Косинус фи асинхронного двигателя: Рабочие характеристики асинхронного двигателя – Инструкции по эксплуатации (разное).

Содержание

Рабочие характеристики асинхронного двигателя – Инструкции по эксплуатации (разное).





Рабочие характеристики асинхронного двигателя представляют собой графически выраженные зависимости частоты вращения n2, КПД η, полезного момента (момента на валу) М2, коэффициента мощности cos φ, и тока статора I1 от полезной мощности Р2 при U1 = const f1 = const. 

Скоростная характеристика n2 = f(P2). Частота вращения ротора асинхронного двигателя n2 = n1(1 – s). 

Скольжение s = Pэ2/Pэм, т. е. скольжение асинхронного двигателя, а следовательно, и его частота вращения определяются отношением электрических потерь в роторе к электромагнитной мощности. Пренебрегая электрическими потерями в роторе в режиме холостого хода, можно принять Рэ2 = 0, а поэтому s ≈ 0 и n20 ≈ n1. 

По мере увеличения нагрузки на валу асинхронного двигателя отношение s = Pэ2/Pэм растет, достигая значений 0,01 – 0,08 при номинальной нагрузке. В соответствии с этим зависимость n2 = f(P2) представляет собой кривую, слабо наклоненную к оси абсцисс.

Однако при увеличении активного сопротивления ротора двигателя r2′ угол наклона этой кривой увеличивается. В этом случае изменения частоты асинхронного двигателя n2 при колебаниях нагрузки Р2 возрастают. Объясняется это тем, что с увеличением r2′ возрастают электрические потери в роторе.


Рис. 1. Рабочие характеристики асинхронного двигателя двигателя

Зависимость М2 =f(P2). Зависимость полезного момента на валу асинхронного двигателя М2 от полезной мощности Р2 определяется выражением M2 = Р2/ ω2 = 60 P2/ (2πn2) = 9,55Р2/ n2,

где Р2 — полезная мощность, Вт; ω2 = 2πf 2/ 60 — угловая частота вращения ротора. 

Из этого выражения следует, что если n2 = const, то график М2 =f2(Р2) представляет собой прямую линию. Но в асинхронном двигателе с увеличением нагрузки Р2 частота вращения ротора уменьшается, а поэтому полезный момент на валу М2 с увеличением нагрузки возрастает не сколько быстрее нагрузки, а следовательно, график М2 =f (P2) имеет криволинейный вид.


Рис. 2. Векторная диаграмма асинхронного двигателя при небольшой нагрузке 

Зависимость cos φ1 = f (P2). В связи с тем что ток статора асинхронного двигателя I1 имеет реактивную (индуктивную) составляющую, необходимую для создания магнитного поля в статоре, коэффициент мощности асинхронных двигателей меньше единицы. Наименьшее значение коэффициента мощности соответствует режиму холостого хода. Объясняется это тем, что ток холостого хода электродвигателя I0 при любой нагрузке остается практически неизменным. Поэтому при малых нагрузках двигателя ток статора невелик и в значительной части является реактивным (I1 ≈ I0). В результате сдвиг по фазе тока статора относительно напряжения получается значительным (φ1 ≈ φ0), лишь немногим меньше 90° (рис. 2). 

Коэффициент мощности асинхронных двигателей в режиме холостого хода обычно не превышает 0,2. При увеличении нагрузки на валу двигателя растет активная составляющая тока I1 и коэффициент мощности возрастает, достигая наибольшего значения (0,80 – 0,90) при нагрузке, близкой к номинальной.

Дальнейшее увеличение нагрузки на валу двигателя сопровождается уменьшением cos φ1 что объясняется возрастанием индуктивного сопротивления ротора (x2s) за счет увеличения скольжения, а следовательно, и частоты тока в роторе. 

В целях повышения коэффициента мощности асинхронных двигателей чрезвычайно важно, чтобы двигатель работал всегда или по крайней мере значительную часть времени с нагрузкой, близкой к номинальной. Это можно обеспечить лишь при правильном выборе мощности двигателя. Если же двигатель работает значительную часть времени недогруженным, то для повышения cos φ1, целесообразно подводимое к двигателю напряжение U1 уменьшить. Например, в двигателях, работающих при соединении обмотки статора треугольником, это можно сделать пересоединив обмотки статора в звезду, что вызовет уменьшение фазного напряжения в раз. При этом магнитный поток статора, а следовательно, и намагничивающий ток уменьшаются примерно в раз. Кроме того, активная составляющая тока статора несколько увеличивается.

Все это способствует повышению коэффициента мощности двигателя. 

На рис. 3 представлены графики зависимости cos φ1, асинхронного двигателя от нагрузки при соединении обмоток статора звездой (кривая 1) и треугольником (кривая 2).


Рис. 3. Зависимость cos φ1,от нагрузки при соединении обмотки статора двигателя звездой (1) и треугольником (2)




асинхронный двигатель

Всего комментариев: 0


Электроэнергия | Центр энергоэффективности Министерства образования и науки РФ

Установка частотного регулируемого привода для насосов систем ГВС

 

Применение регулируемого электропривода обеспечивает энергосбережение и позволяет получать новые качества систем и объектов. Значительная экономия электроэнергии обеспечивается за счет регулирования какого-либо технологического параметра. Если это транспортер или конвейер, то можно регулировать скорость его движения.

Если это насос или вентилятор – можно поддерживать давление или регулировать производительность. Если это станок, то можно плавно регулировать скорость подачи или главного движения.

Особый экономический эффект от использования преобразователей частоты дает применение частотного регулирования на объектах, обеспечивающих транспортировку жидкостей. До сих пор самым распространённым способом регулирования производительности таких объектов является использование задвижек или регулирующих клапанов, но сегодня доступным становится частотное регулирование асинхронного двигателя, приводящего в движение, например, рабочее колесо насосного агрегата или вентилятора.

 

Компенсация реактивной мощности

 

Физика процесса и практика применения установок компенсации реактивной мощности

 

Чтобы разобраться с понятием реактивной мощности, вспомним сначала, что такое электрическая мощность.  Электрическая мощность – это физическая величина, характеризующая скорость генерации, передачи или потребления электрической энергии в единицу времени.

Чем больше мощность, тем большую работу может совершить электроустановка в единицу времени. Измеряется мощность в ваттах (произведение Вольт х Ампер). Мгновенная мощность – это произведение мгновенных значений напряжения и силы тока на каком-то участке электрической цепи.

 

Физика процесса

 

В цепях постоянного тока значение мгновенной и средней мощности за какой-то промежуток времени совпадают, а понятие реактивной мощности отсутствует. В цепях переменного тока так происходит только в том случае, если нагрузка чисто активная. Это, например, электронагреватель или лампа накаливания. При такой нагрузке в цепи переменного тока фаза напряжения и фаза тока совпадают и вся мощность передается в нагрузку.

