Асинхронные двигатели представляют для линии электропередач отстающий (индуктивный) коэффициент мощности. Коэффициент мощности больших полностью нагруженных высокоскоростных двигателей может достигать 90% для больших высокоскоростных двигателей. При 3/4 полной нагрузки максимальный коэффициент мощности высокоскоростного двигателя может составлять 92%. Коэффициент мощности малых тихоходных двигателей может составлять всего 50%. При запуске коэффициент мощности может находиться в диапазоне от 10% до 25%, увеличиваясь по мере достижения ротором скорости. Коэффициент мощности (PF) значительно зависит от механической нагрузки двигателя (рисунок ниже). Ненагруженный двигатель аналогичен трансформатору без резистивной нагрузки на вторичной обмотке. Небольшое сопротивление отражается от вторичной обмотки (ротора) к первичной обмотке (статору). Таким образом, в линии электропередачи присутствует реактивная нагрузка до 10% коэффициента мощности. Когда ротор нагружен, возрастающая резистивная составляющая отражается от ротора к статору, увеличивая коэффициент мощности [1].
Большие трехфазные двигатели более эффективны, чем трехфазные двигатели меньшего размера, и почти все однофазные двигатели. КПД большого асинхронного двигателя может достигать 95% при полной нагрузке, хотя чаще встречается 90%. Эффективность малонагруженного или ненагруженного асинхронного двигателя низкая, потому что большая часть тока связана с поддержанием намагничивающего потока. Когда нагрузка крутящего момента увеличивается, больше тока потребляется для создания крутящего момента, в то время как ток, связанный с намагничиванием, остается фиксированным. Эффективность при 75% FLT может быть немного выше, чем при 100% FLT. Эффективность снижается на несколько процентов при FLT 50% и снижается еще на несколько процентов при FLT 25%. Эффективность становится низкой только ниже 25% FLT. Изменение КПД в зависимости от нагрузки показано на рисунке выше. Индукционные двигатели обычно имеют завышенные размеры, чтобы гарантировать, что их механическая нагрузка может быть запущена и приведена в действие при любых условиях эксплуатации. Если многофазный двигатель нагружен менее 75% номинального крутящего момента, когда КПД достигает пика, КПД снижается лишь незначительно до 25% FLT[2].
Батарею конденсаторов следует подключать непосредственно к клеммам двигателя.
После применения компенсации к двигателю ток в комбинации двигатель-конденсатор будет ниже, чем раньше, при тех же условиях нагрузки с приводом от двигателя. Это связано с тем, что значительная часть реактивной составляющей тока двигателя поступает от конденсатора, как показано на рисунке 1 .
Если устройства максимальной токовой защиты двигателя расположены перед подключением конденсатора двигателя (а это всегда будет иметь место для конденсаторов, подключенных к клеммам), уставки реле максимального тока должны быть уменьшены в соотношении для двигателей, компенсированных в соответствии со значениями квар, указанными на рисунке 1. (максимальные значения, рекомендуемые для предотвращения самовозбуждения стандартных асинхронных двигателей, как описано в разделе «Как избежать самовозбуждения асинхронного двигателя»), вышеупомянутое соотношение будет имеют значение, аналогичное значению, указанному для соответствующей скорости двигателя на Рисунке 1.
Рис. 1 - Перед компенсацией трансформатор выдает всю реактивную мощность; после компенсации конденсатор обеспечивает большую часть реактивной мощности
Основная цель этого исследования – разработать схему энергосбережения для промышленной распределительной сети. Это может быть достигнуто за счет уменьшения потерь в сети и улучшения работы основной электрической нагрузки до более высокого уровня эффективности. Разработанная схема направлена на повышение коэффициента мощности распределительной сети за счет добавления в сеть шунтирующих конденсаторов оптимального размера и расположения. В промышленных распределительных сетях наблюдается рост потерь мощности, а увеличение типа нагрузки сопровождается низким коэффициентом мощности, что приводит к огромной передаче реактивной мощности от энергосистемы через сеть [3].
Главный недостаток этой проблемы – увеличение потерь в сети и снижение уровня напряжения. Это может привести к снижению надежности, проблемам с безопасностью и более высоким затратам на электроэнергию. Чем ниже наш коэффициент мощности, тем менее экономично работает наша система. Фактическое количество мощности, используемой или рассеиваемой в цепи, называется истинной мощностью. Реактивные нагрузки, такие как катушки индуктивности и конденсаторы, составляют так называемую реактивную мощность. Линейная комбинация истинной мощности и реактивной мощности называется полной мощностью. Нагрузки энергосистемы состоят из резистивных, индуктивных и емкостных нагрузок.
В цепях переменного тока обычно существует разность фаз между напряжением и током. Этот термин известен как коэффициент мощности схемы. Если цепь индуктивна, ток отстает от напряжения, а коэффициент мощности называется отставшим коэффициентом мощности, а если цепь емкостная, то ток приводит к напряжению, а коэффициент мощности считается ведущим коэффициентом мощности. Средняя мощность в цепи переменного тока выражается через среднеквадратичное значение тока и напряжения [4].
Средняя мощность в цепи переменного тока выражается через среднеквадратичное значение тока и напряжения.
Чисто резистивная нагрузка (лампы накаливания, электрические нагревательные элементы) будет иметь коэффициент мощности 1,0 (единица).
Рис. 2. Треугольник коэффициента мощности по мощности
Коэффициент мощности асинхронных двигателей – один из важных элементов, который необходимо поддерживать равным единице. Коэффициент мощности изменяется, когда нагрузка двигателя изменяется с холостого хода на полную / перегрузку. Это изменение вызвало мониторинг и определение низкого коэффициента мощности при любых условиях нагрузки становится важным из-за поиска оптимальной реактивной мощности для компенсации коэффициента мощности.
Библиографический список
- Fuchs EF (2008) Качество электроэнергии в энергосистемах и электрических машинах. Academic Press, Кембридж
- Chapman S (2004) Основы электрического машиностроения. McGraw -Hill Education, Нью-Йорк.
- Orsag P (2014) Влияние качества электросети на рабочие характеристики асинхронного двигателя. В: 14-я международная конференция по окружающей среде и электротехнике (EEEIC), 10–12 мая 2014 г., Острава, Чешская Республика.
- Захир Дж. (2009) Оценка коэффициента мощности путем анализа данных о качестве электроэнергии для несимметрии напряжения . В: ICEE, Мелборн
- Кумар С.П. , Саббервал С.П., Мухарджи А.К. (1994) Методы измерения и коррекции коэффициента мощности. Electric Power Syst Res 32: 141–143
- М. Ходапанах1 · А.Ф. Зобаа1 · М. Аббод. Оценка коэффициента мощности асинхронных двигателей при любых условиях нагрузки с использованием опорной векторной регрессии (SVR).
- Студент M.Tech , * 2 доц. Профессор и электроцеха и UIET, Курукшетра Universtiy Power Factor Улучшение асинхронного двигателя с помощью конденсаторов
Количество просмотров публикации: Please wait