Induktionsmotorens effektfaktor — hvad afhænger den af, og hvordan ændres den
På hver induktionsmotors typeskilt (dataplade) er dens parameter foruden andre driftsparametre angivet som cosine phi — cosfi... Cosinus phi kaldes også induktionsmotoreffektfaktor.
Hvorfor kaldes denne parameter cos phi, og hvordan er den relateret til strøm? Alt er ret simpelt: phi er faseforskellen mellem strøm og spænding, og hvis man tegner den aktive, reaktive og samlede effekt, der opstår under drift af en induktionsmotor (transformator, induktionsovn osv.), viser det sig, at forholdet af aktiv kraft til fuld kraft - dette er cosinus phi - Cosphi, eller med andre ord - effektfaktor.
Ved nominel forsyningsspænding og nominel akselbelastning af en induktionsmotor vil cosinus phi eller effektfaktoren simpelthen være lig med dens navnepladeværdi.
For eksempel vil effektfaktoren for AIR71A2U2-motoren være 0,8 med en akselbelastning på 0,75 kW.Men effektiviteten af denne motor er 79%, derfor vil den aktive effekt, der forbruges af motoren ved den nominelle akselbelastning, være mere end 0,75 kW, nemlig 0,75 / Effektivitet = 0,75 / 0,79 = 0,95 kW.
Ikke desto mindre er effektparameteren eller Cosphi ved nominel akselbelastning relateret præcist til den energi, der forbruges af netværket. Dette betyder, at den samlede effekt af denne motor vil være lig med S = 0,95 / Cosfi = 1,187 (KVA). Hvor P = 0,95 er den aktive effekt, der forbruges af motoren.
I dette tilfælde er effektfaktoren eller Cosphi relateret til motorakselbelastningen, fordi med forskellig akselmekanisk effekt vil den aktive komponent af statorstrømmen også være anderledes. Så i tomgangstilstand, det vil sige, når intet er forbundet til akslen, vil motorens effektfaktor som regel ikke overstige 0,2.
Hvis akselbelastningen begynder at stige, vil den aktive komponent af statorstrømmen også stige, derfor vil effektfaktoren stige, og ved en belastning tæt på den nominelle vil den være cirka 0,8 - 0,9.
Hvis nu belastningen fortsætter med at stige, det vil sige at belaste akslen over den nominelle værdi, så vil rotoren sænke farten, stige slip s, vil rotorens induktive modstand begynde at bidrage, og effektfaktoren vil begynde at falde.
Hvis motoren går i tomgang i en vis del af driftstiden, kan du ty til at reducere den påførte spænding, for eksempel at skifte fra en delta til en stjerne, så vil fasespændingen af viklingerne falde med en rod på 3 gange , vil den induktive komponent fra tomgangsrotoren falde, og den aktive komponent i statorviklingerne vil stige lidt. Således vil effektfaktoren stige lidt.
I princippet har systemer drevet af vekselstrøm, såsom asynkronmotorer, altid udover de aktive, induktive og kapacitive komponenter, derfor returneres der hver halve cyklus en vis del af energien til nettet, den såkaldte reaktiv effekt Q.
Dette faktum skaber problemer for elleverandørerne: Generatoren er tvunget til at levere fuld effekt S til nettet, som returnerer til generatoren, men ledningerne mangler stadig et passende tværsnit til denne fulde effekt, og selvfølgelig er der parasitisk opvarmning af ledningerne fra den reaktive strøm cirkulerer frem og tilbage... Det viser sig, at generatoren skal levere fuld effekt, hvoraf nogle grundlæggende er ubrugelige.
I en ren aktiv form kunne kraftværkets generator levere meget mere elektricitet til brugeren, og for dette er det nødvendigt, at effektfaktoren er tæt på enhed, det vil sige som i en rent aktiv belastning, hvor Cosphi = 1.
For at sikre sådanne forhold installerer nogle store virksomheder reaktiv effekt kompensationsenheder, det vil sige systemer af spoler og kondensatorer, der automatisk forbindes parallelt med asynkronmotorer, når deres effektfaktor falder.
Det viser sig, at den reaktive energi cirkulerer mellem induktionsmotoren og den givne installation, ikke mellem induktionsmotoren og generatoren i kraftværket. Således bringes effektfaktoren for asynkronmotorer til næsten 1.