Если нагрузка индуктивная (трансформаторы, электродвигатели), то ток отстает по фазе от напряжения, если нагрузка емкостная (различные электронные устройства), то ток по фазе опережает напряжение. Поскольку ток и напряжение не совпадают по фазе (реактивная нагрузка), то в нагрузку (потребителю) передается только часть мощности (полной мощности), которая могла бы быть передана в нагрузку, если бы сдвиг фаз был равен нулю (активная нагрузка).

 

Активная и реактивная мощности

 

Часть полной мощности, которую удалось передать в нагрузку за период переменного тока, называется активной мощностью. Она равна произведению действующих значений тока и напряжения на косинус угла сдвига фаз между ними (cos φ ).

Мощность, которая не была передана в нагрузку, а привела к потерям на нагрев и излучение, называется реактивной мощностью. Она равна произведению действующих значений тока и напряжения на синус угла сдвига фаз между ними (sin φ).

Таким образом, реактивная мощность является величиной характеризующей нагрузку. Она измеряется в вольт амперах реактивных (вар, var). На практике чаще встречается понятие косинус фи, как величины характеризующей качество электроустановке с точки зрения экономии электроэнергии. Действительно, чем выше cos φ , тем больше энергии, подаваемой от источника, попадает в нагрузку. Значит можно использовать менее мощный источник и меньше энергии пропадает зря.

Способы компенсации реактивной мощности

Из сказанного выше вытекает, если нагрузка индуктивная, то следует компенсировать ее с помощью емкостей (конденсаторов) и наоборот емкостную нагрузку компенсируют с помощью индуктивностей (дросселей и реакторов). Это помогает увеличить косинус фи (cos φ) до приемлемых значений 0.7-0.9. Этот процесс называется компенсацией реактивной мощности.

Экономический эффект от компенсации реактивной мощности

Экономический эффект от внедрения установок компенсации реактивной мощности может быть очень большим. По статистике он составляет от 12 до 50% от оплаты электроэнергии в различных регионах России. Установка компенсации реактивной мощности окупается не более чем за год.

Выводы

Итак, установки по компенсации реактивной мощности приносят ощутимые финансовые выгоды. Они также позволяют дольше сохранять оборудование в рабочем состоянии.

Вот несколько причин, по которым это происходит.

  • Уменьшение нагрузки на силовые трансформаторы, увеличение в связи с этим срока их службы.
  • Уменьшение нагрузки на провода и кабели, возможность использования кабелей меньшего сечения.
  • Улучшение качества электроэнергии у электроприемников.
  • Ликвидация возможности штрафов за снижение cos φ.
  • Уменьшение уровня высших гармоник в сети.
  • Снижение уровня потребления электроэнергии.

 

Определение КПД электродвигателя и его мощности

КПД и мощность электродвигателя

КПД и мощность – это то, на что в первую очередь стоит обратить внимание при выборе асинхронного электродвигателя АИР. Суть работы любого эл двигателя заключается в том, что электрическая энергия, с сопутствующими преобразованию потерями, превращается в механическую. Чем меньше потери при протекании данного процесса, тем выше его КПД и тем эффективнее эл двигатель.
Но, при всей важности коэффициента полезного действия, не стоит забывать о мощности мотора. Ведь даже при чрезвычайно высоком КПД и выдаваемой им мощности может быть недостаточно для решения необходимых вам задач. Поэтому при покупке очень важно знать не только, чему равен КПД электродвигателя, но и какую полезную мощность он сможет выдать на своем валу. Оба эти значения должны быть указаны производителем. Порой бывает и такое, что нет доступа к паспорту мотора (например, если вы покупаете его “с рук”, что крайне не рекомендуется делать) и приходится самостоятельно вычислять столь важные параметры.
Для начала стоит определить: что такое коэффициент полезного действия, или попросту КПД. И так, это отношение полезной работы к затраченной энергии.

Определение КПД электродвигателя

Получается, для того чтобы определить этот параметр необходимо сравнить выдаваемую им энергию с энергией, необходимой ему чтобы функционировать. Вычисляется КПД с помощью выражения:

η=P2/P1
где η – КПД

P2- полезная механическая мощность электромотора, Вт
P1- потребляемая двигателем электрическая мощность, Вт;


Коэффициент полезного действия это величина, находящаяся в диапазоне от 0 до 1, чем ближе ее значение к единице, тем лучше. Соответственно, если КПД имеет значение 0,95 – это показывает, что 95 процентов электрической энергии будут преобразованы им в механическую и лишь 5 процентов составят потери. Стоит отметить, что КПД не является постоянной величиной, он может меняться в зависимости от нагрузки, а своего максимума он достигает при нагрузках в районе 80 процентов от номинальной мощности, то есть от той, которую заявил производитель мотора. Современные асинхронные электродвигатели имеют номинальный КПД (заявленные производителем) 0,75 – 0,95.
Потери при работе двигателя в основном обусловлены нагревом мотора (часть потребляемой энергии выделяется в виде тепловой энергии), реактивными токами, трением подшипников и другими негативными факторами.
Под мощностью мотора понимают механическую мощь, которую он выдает на своем валу. В целом же мощность – это параметр, который  показывает, какую работу совершает механизм за определенную единицу времени.

КПД электродвигателя это очень важный параметр определяющий, прежде всего эффективность использования энергоресурсов предприятия. Как известно КПД электродвигателя значительно снижается после его ремонта, об этом мы писали в этой статье. При  уменьшении коэффициента полезного действия будут соответственно увеличены потери электроэнергии. В последнее время набирают популярность энергоэффективные электродвигатели разных производителей, в России популярны моторы производства ОАО «Владимирский электромоторный завод». Любые асинхронные электродвигатели представлены в каталоге продукции. Дополнительную полезную информацию Вы можете посмотреть в каталоге статей.


