Orsaker till effektfaktorminskning och metoder för att förbättra den

Tekniskt och ekonomiskt värde av effektfaktor

Värdet på effektfaktorn kännetecknar utnyttjandegraden av kraftkällans aktiva effekt. Desto högre effektfaktor för elektriska mottagare, desto bättre kraftverksgeneratorer och deras drivkrafter (turbiner etc.), transformatorer för transformatorstationer och elnät.

Låga värden på cos phi (cos phi) vid samma värden på aktiv effekt leder till extra kostnader för konstruktion av kraftfullare stationer, transformatorstationer och nätverk, samt till ytterligare driftskostnader.

Den verkliga kraften hos energianvändare förändras ständigt över tiden. Detta beror på det faktum att arbetet i enskilda sektioner eller verkstäder i företag inte sammanfaller i tiden. Dessutom kan en del av utrustningen arbeta med dellast eller till och med i viloläge.Förändringen i aktiv och reaktiv effekt hos elektriska mottagare leder till förändringar i cos phi.

Orsaker till låg effektfaktor

Huvudkonsumenterna av reaktiv energi är asynkrona elmotorer, transformatorer och induktionsugnar, svetsmaskiner, gasurladdningslampor etc.

En induktionsmotor som arbetar med en belastning nära nominell har det högsta cos phi-värdet. När motorbelastningen minskar, minskar effektfaktorn.

Detta beror på det faktum att den aktiva effekten vid elmotorns terminaler ändras i proportion till dess belastning, medan den reaktiva effekten, på grund av en liten förändring i magnetiseringsströmmen, praktiskt taget förblir konstant. Vid tomgång har cos phi det minsta värdet som, beroende på typ av elmotor, effekt och varvtal, ligger i intervallet 0,1 — 0,3.

Krafttransformatorer, såsom induktionsmotorer, har en reducerad effektfaktor på mindre än 75 %.

Överbelastade induktionsmotorer har också låg cos phi på grund av ökade magnetiska läckflöden.

Motorer med bättre kylningsförhållanden än stängda motorer kan bära mer belastning (aktiv effekt) och kommer därför att ha en högre cos phi.

Squirrel cage rotormotorer har, på grund av de lägre induktiva läckmotståndsvärdena, högre cos phi än lindade rotormotorer.

Värdet på cos phi för maskiner av samma typ kommer att öka när märkeffekten och rotorhastigheten ökar, eftersom detta minskar den relativa storleken på magnetiseringsströmmen.

En ökning av spänningen på den sekundära sidan av krafttransformatorerna på grund av en minskning av belastningen (till exempel under nattskift och under lunchrasten) leder till en ökning av spänningen jämfört med den nominella spänningen på terminalerna på elektriska motorer i drift . Detta leder i sin tur till en ökning av magnetiseringsströmmen och den reaktiva effekten hos elmotorer, vilket resulterar i en lägre effektfaktor.

Rotorns rotation, som sker när lagren slits, så att rotorn inte berör statorn, orsakar en ökning av luftgapet mellan statorn och rotorn, vilket leder till en ökning av magnetiseringsströmmen och en minskning av för phi.

Att minska antalet ledningar i statorslitsen under återlindning orsakar en ökning av magnetiseringsströmmen och en minskning av cos phi för induktionsmotorn.

Användningen av gasurladdningslampor (DRL och fluorescerande) med induktiv resistans (choke) i kretsen i avsaknad av kompensationsanordningar minskar också effektfaktorn för elektriska installationer (se — Hur förkopplingsdon för lysrör är ordnade och fungerar).

Teknik för förbättring av maktfaktor

Det är nödvändigt att öka effektfaktorn för en elektrisk installation, först och främst genom korrekt och rationell drift av elektrisk utrustning, det vill säga på ett naturligt sätt. Elmotorns effekt måste väljas i strikt överensstämmelse med den effekt som krävs för drivmekanismen, och redan installerade men lätt belastade elmotorer måste ersättas med elmotorer med motsvarande lägre effekt.

Det bör dock beaktas att ibland kan ett sådant byte leda till en ökning av aktiva energiförluster i själva elmotorn och i nätverket, om effektiviteten hos den nyinstallerade elmotorn visar sig vara mindre än den tidigare installerade ett. Därför måste genomförbarheten av en sådan ersättning verifieras genom beräkning.

Dessutom är det nödvändigt att kontrollera backup-elmotorn enligt villkoren för tillåten uppvärmning och överbelastning, och ibland accelerationstiden. Som regel är elmotorer belastade med mindre än 40 % föremål för utbyte. När belastningen är mer än 70 % blir utbytet olönsamt.

I alla möjliga fall bör en ekorrburmotor föredras framför en fasrotor. Det är nödvändigt att överge användningen av slutna elmotorer om det på grund av miljöförhållanden är tillåtet att använda elmotorer i en öppen eller skyddad design.

Elmotorer som driver olika maskiner och mekanismer fungerar inte med full belastning hela tiden. Till exempel, när man installerar en ny bearbetningsdel på en maskin, går elmotorn ibland på tomgång med låg cos phi. Därför rekommenderas det att koppla bort elmotorn från nätverket under tomgångstiden med en varaktighet av interaktionsperioden på 10 sekunder eller mer (detta krav är också obligatoriskt för att spara aktiv el).

Interaktionsperioden är den tid som går åt för att dra tillbaka verktyget till dess ursprungliga position, ta bort den bearbetade delen från maskinen, installera en ny del på maskinen och föra verktyget till arbetspositionen.På maskiner och mekanismer där driftsperioder alternerar med perioder av driftskompatibilitet, rekommenderas det att installera automatiska tomgångsbegränsare.

Det rekommenderas också att byta ut eller tillfälligt koppla bort transformatorer som belastas i genomsnitt mindre än 30 % av deras märkeffekt.

Kvalitetsreparation av en asynkron elektrisk motor påverkar avsevärt ökningen av värdet av cos phi. En välreparerad motor bör ha en namnskylt. Du måste noggrant övervaka storleken på luftgapet mellan statorn och rotorn, tillåt inte avvikelser från normen, sätt antalet aktiva ledningar i spåren enligt beräkningen. Rekonditionerade motorer bör testas noggrant, inklusive kontroll av tomgångsströmmen.

I vissa fall tillåter inte åtgärder för att förbättra den naturliga effektfaktorn att öka cos phi till 0,92 - 0,95 enligt villkoren för den tekniska processen. I sådana elektriska installationer används konstgjorda metoder för att kompensera för reaktiv effekt — öka effektfaktorn genom att använda speciella kompensationsanordningar.

Sådana enheter inkluderar: statiska kondensatorer, synkrona kompensatorer och överexciterade synkronmotorer. Synkrona elmotorer och kompensatorer tillverkade med hög effekt är dock sällsynta i fabriker. De mest använda för att öka effektfaktorn är statiska kondensatorer.

Med ett lämpligt val av kondensatorernas kapacitans är det möjligt att bringa fasvinkeln mellan spänningen och strömmen till vilket värde som helst.Strömminskningen i försörjningsnätet uppnås på grund av den reaktiva komponenten, som kompenseras av kondensatorbankens kapacitiva ström.