25 36 4x 16 63
30 43 4x 16 80
37,5 54 4x 25 100
50 72 3x 35/16 125
55-65 79-94 3x 35/16 160
70-85 101-123 3x 70/35 200
86-100 124-145 3x 95/50 250
101-125 146-181 3x 120/70 250
126-160 182-231 2” 3x 70/35 315
161-180 233-260 2” 3x 95/50 400
181-200 261-289 2” 3x 120/70 400
201-250 290-361 2” 3x 150/70 500
251-300 362-434 2” 3x 185/95 600

 

Kabeldiameters alleen geschikt voor de aangegeven condensatorvermogens

 

close-video-button