 Электродвигатель АИР характеристики
Тип двигателя  Р, кВт Номинальная частота вращения, об/мин кпд,* COS ф 1п/1н Мп/Мн Мmах/Мн 1н, А Масса, кг
Купить АИР56А2 0,18 2840 68,0 0,78 5,0 2,2 2,2 0,52 3,4
Купить АИР56В2 0,25 2840 68,0 0,698 5,0 2,2 2,2 0,52 3,9
Купить АИР56А4 0,12 1390 63,0 0,66 5,0 2,1 2,2 0,44 3,4
Купить АИР56В4 0,18 1390 64,0 0,68 5,0 2,1 2,2 0,65 3,9
Купить АИР63А2 0,37 2840 72,0 0,86 5,0 2,2 2,2 0,91 4,7
Купить АИР63В2 0,55 2840 75,0 0,85 5,0 2,2 2,3 1,31 5,5
Купить АИР63А4 0,25 1390 68,0 0,67 5,0 2,1 2,2 0,83 4,7
Купить АИР63В4 0,37 1390 68,0 0,7 5,0 2,1 2,2 1,18 5,6
Купить АИР63А6 0,18 880 56,0 0,62 4,0 1,9 2 0,79 4,6
Купить АИР63В6 0,25 880 59,0 0,62 4,0 1,9 2 1,04 5,4
Купить АИР71А2 0,75 2840 75,0 0,83 6,1 2,2 2,3 1,77 8,7
Купить АИР71В2 1,1 2840 76,2 0,84 6,9 2,2 2,3 2,6 10,5
Купить АИР71А4 0,55 1390 71,0 0,75 5,2 2,4 2,3 1,57 8,4
Купить АИР71В4 0,75 1390 73,0 0,76 6,0 2,3 2,3 2,05 10
Купить АИР71А6 0,37 880 62,0 0,70 4,7 1,9 2,0 1,3 8,4
Купить АИР71В6 0,55 880 65,0 0,72 4,7 1,9 2,1 1,8 10
Купить АИР71А8 0,25 645 54,0 0,61 4,7  1,8 1,9 1,1 9
Купить АИР71В8 0,25 645 54,0 0,61 4,7  1,8 1,9 1,1 9
Купить АИР80А2 1,5 2850 78,5 0,84 7,0 2,2 2,3 3,46 13
Купить АИР80А2ЖУ2 1,5 2850 78,5 0,84 7,0 2,2 2,3 3,46 13
Купить АИР80В2 2,2 2855 81,0 0,85 7,0 2,2 2,3 4,85 15
Купить АИР80В2ЖУ2 2,2 2855 81,0 0,85 7,0 2,2 2,3 4,85 15
Купить АИР80А4 1,1 1390 76,2 0,77 6,0 2,3 2,3 2,85 14
Купить АИР80В4 1,5 1400 78,5 0,78 6,0 2,3 2,3 3,72 16
Купить АИР80А6 0,75 905 69,0 0,72 5,3 2,0 2,1 2,3 14
Купить АИР80В6 1,1 905 72,0 0,73 5,5 2,0 2,1 3,2 16
Купить АИР80А8 0,37 675 62,0 0,61 4,0 1,8 1,9 1,49 15
Купить АИР80В8 0,55 680 63,0 0,61 4,0 1,8 2,0 2,17 18
Купить АИР90L2 3,0 2860 82,6 0,87 7,5 2,2 2,3 6,34 17
Купить АИР90L2ЖУ2 3,0 2860 82,6 0,87 7,5 2,2 2,3 6,34 17
Купить АИР90L4 2,2 1410 80,0 0,81 7,0 2,3 2,3 5,1 17
Купить АИР90L6 1,5 920 76,0 0,75 5,5 2,0 2,1 4,0 18
Купить АИР90LA8 0,75 680 70,0 0,67 4,0 1,8 2,0 2,43 23
Купить АИР90LB8 1,1 680 72,0 0,69 5,0 1,8 2,0 3,36 28
Купить АИР100S2 4,0 2880 84,2 0,88 7,5 2,2 2,3 8,2 20,5
Купить АИР100S2ЖУ2 4,0 2880 84,2 0,88 7,5 2,2 2,3 8,2 20,5
Купить АИР100L2 5,5 2900 85,7 0,88 7,5 2,2 2,3 11,1 28
Купить АИР100L2ЖУ2 5,5 2900 85,7 0,88 7,5 2,2 2,3 11,1 28
Купить АИР100S4 3,0 1410 82,6 0,82 7,0 2,3 2,3 6,8 21
Купить АИР100L4 4,0 1435 84,2 0,82 7,0 2,3 2,3 8,8 37
Купить АИР100L6 2,2 935 79,0 0,76 6,5 2,0 2,1 5,6 33,5
Купить АИР100L8 1,5 690 74,0 0,70 5,0 1,8 2,0 4,4 33,5
Купить АИР112M2 7,5 2895 87,0 0,88 7,5 2,2 2,3 14,9 49
Купить АИР112М2ЖУ2 7,5 2895 87,0 0,88 7,5 2,2 2,3 14,9 49
Купить АИР112М4 5,5 1440 85,7 0,83 7,0 2,3 2,3 11,7 45
Купить АИР112MA6 3,0 960 81,0 0,73 6,5 2,1 2,1 7,4 41
Купить АИР112MB6 4,0 860 82,0 0,76 6,5 2,1 2,1 9,75 50
Купить АИР112MA8 2,2 710 79,0 0,71 6,0 1,8 2,0 6,0 46
Купить АИР112MB8 3,0 710 80,0 0,73 6,0 1,8 2,0 7,8 53
Купить АИР132M2 11 2900 88,4 0,89 7,5 2,2 2,3 21,2 54
Купить АИР132М2ЖУ2 11 2900 88,4 0,89 7,5 2,2 2,3 21,2 54
Купить АИР132S4 7,5 1460 87,0 0,84 7,0 2,3 2,3 15,6 52
Купить АИР132M4 11 1450 88,4 0,84 7,0 2,2 2,3 22,5 60
Купить АИР132S6 5,5 960 84,0 0,77 6,5 2,1 2,1 12,9 56
Купить АИР132M6 7,5 970 86,0 0,77 6,5 2,0 2,1 17,2 61
Купить АИР132S8 4,0 720 81,0 0,73 6,0 1,9 2,0 10,3 70
Купить АИР132M8 5,5 720 83,0 0,74 6,0 1,9 2,0 13,6 86
Купить АИР160S2 15 2930 89,4 0,89 7,5 2,2 2,3 28,6 116
Купить АИР160S2ЖУ2 15 2930 89,4 0,89 7,5 2,2 2,3 28,6 116
Купить АИР160M2 18,5 2930 90,0 0,90 7,5 2,0 2,3 34,7 130
Купить АИР160М2ЖУ2 18,5 2930 90,0 0,90 7,5 2,0 2,3 34,7 130
Купить АИР160S4 15 1460 89,4 0,85 7,5 2,2 2,3 30,0 125
Купить АИР160S4ЖУ2 15 1460 89,4 0,85 7,5 2,2 2,3 30,0 125
Купить АИР160M4 18,5 1470 90,0 0,86 7,5 2,2 2,3 36,3 142
