Cauzele reducerii factorului de putere și metodele de îmbunătățire a acestuia

Valoarea tehnică și economică a factorului de putere

Valoarea factorului de putere caracterizează gradul de utilizare a puterii active a sursei de putere. Cu cât mai sus factorul de putere al receptoarelor electrice, cu atât sunt mai bune generatoarele centralelor electrice și motoarele lor primare (turbine etc.), transformatoarele substațiilor și rețelele electrice.

Valorile scăzute ale cos phi (cos phi) la aceleași valori ale puterii active duc la costuri suplimentare pentru construcția de stații, substații și rețele mai puternice, precum și la costuri suplimentare de operare.

Adevărata putere a utilizatorilor de energie electrică se schimbă constant în timp. Acest lucru se datorează faptului că munca secțiilor individuale sau a atelierelor întreprinderilor nu coincide în timp. În plus, unele dintre echipamente pot funcționa la sarcină parțială sau chiar în stare de repaus.Modificarea puterii active și reactive a receptoarelor electrice duce la modificări ale cos phi.

Motive pentru factorul de putere scăzut

Principalii consumatori de energie reactivă sunt motoarele electrice asincrone, transformatoarele și cuptoarele cu inducție, aparatele de sudură, lămpile cu descărcare în gaz etc.

Un motor cu inducție care funcționează cu o sarcină apropiată de cea nominală are cea mai mare valoare cos phi. Pe măsură ce sarcina motorului scade, factorul de putere scade.

Acest lucru se datorează faptului că puterea activă la bornele motorului electric se modifică proporțional cu sarcina acestuia, în timp ce puterea reactivă, datorită unei ușoare modificări a curentului de magnetizare, rămâne practic constantă. La ralanti, cos phi are cea mai mică valoare, care, în funcție de tipul de motor electric, putere și viteza de rotație, este în intervalul 0,1 - 0,3.

Transformatoarele de putere, cum ar fi motoarele cu inducție, au un factor de putere de sarcină redus de mai puțin de 75%.

Motoarele cu inducție supraîncărcate au, de asemenea, un cos phi scăzut datorită fluxurilor de scurgeri magnetice crescute.

Motoarele cu condiții de răcire mai bune decât motoarele închise pot suporta mai multă sarcină (putere activă) și, prin urmare, vor avea un cos phi mai mare.

Motoarele cu rotor cu cușcă de veveriță, datorită valorilor mai mici de rezistență la scurgere inductivă, au un cos phi mai mare decât motoarele cu rotor bobinat.

Valoarea cos phi pentru mașinile de același tip va crește pe măsură ce puterea nominală și viteza rotorului cresc, deoarece aceasta reduce mărimea relativă a curentului de magnetizare.

O creștere a tensiunii pe partea secundară a transformatoarelor de putere din cauza scăderii sarcinii (de exemplu, în timpul schimburilor de noapte și în timpul pauzei de masă) duce la o creștere a tensiunii în comparație cu tensiunea nominală a bornelor motoarelor electrice în funcțiune. . Aceasta, la rândul său, duce la o creștere a curentului de magnetizare și a puterii reactive a motoarelor electrice, rezultând un factor de putere mai mic.

Rotirea rotorului, care are loc pe măsură ce rulmenții se uzează, astfel încât rotorul să nu atingă statorul, determină o creștere a spațiului de aer dintre stator și rotor, ceea ce duce la o creștere a curentului de magnetizare și o scădere a cos phi.

Reducerea numărului de fire din fanta statorului în timpul rebobinarii determină o creștere a curentului de magnetizare și o scădere a cos phi-ului motorului cu inducție.

Utilizarea lămpilor cu descărcare în gaz (DRL și fluorescente) cu rezistență inductivă (choke) în circuit în absența dispozitivelor de compensare reduce și factorul de putere al instalațiilor electrice (vezi — Cum sunt aranjate și cum funcționează balasturile lămpilor fluorescente).

