Induktionsmotorns effektfaktor — vad den beror på och hur den förändras
På märkskylten (typskylten) för varje induktionsmotor, förutom andra driftsparametrar, anges dess parameter som cosine phi — cosfi... Cosinus phi kallas även induktionsmotoreffektfaktor.
Varför kallas denna parameter cos phi och hur är den relaterad till effekt? Allt är ganska enkelt: phi är fasskillnaden mellan ström och spänning, och om du plottar den aktiva, reaktiva och totala effekten som uppstår under drift av en induktionsmotor (transformator, induktionsugn, etc.), visar det sig att förhållandet av aktiv effekt till full effekt — detta är cosinus phi — Cosphi, eller med andra ord — effektfaktor.
Vid nominell matningsspänning och vid nominell axelbelastning för en induktionsmotor kommer cosinus phi eller effektfaktorn helt enkelt att vara lika med dess namnskyltvärde.
Till exempel, för AIR71A2U2-motorn, kommer effektfaktorn att vara 0,8 med en axelbelastning på 0,75 kW.Men verkningsgraden för denna motor är 79%, därför kommer den aktiva effekten som förbrukas av motorn vid den nominella axelbelastningen att vara mer än 0,75 kW, nämligen 0,75 / Verkningsgrad = 0,75 / 0,79 = 0,95 kW.
Ändå, vid nominell axelbelastning, är effektparametern eller Cosphi exakt relaterad till den energi som förbrukas av nätverket. Detta betyder att den totala effekten för denna motor blir lika med S = 0,95 / Cosfi = 1,187 (KVA). Där P = 0,95 är den aktiva effekt som förbrukas av motorn.
I det här fallet är effektfaktorn eller Cosphi relaterad till motoraxelbelastningen, eftersom med olika axelmekanisk effekt kommer den aktiva komponenten av statorströmmen också att vara annorlunda. Så i viloläge, det vill säga när ingenting är anslutet till axeln, kommer motorns effektfaktor som regel inte att överstiga 0,2.
Om axelbelastningen börjar öka, kommer den aktiva komponenten av statorströmmen också att öka, därför kommer effektfaktorn att öka, och vid en belastning nära den nominella kommer den att vara ungefär 0,8 - 0,9.
Om nu belastningen fortsätter att öka, det vill säga att belasta axeln över det nominella värdet, kommer rotorn att sakta ner, öka glida s, kommer det induktiva motståndet hos rotorn att börja bidra och effektfaktorn kommer att börja minska.
Om motorn går på tomgång under en viss del av driftstiden kan du ta till att minska den applicerade spänningen, till exempel byta från ett delta till en stjärna, då kommer fasspänningen på lindningarna att minska med en rot på 3 gånger , kommer den induktiva komponenten från tomgångsrotorn att minska, och den aktiva komponenten i statorlindningarna kommer att öka något. Således kommer effektfaktorn att öka något.
System som drivs av växelström, såsom asynkronmotorer, har i princip alltid, förutom de aktiva, induktiva och kapacitiva komponenterna, därför varje halvcykel återförs en viss del av energin till nätet, s.k. reaktiv effekt Q.
Detta faktum skapar problem för elleverantörerna: generatorn tvingas leverera full effekt S till nätet, som återgår till generatorn, men ledningarna behöver fortfarande ett passande tvärsnitt för denna fulla effekt, och naturligtvis förekommer parasitisk uppvärmning av ledningarna från den reaktiva strömmen som cirkulerar fram och tillbaka... Det visar sig att generatorn krävs för att leverera full effekt, varav en del är i princip värdelös.
I en rent aktiv form skulle kraftverkets generator kunna leverera mycket mer el till användaren och för detta är det nödvändigt att effektfaktorn är nära enhet, det vill säga som i en rent aktiv last där Cosphi = 1.
För att säkerställa sådana förhållanden installerar vissa stora företag reaktiv effektkompensationsenheter, det vill säga system av spolar och kondensatorer som automatiskt kopplas parallellt med asynkronmotorer när deras effektfaktor minskar.
Det visar sig att den reaktiva energin cirkulerar mellan induktionsmotorn och den givna installationen, inte mellan induktionsmotorn och generatorn i kraftverket. Således bringas effektfaktorn för asynkronmotorer till nästan 1.