Купить АИР160S6 11 970 87,5 0,78 6,5 2,0 2,1 24,5 125
Купить АИР160M6 15 970 89,0 0,81 7,0 2,0 2,1 31,6 155
Купить АИР160S8 7,5 720 85,5 0,75 6,0 1,9 2,0 17,8 125
Купить АИР160M8 11 730 87,5 0,75 6,5 2,0 2,0 25,5 150
Купить АИР180S2 22 2940 90,5 0,90 7,5 2,0 2,3 41,0 150
Купить АИР180S2ЖУ2 22 2940 90,5 0,90 7,5 2,0 2,3 41,0 150
Купить АИР180M2 30 2950 91,4 0,90 7,5 2,0 2,3 55,4 170
Купить АИР180М2ЖУ2 30 2950 91,4 0,90 7,5 2,0 2,3 55,4 170
Купить АИР180S4 22 1470 90,5 0,86 7,5 2,2 2,3 43,2 160
Купить АИР180S4ЖУ2 22 1470 90,5 0,86 7,5 2,2 2,3 43,2 160
Купить АИР180M4 30 1470 91,4 0,86 7,2 2,2 2,3 57,6 190
Купить АИР180М4ЖУ2 30 1470 91,4 0,86 7,2 2,2 2,3 57,6 190
Купить АИР180M6 18,5 980 90,0 0,81 7,0 2,1 2,1 38,6 160
Купить АИР180M8 15 730 88,0 0,76 6,6 2,0 2,0 34,1 172
Купить АИР200M2 37 2950 92,0 0,88 7,5 2,0 2,3 67,9 230
Купить АИР200М2ЖУ2 37 2950 92,0 0,88 7,5 2,0 2,3 67,9 230
Купить АИР200L2 45 2960 92,5 0,90 7,5 2,0 2,3 82,1 255
Купить АИР200L2ЖУ2 45 2960 92,5 0,90 7,5 2,0 2,3 82,1 255
Купить АИР200M4 37 1475 92,0 0,87 7,2 2,2 2,3 70,2 230
Купить АИР200L4 45 1475 92,5 0,87 7,2 2,2 2,3 84,9 260
Купить АИР200M6 22 980 90,0 0,83 7,0 2,0 2,1 44,7 195
Купить АИР200L6 30 980 91,5 0,84 7,0 2,0 2,1 59,3 225
Купить АИР200M8 18,5 730 90,0 0,76 6,6 1,9 2,0 41,1 210
Купить АИР200L8 22 730 90,5 0,78 6,6 1,9 2,0 48,9 225
Купить АИР225M2 55 2970 93,0 0,90 7,5 2,0 2,3 100 320
Купить АИР225M4 55 1480 93,0 0,87 7,2 2,2 2,3 103 325
Купить АИР225M6 37 980 92,0 0,86 7,0 2,1 2,1 71,0 360
Купить АИР225M8 30 735 91,0 0,79 6,5 1,9 2,0 63 360
Купить АИР250S2 75 2975 93,6 0,90 7,0 2,0 2,3 135 450
Купить АИР250M2 90 2975 93,9 0,91 7,1 2,0 2,3 160 530
Купить АИР250S4 75 1480 93,6 0,88 6,8 2,2 2,3 138,3 450
Купить АИР250M4 90 1480 93,9 0,88 6,8 2,2 2,3 165,5 495
Купить АИР250S6 45 980 92,5 0,86 7,0 2,1 2,0 86,0 465
Купить АИР250M6 55 980 92,8 0,86 7,0 2,1 2,0 104 520
Купить АИР250S8 37 740 91,5 0,79 6,6 1,9 2,0 78 465
Купить АИР250M8 45 740 92,0 0,79 6,6 1,9 2,0 94 520
Купить АИР280S2 110 2975 94,0 0,91 7,1 1,8 2,2 195 650
Купить АИР280M2 132 2975 94,5 0,91 7,1 1,8 2,2 233 700
Купить АИР280S4 110 1480 94,5 0,88 6,9 2,1 2,2 201 650
Купить АИР280M4 132 1480 94,8 0,88 6,9 2,1 2,2 240 700
Купить АИР280S6 75 985 93,5 0,86 6,7 2,0 2,0 142 690
Купить АИР280M6 90 985 93,8 0,86 6,7 2,0 2,0 169 800
Купить АИР280S8 55 740 92,8 0,81 6,6 1,8 2,0 111 690
Купить АИР280M8 75 740 93,5 0,81 6,2 1,8 2,0 150 800
Купить АИР315S2 160 2975 94,6 0,92 7,1 1,8 2,2 279 1170
Купить АИР315M2 200 2975 94,8 0,92 7,1 1,8 2,2 248 1460
Купить АИР315МВ2 250 2975 94,8 0,92 7,1 1,8 2,2 248 1460
Купить АИР315S4 160 1480 94,9 0,89 6,9 2,1 2,2 288 1000
Купить АИР315M4 200 1480 94,9 0,89 6,9 2,1 2,2 360 1200
Купить АИР315S6 110 985 94,0 0,86 6,7 2,0 2,0 207 880
Купить АИР315М(А)6 132 985 94,2 0,87 6,7 2,0 2,0 245 1050
Купить АИР315MВ6 160 985 94,2 0,87 6,7 2,0 2,0 300 1200
Купить АИР315S8 90 740 93,8 0,82 6,4 1,8 2,0 178 880
Купить АИР315М(А)8 110 740 94,0 0,82 6,4 1,8 2,0 217 1050
Купить АИР315MВ8 132 740 94,0 0,82 6,4 1,8 2,0 260 1200
Купить АИР355S2 250 2980 95,5 0,92 6,5 1. 6 2,3 432,3 1700
Купить АИР355M2 315 2980 95,6 0,92 7,1 1,6 2,2 544 1790
Купить АИР355S4 250 1490 95,6 0,90 6,2 1,9 2,9 441 1700
Купить АИР355M4 315 1480 95,6 0,90 6,9 2,1 2,2 556 1860
Купить АИР355MА6 200 990 94,5 0,88 6,7 1,9 2,0 292 1550
Купить АИР355S6 160 990 95,1 0,88 6,3 1,6 2,8 291 1550
Купить АИР355МВ6 250 990 94,9 0,88 6,7 1,9 2,0 454,8 1934
Купить АИР355L6 315 990 94,5 0,88 6,7 1,9 2,0 457 1700
Купить АИР355S8 132 740 94,3 0,82 6,4 1,9 2,7 259,4 1800
Купить АИР355MА8 160 740 93,7 0,82 6,4 1,8 2,0 261 2000
Купить АИР355MВ8 200 740 94,2 0,82 6,4 1,8 2,0 315 2150
Купить АИР355L8 132 740 94,5 0,82 6,4 1,8 2,0 387 2250