Tehnici de îmbunătățire a factorului de putere

Este necesară creșterea factorului de putere al unei instalații electrice, în primul rând, prin funcționarea corectă și rațională a echipamentelor electrice, adică într-un mod natural. Puterea motorului electric trebuie selectată în strictă concordanță cu puterea necesară mecanismului de antrenare, iar motoarele electrice deja instalate, dar încărcate ușor, trebuie înlocuite cu motoare electrice cu o putere corespunzător mai mică.

Cu toate acestea, trebuie luat în considerare faptul că uneori o astfel de înlocuire poate duce la o creștere a pierderilor de energie activă în motorul electric în sine și în rețea, dacă eficiența motorului electric nou instalat se dovedește a fi mai mică decât cea instalată anterior. unu. Prin urmare, fezabilitatea unei astfel de înlocuiri trebuie verificată prin calcul.

În plus, este necesar să se verifice motorul electric de rezervă în funcție de condițiile admise de încălzire și suprasarcină și, uneori, timpul de accelerare. De regulă, motoarele electrice încărcate cu mai puțin de 40% sunt supuse înlocuirii. Când sarcina este mai mare de 70%, înlocuirea devine neprofitabilă.

În toate cazurile posibile, un motor cu cușcă de veveriță ar trebui să fie preferat față de un rotor de fază. Este necesar să se renunțe la utilizarea motoarelor electrice închise dacă, din cauza condițiilor de mediu, este permisă utilizarea motoarelor electrice într-un proiect deschis sau protejat.

Motoarele electrice care antrenează diverse mașini și mecanisme nu funcționează tot timpul la sarcină maximă. De exemplu, atunci când instalați o nouă piesă de prelucrare pe o mașină, motorul electric se oprește uneori cu un cos phi scăzut. Prin urmare, se recomandă deconectarea motorului electric de la rețea pentru timpul inactiv cu o durată a perioadei de interacțiune de 10 secunde sau mai mult (această cerință este, de asemenea, obligatorie pentru a economisi energie electrică activă).

Perioada de interacțiune este timpul petrecut pentru a retrage unealta în poziția inițială, a scoate piesa prelucrată din mașină, a instala o nouă piesă pe mașină și a aduce unealta în poziția de lucru.La mașinile și mecanismele în care perioadele de funcționare alternează cu perioade de interoperabilitate, se recomandă instalarea de limitatoare automate de mers în gol.

De asemenea, se recomandă înlocuirea sau deconectarea temporară a transformatoarelor încărcate în medie mai puțin de 30% din puterea lor nominală.

Reparația de calitate a unui motor electric asincron afectează semnificativ creșterea valorii cos phi. Un motor bine reparat ar trebui să aibă o plăcuță de identificare. Trebuie să monitorizați cu atenție dimensiunea spațiului de aer dintre stator și rotor, să nu permiteți abateri de la normă, să puneți numărul de fire active în caneluri conform calculului. Motoarele recondiționate trebuie testate temeinic, inclusiv verificarea curentului fără sarcină.

În unele cazuri, măsurile de îmbunătățire a factorului de putere naturală nu permit creșterea cos phi la 0,92 — 0,95 în funcție de condițiile procesului tehnologic. În astfel de instalații electrice, metode artificiale sunt utilizate pentru a compensa puterea reactivă - creșterea factorului de putere prin utilizare dispozitive speciale de compensare.

Astfel de dispozitive includ: condensatoare statice, compensatoare sincrone și motoare sincrone supraexcitate. Cu toate acestea, motoarele electrice sincrone și compensatoarele fabricate la putere mare sunt rare în fabrici. Cele mai utilizate pentru a crește factorul de putere sunt condensatoare statice.

Cu o selecție adecvată a capacității condensatoarelor, este posibil să aduceți unghiul de fază între tensiune și curent la orice valoare necesară.Reducerea curentului în rețeaua de alimentare se realizează datorită componentei reactive, care este compensată de curentul capacitiv al băncii de condensatoare.