Коэффициент мощности, формула и примеры

Определение и формула коэффициента мощности

Средняя мощность переменного электрического тока , выражаемая через действующие значения силы тока (I) и напряжение (U) равна:

   

где — действующее (эффективное) значение силы тока, — амплитуда силы тока, — действующее (эффективное) значение напряжения, — амплитуда напряжения.

Коэффициент мощности используют для характеристики потребителя переменного тока как реактивную составляющую нагрузки. Величина этого коэффициента отражает сдвиг фазы () переменного тока, который течет через нагрузку, по отношению к приложенному к нагрузке напряжению. Из выражения (1) видно, что по величине коэффициент мощности равен косинусу от этого сдвига. Если сила тока отстает от напряжения, то сдвиг фаз считают большим нуля, если обгоняет, то

Практическое значение коэффициента мощности

На практике коэффициент мощности стараются сделать максимально большим. Так как при малом для выделения в цепи необходимой мощности надо пропускать ток большой силы, а это приводит к большим потерям в подводящих проводах (см. закон Джоуля — Ленца).

Коэффициент мощности учитывают при проектировании электрических сетей. Если коэффициент мощности является низким, это приводит к росту части потерь электрической энергии в общей сумме потерь. Для увеличения данного коэффициента применяют компенсирующие устройства.

Ошибки при расчетах коэффициента мощности ведут к повышенному потреблению электрической энергии и уменьшению коэффициента полезного действия оборудования.

Коэффициент мощности измеряют фазометром.

Способы расчета коэффициента мощности

Коэффициент мощности рассчитывают как отношение активной мощности (P) к полной мощности (S)

   

где — реактивная мощность.

Коэффициент мощности для трехфазного асинхронного двигателя вычисляют при помощи формулы:

   

Коэффициент мощности можно определить, используя, например треугольник сопротивлений (рис.1а) или треугольник мощностей (рис.1b).

Треугольники на рис. 1(a и b) подобны, так как из стороны пропорциональны.

Единицы измерения

Коэффициент мощности — безразмерная физическая величина.

Примеры решения задач

Расчет реактивной мощности КРМ

Спасибо за интерес, проявленный к нашей Компании

Расчет реактивной мощности КРМ

Отправить другу


НЕОБХОДИМА КОНСУЛЬТАЦИЯ?


Теория расчета реактивной мощности КРМ

Q = Pa· ( tgφ1-tgφ2)-  реактивная мощность установки КРМ (кВАр)

Q = Pa · K

Pa -активная мощность (кВт)

K- коэффициент из таблицы

Pa= S· cosφ

S -полная мощность(кВА)

cos φ – коэффициент мощности

tg(φ12) согласуются со значениями cos φ в таблице.  

Таблица определения реактивной мощности конденсаторной установки  – КРМ (кВАр), необходимой для достижения заданного cos(φ).

Текущий (действующий) Требуемый (достижимый) cos (φ)
tan (φ) cos (φ) 0.80 0.82 0.85 0.88 0.90 0.92 0. 94 0.96 0.98 1.00
Коэффициент K
3.18 0.30 2.43 2.48 2.56 2.64 2.70 2.75 2.82 2.89 2. 98 3.18
2.96 0.32 2.21 2.26 2.34 2.42 2.48 2.53 2.60 2.67 2.76 2.96
2.77 0. 34 2.02 2.07 2.15 2.23 2.28 2.34 2.41 2.48 2.56 2.77
2.59 0.36 1.84 1.89 1. 97 2.05 2.10 2.17 2.23 2.30 2.39 2.59
2.43 0.38 1.68 1.73 1.81 1.89 1.95 2. 01 2.07 2.14 2.23 2.43
2.29 0.40 1.54 1.59 1.67 1.75 1.81 1.87 1.93 2.00 2. 09 2.29
2.16 0.42 1.41 1.46 1.54 1.62 1.68 1.73 1.80 1.87 1.96 2.16
2.04 0. 44 1.29 1.34 1.42 1.50 1.56 1.61 1.68 1.75 1.84 2.04
1.93 0.46 1.18 1.23 1. 31 1.39 1.45 1.50 1.57 1.64 1.73 1.93
1.83 0.48 1.08 1.13 1.21 1.29 1.34 1. 40 1.47 1.54 1.62 1.83
1.73 0.50 0.98 1.03 1.11 1.19 1.25 1.31 1.37 1.45 1. 63 1.73
1.64 0.52 0.89 0.94 1.02 1.10 1.16 1.22 1.28 1.35 1.44 1.64
1.56 0. 54 0.81 0.86 0.94 1.02 1.07 1.13 1.20 1.27 1.36 1.56
1.48 0.56 0.73 0.78 0. 86 0.94 1.00 1.05 1.12 1.19 1.28 1.48
1.40 0.58 0.65 0.70 0.78 0.86 0.92 0. 98 1.04 1.11 1.20 1.40
1.33 0.60 0.58 0.63 0.71 0.79 0.85 0.91 0.97 1.04 1. 13 1.33
1.30 0.61 0.55 0.60 0.68 0.76 0.81 0.87 0.94 1.01 1.10 1.30
1.27 0. 62 0.52 0.57 0.65 0.73 0.78 0.84 0.91 0.99 1.06 1.27
1.23 0.63 0.48 0.53 0. 61 0.69 0.75 0.81 0.87 0.94 1.03 1.23
1.20 0.64 0.45 0.50 0.58 0.66 0.72 0. 77 0.84 0.91 1.00 1.20
1.17 0.65 0.42 0.47 0.55 0.63 0.68 0.74 0.81 0.88 0. 97 1.17
1.14 0.66 0.39 0.44 0.52 0.60 0.65 0.71 0.78 0.85 0.94 1.14
1.11 0. 67 0.36 0.41 0.49 0.57 0.63 0.68 0.75 0.82 0.90 1.11
1.08 0.68 0.33 0.38 0. 46 0.54 0.59 0.65 0.72 0.79 0.88 1.08
1.05 0.69 0.30 0.35 0.43 0.51 0.56 0. 62 0.69 0.76 0.85 1.05
1.02 0.70 0.27 0.32 0.40 0.48 0.54 0.59 0.66 0.73 0. 82 1.02
0.99 0.71 0.24 0.29 0.37 0.45 0.51 0.57 0.63 0.70 0.79 0.99
0.96 0. 72 0.21 0.26 0.34 0.42 0.48 0.54 0.60 0.67 0.76 0.96
0.94 0.73 0.19 0.24 0. 32 0.40 0.45 0.51 0.58 0.65 0.73 0.94
0.91 0.74 0.16 0.21 0.29 0.37 0.42 0. 48 0.55 0.62 0.71 0.91
0.88 0.75 0.13 0.18 0.26 0.34 0.40 0.46 0.52 0.59 0. 68 0.88
0.86 0.76 0.11 0.16 0.24 0.32 0.37 0.43 0.50 0.57 0.65 0.86
0.83 0. 77 0.08 0.13 0.21 0.29 0.34 0.40 0.47 0.54 0.63 0.83
0.80 0.78 0.05 0.10 0. 18 0.26 0.32 0.38 0.44 0.51 0.60 0.80
0.78 0.79 0.03 0.08 0.16 0.24 0.29 0. 35 0.42 0.49 0.57 0.78
0.75 0.80   0.05 0.13 0.21 0.27 0.32 0.39 0.46 0. 55 0.75
0.72 0.81     0.10 0.18 0.24 0.30 0.36 0.43 0.52 0.72
0.70 0. 82     0.08 0.16 0.21 0.27 0.34 0.41 0.49 0.70
0.67 0.83     0.05 0. 13 0.19 0.25 0.31 0.38 0.47 0.67
0.65 0.84     0.03 0.11 0.16 0.22 0. 29 0.36 0.44 0.65
0.62 0.85       0.08 0.14 0.19 0.26 0.33 0.42 0. 62
0.59 0.86       0.05 0.11 0.17 0.23 0.30 0.39 0.59
0.57 0.87         0. 08 0.14 0.21 0.28 0.36 0.57
0.54 0.88         0.06 0.11 0.18 0.25 0. 34 0.54
0.51 0.89         0.03 0.09 0.15 0.22 0.31 0.51
0.48 0. 90           0.06 0.12 0.19 0.28 0.48
0.46 0.91           0. 03 0.10 0.17 0.25 0.46
0.43 0.92             0.07 0.14 0.22 0. 43
0.40 0.93             0.04 0.11 0.19 0.40
0.36 0.94               0. 07 0.16 0.36
0.33 0.95                 0.13 0.33

Пример:

Активная мощность двигателя : P=100 кВт

Действующий cos φ = 0. 61 

Требуемый cos φ = 0.96

Коэффициент K из таблицы = 1.01

Необходимая реактивная мощности КРМ (кВАр):

Q = 100 · 1.01=101 кВАр

НЕОБХОДИМА КОНСУЛЬТАЦИЯ?


Возврат к списку

HydroMuseum – Асинхронный трехфазный электродвигатель

Асинхронный трехфазный электродвигатель

Асинхронный трехфазный электродвигатель электродвигатель, который конструктивно предназначен для питания от трехфазной сети переменного тока. Представляет собой машину переменного тока, состоящую из статора с тремя обмотками, магнитные поля которых сдвинуты в пространстве на 120° и при подаче трехфазного напряжения образуют вращающееся магнитное поле в магнитной цепи машины; и из ротора различной конструкции вращающегося строго со скоростью поля статора или несколько медленнее его. 

Принцип работы трехфазного двигателя был разработан Доливо-Добровольским.

Режимы работы

Асинхронный двигатель, согласно принципу обратимости электрических машин, может работать как в двигательном, так и в генераторном режимах. Для работы асинхронного двигателя в любом режиме требуется источник реактивной мощности.

В двигательном режиме при подключении двигателя к трехфазной сети переменного тока в обмотке статора образуется вращающееся магнитное поле, под действием которого в короткозамкнутой обмотке ротора наводятся токи, образующие электромагнитный момент вращения, стремящийся провернуть ротор вокруг его оси. Ротор преодолевает момент нагрузки на валу и начинает вращаться, достигая подсинхронной скорости (она же и будет номинальной с учетом момента нагрузки на валу двигателя).

В генераторном режиме при наличии источника реактивной мощности, создающего поток возбуждения, асинхронная машина способна генерировать активную мощность.

Режимы работы (подробно)

Пуск вектор результирующего магнитное поле статора равномерно вращается с частотой питающей сети, деленной на количество отдельных обмоток каждой фазы (в простейшем случае по одной). Таким образом, через любое сечение ротора проходит магнитный поток, изменяющийся во времени по синусу. Изменение магнитного потока в роторе порождает в его обмотках ЭДС. Так как обмотки замкнуты накоротко и сделаны из проводника большого сечения («беличье колесо»), ток в обмотках ротора достигает значительных величин и, в свою очередь, создает магнитное поле. Так как ЭДС в обмотках пропорциональна скорости изменения магнитного потока (то есть производной по времени от синусной зависимости косинусу), наведенная ЭДС беличьего колеса и соответственно результирующее магнитное поле (вектор) ротора на 90° «опережает» вектора статора (если смотреть на направления векторов и направление их вращения). Взаимодействие магнитных полей создает вращающий момент ротора.

Электроэнергия, подводимая к электродвигателю в режиме пуска и полного торможения, тратится на перемагничивание ротора и статора, а также на активное сопротивление току в обмотке ротора. (Эквивалентно работе понижающего трансформатора с коротким замыканием вторичной обмотки. )

Холостой ход после начала движения, с увеличением оборотов ротора, его скорость относительно вектора магнитного поля статора будет уменьшаться. Соответственно будет уменьшаться и скорость изменения магнитного потока через (любое) сечение ротора, соответственно уменьшится наведенная ЭДС и результирующий магнитный момент ротора. В отсутствие сил сопротивления (идеальный холостой ход) угловая скорость ротора будет равна угловой скорости магнитного поля статора, соответственно разница скоростей, наведенная ЭДС и результирующее магнитное поле ротора будут равны нулю.

Электроэнергия, подводимая к электродвигателю в режиме холостого хода, не потребляется (индуктивная нагрузка). Эквивалентно работе понижающего трансформатора на холостом ходу (или короткозамкнутыми вторичными обмотками, расположенными вдоль сердечника).

Двигательный режим среднее между полным торможением и холостым ходом. Полезная нагрузка и механические потери не позволяют ротору достичь скорости магнитного поля статора, возникающее их относительное скольжение наводит некоторую ЭДС и соответствующее магнитное поле ротора, которое своим взаимодействием с полем статора компенсирует тормозной момент на валу.

Механическая характеристика асинхронного двигателя является «жесткой», то есть при незначительном уменьшении оборотов крутящий момент двигателя возрастает очень сильно «стремится поддерживать номинальные обороты». Это хорошее свойство для приводов, требующих поддержания заданной скорости независимо от нагрузки (транспортеры, погрузчики, подъемники, вентиляторы).

Электроэнергия, подводимая к электродвигателю в двигательном режиме, потребляется (частью, обозначаемой «косинус фи») на совершение полезной работы и нагрев двигателя, остальная часть возвращается в сеть как индуктивная нагрузка. «Косинус фи» зависит от нагрузки на двигатель, на холостом ходу он близок к нулю. В характеристике двигателя указывается «косинус фи» для номинальной нагрузки.

Генераторный режим возникает при принудительном увеличении оборотов выше «идеального холостого хода». При наличии источника реактивной мощности, создающего поток возбуждения, магнитное поле ротора наводит ЭДС в обмотках статора, и двигатель превращается в источник активной мощности (электрической).

Способы соединения обмоток

  • Звезда начала всех обмоток соединяются вместе и соединяются с «нулем» подводимого напряжения. Концы обмоток подключаются к фазам трехфазной сети. На схеме изображения обмоток напоминают звезду (катушки по радиусу направлены из центра).
  • Треугольник начало одной обмотки соединяется с концом следующей по кругу. Места соединения обмоток подключаются к фазам трехфазного напряжения. «Нулевого» выхода такая схема не имеет. На схеме обмотки соединены в треугольник.

Схемы не имеют особых преимуществ друг перед другом, однако «звезда» требует большего фазового напряжения, чем «треугольник» (для работы в номинальном режиме). Поэтому в характеристике трехфазного двигателя указывают два номинальных напряжения через дробь (как правило, это 220/380 или 127/220 вольт).

Работающие по схеме «треугольник» двигатели можно соединять в «звезду» на время пуска (для снижения пускового тока) посредством специальных пусковых реле.

Начала и концы обмоток выведены на колодку «два на три» вывода так, что:

  • для соединения в «звезду» требуется соединить весь один ряд из трех выводов это будет центр («ноль»), остальные выводы подключаются к фазам.
  • для соединения в «треугольник» требуется соединить попарно все три ряда по два провода и подключить их к фазам.
Для смены направления вращения трехфазного электродвигателя необходимо поменять местами любые две фазы из трех в месте подключения питания к двигателю.

Трёхфазный двигатель – это… Что такое Трёхфазный двигатель?

Трёхфазный синхронный двигатель

Трёхфазный двигатель — электродвигатель, который конструктивно предназначен для питания от трехфазной сети переменного тока.

Представляет собой машину переменного тока, состоящую из статора с тремя обмотками, магнитные поля которых сдвинуты в пространстве на 120° и при подаче трехфазного напряжения образуют вращающееся магнитное поле в магнитной цепи машины, и из ротора — различной конструкции — вращающегося строго со скоростью поля статора (Синхронный двигатель) или несколько медленнее его (Асинхронный двигатель).

Наибольшее распространение в технике и промышленности получил асинхронный трёхфазный электродвигатель с короткозамкнутой обмоткой ротора, также называемой «беличье колесо». Под выражением «трехфазный двигатель» обычно подразумевается именно этот тип двигателя, и именно он описывается далее в статье.

Принцип работы двух и многофазных двигателей был разработан Николой Теслой и запатентован. Доливо-Добровольский усовершенствовал конструкцию электродвигателя и предложил использовать три фазы вместо двух, используемых Н. Теслой. Усовершенствование основано на том, что сумма двух синусоид равной частоты различающихся по фазе дают в сумме синусоиду, это дает возможность использовать три провода (в четвертом «нулевом» проводе ток близок к нулю) при трех фазной системе против четырех необходимых проводов при двухфазной системе токов. Некоторое время усовершенствование Доливо-Добровольского было ограниченно патентом Н.Теслы, который к тому времени успел его продать Д. Вестингаузу.

Режимы работы

Асинхронный двигатель, согласно принципу обратимости электрических машин, может работать как в двигательном, так и в генераторном режимах. Для работы асинхронного двигателя в любом режиме требуется источник реактивной мощности.

В двигательном режиме при подключении двигателя к трехфазной сети переменного тока в обмотке статора образуется вращающееся магнитное поле, под действием которого в короткозамкнутой обмотке ротора наводятся токи, образующие электромагнитный момент вращения, стремящийся провернуть ротор вокруг его оси. Ротор преодолевает момент нагрузки на валу и начинает вращаться, достигая подсинхронной скорости (она же и будет номинальной с учетом момента нагрузки на валу двигателя).

В генераторном режиме при наличии источника реактивной мощности, создающего поток возбуждения, асинхронная машина способна генерировать активную мощность.

Режимы работы (подробно)

Пуск — вектор результирующего магнитное поля статора равномерно вращается с частотой питающей сети, делённой на количество отдельных обмоток каждой фазы (в простейшем случае — по одной). Таким образом, через любое сечение ротора проходит магнитный поток, изменяющийся во времени по синусу. Изменение магнитного потока в роторе порождает в его обмотках ЭДС. Так как обмотки замкнуты накоротко и сделаны из проводника большого сечения («беличье колесо»), ток в обмотках ротора достигает значительных величин и, в свою очередь, создаёт магнитное поле. Так как ЭДС в обмотках пропорциональна скорости изменения магнитного потока (то есть — производной по времени от синусной зависимости — косинусу), наведённая ЭДС беличьего колеса и соответственно результирующее магнитное поле (вектор) ротора на 90 градусов «опережает» вектора статора (если смотреть на направления векторов и направление их вращения). Взаимодействие магнитных полей создаёт вращающий момент ротора.

Электроэнергия, подводимая к электродвигателю в режиме пуска и полного торможения, тратится на перемагничивание ротора и статора, а также на активное сопротивление току в обмотке ротора. (Эквивалентно работе понижающего трансформатора с коротким замыканием вторичной обмотки).

Холостой ход — после начала движения, с увеличением оборотов ротора, его скорость относительно вектора магнитного поля статора будет уменьшаться. Соответственно будет уменьшаться и скорость изменения магнитного потока через (любое) сечение ротора, соответственно уменьшится наведённая ЭДС и результирующий магнитный момент ротора. В отсутствие сил сопротивления (идеальный холостой ход) угловая скорость ротора будет равна угловой скорости магнитного поля статора, соответственно разница скоростей, наведённая ЭДС и результирующее магнитное поле ротора будут равны нулю.

Электроэнергия, подводимая к электродвигателю в режиме холостого хода, не потребляется (индуктивная нагрузка). Эквивалентно работе понижающего трансформатора на холостом ходу (или короткозамкнутыми вторичными обмотками, расположенными вдоль сердечника)

Двигательный режим — среднее между полным торможением и холостым ходом. Полезная нагрузка и механические потери не позволяют ротору достичь скорости магнитного поля статора, возникающее их относительное скольжение наводит некоторую ЭДС и соответствующее магнитное поле ротора, которое своим взаимодействием с полем статора компенсирует тормозной момент на валу.

Механическая характеристика асинхронного двигателя является «жёсткой», то есть при незначительном уменьшении оборотов крутящий момент двигателя возрастает очень сильно — «стремится поддерживать номинальные обороты». Это хорошее свойство для приводов, требующих поддержания заданной скорости независимо от нагрузки (транспортёры, погрузчики, подъёмники, вентиляторы).

Электроэнергия, подводимая к электродвигателю в двигательном режиме, потребляется (частью, обозначаемой «косинус фи») на совершение полезной работы и нагрев двигателя, остальная часть возвращается в сеть как индуктивная нагрузка. «Косинус фи» зависит от нагрузки на двигатель, на холостом ходу он близок к нулю. В характеристике двигателя указывается «косинус фи» для номинальной нагрузки.

Генераторный режим возникает при принудительном увеличении оборотов выше «идеального холостого хода». При наличии источника реактивной мощности, создающего поток возбуждения, магнитное поле ротора наводит ЭДС в обмотках статора и двигатель превращается в источник активной мощности (электрической).

Способы соединения обмоток

  • Звезда — начала всех обмоток соединяются вместе и соединяются с «нулем» подводимого напряжения. Концы обмоток подключаются к «фазам» трёхфазной сети. На схеме изображения обмоток напоминают звезду (катушки по радиусу направлены из центра).
  • Треугольник — начало одной обмотки соединяется с концом следующей — по кругу. Места соединения обмоток подключаются к «фазам» трёхфазного напряжения. «Нулевого» выхода такая схема не имеет. На схеме обмотки соединены в треугольник.

Схемы не имеют особых преимуществ друг перед другом, однако «звезда» требует большего линейного напряжения, чем «треугольник» (для работы в номинальном режиме). Поэтому в характеристике трёхфазного двигателя указывают два номинальных напряжения через дробь (как правило, это 220/380 или 127/220 вольт).

Работающие по схеме «треугольник» двигатели можно соединять по схеме «звезда» на время пуска (для снижения пускового тока) посредством специальных пусковых реле.

Начала и концы обмоток выведены на колодку «два на три» вывода так, что:

  • для соединения в «звезду» требуется соединить весь один ряд из трёх выводов — это будет центр («ноль»), остальные выводы подключаются к фазам.
  • для соединения в «треугольник» требуется соединить попарно все три ряда по два провода и подключить их к фазам.

Для смены направления вращения трехфазного электродвигателя необходимо поменять местами любые две фазы из трех в месте подключения питания к двигателю.

Работа в однофазной сети

Может работать в однофазной сети с потерей мощности (не нагруженный на номинальную мощность). При этом для запуска необходим механический сдвиг ротора, либо фазосдвигающая цепь, которая обычно строится или из ёмкости или из индуктивности или из трансформатора.

При однофазном запуске на одну из обмоток подаётся напряжение (ток) через ёмкость или индуктивность, которая сдвигает фазу тока:

  • вперёд на 90° — при включении в цепь емкости,
  • назад на 90° — и включении в цепь индуктивности,

(без учёта потерь). После запуска напряжение с фазосдвигающей обмотки снимать нельзя. Снятие с фазосдвигающей обмотки напряжения эквивалентно работе трёхфазного двигателя с обрывом одной из фаз, так же при возрастании, даже не очень значительном, тормозного момента на валу двигатель остановится и сгорит.

В некоторых случаях, при питании от однофазной сети, запуск осуществляется вручную проворотом ротора. После проворота ротора двигатель работает самостоятельно.

Трёхфазный двигатель приспособлен к трёхфазной сети, а к однофазной сети лучше подходит двухфазный двигатель со сдвигом фазы во второй обмотке либо через конденсатор (конденсаторные двигатели), либо через индуктивность.

Работа в случае пропадания одной фазы

Запуск возможен только в случае соединения обмоток «звездой» с подключением нулевого провода (что не является обязательным для работы). Если нагрузка не позволит двигателю запуститься и развить номинальные обороты, то из-за увеличения тока в обмотках и уменьшения охлаждения он выйдет из строя через несколько минут (перегрев, пробой изоляции и короткое замыкание).

Продолжение работы будет при любом типе соединения обмоток, но так как при этом перестаёт поступать примерно половина энергии, то продолжительная работа возможна только при загрузке двигателя значительно менее чем на 50 %. При большей (номинальной) нагрузке увеличение тока в работающих фазах неминуемо вызовет перегрев обмоток с дальнейшим пробоем изоляции и коротким замыканием. Это одна из частых причин преждевременного выхода из строя асинхронных двигателей.

Электрозащита

Для защиты двигателей от пропадания и перекоса (разницы напряжений) фаз питающего напряжения применяют реле контроля фаз, которые в этих случаях полностью отключают питание (с автоматическим или ручным дальнейшим включением). Возможна установка одного реле на группу двигателей.

Более грубой и универсальной защитой, обязательной по правилам эксплуатации и обычно достаточной при правильно подобранных параметрах, является установка трёхфазных автоматических выключателей (по одному на двигатель), которые отключают питание в случае длительного (до нескольких минут) превышения номинального тока по любой из фаз, что является следствием перегрузки двигателя, перекоса или обрыва фаз. {3}} {U \ times \ eta \ times cos \ varphi}}}

где

In = номинальное потребление (в амперах)
Pn = номинальная мощность (в кВт)
U = напряжение между фазами для трехфазных двигателей и напряжение между клеммами для однофазных двигателей (в вольтах) .Однофазный двигатель может быть подключен фаза к нейтрали или фаза к фазе.
η = КПД на единицу, т. е. выходная мощность кВт / потребляемая мощность кВт
cos φ = коэффициент мощности, т. е. потребляемая мощность кВт / потребляемая мощность кВА

Сверхпереходный ток и уставка защиты

  • Пиковое значение сверхпереходного тока может быть очень высоким; типичное значение примерно в 12–15 раз превышает среднеквадратичное значение In. Иногда это значение может достигать 25-кратного В.
  • Автоматические выключатели, контакторы и тепловые реле
  • Schneider Electric рассчитаны на пуск двигателя с очень высоким сверхпереходным током (пиковое значение сверхпереходного режима может до 19 раз превышать среднеквадратичное номинальное значение In).
  • Если во время пуска происходит неожиданное срабатывание защиты от перегрузки по току, это означает, что пусковой ток превышает нормальные пределы. В результате могут быть достигнуты некоторые максимальные выносливости распределительного устройства, может быть сокращен срок службы и даже могут быть разрушены некоторые устройства. Чтобы избежать такой ситуации, необходимо учитывать увеличение размеров распределительного устройства.
  • Распределительные устройства
  • Schneider Electric предназначены для обеспечения защиты пускателей электродвигателей от коротких замыканий. В зависимости от риска в таблицах показано сочетание автоматического выключателя, контактора и теплового реле для получения координации типа 1 или типа 2 (см. главу Характеристики отдельных источников и нагрузок).

Пусковой ток двигателя

Хотя на рынке можно найти высокоэффективные двигатели, на практике их пусковые токи примерно такие же, как у некоторых стандартных двигателей. Использование пускателя треугольником, статического устройства плавного пуска или привода с регулируемой скоростью позволяет уменьшить значение пускового тока (пример: 4 In вместо 7,5 In).

Дополнительную информацию см. также в разделе «Асинхронные двигатели».

Компенсация реактивной мощности (квар), подаваемой на асинхронные двигатели

Обычно по техническим и финансовым причинам выгодно уменьшать ток, подаваемый на асинхронные двигатели.Этого можно добиться, используя конденсаторы, не влияющие на выходную мощность двигателей.

Применение этого принципа к работе асинхронных двигателей обычно называют «улучшением коэффициента мощности» или «коррекцией коэффициента мощности». Как обсуждалось в главе «Коррекция коэффициента мощности», кажущаяся мощность (кВА), подаваемая на асинхронный двигатель, может быть значительно снижена за счет использования параллельно соединенных конденсаторов. Уменьшение входной кВА означает соответствующее уменьшение входного тока (поскольку напряжение остается постоянным). {‘}}}}

где cos φ — коэффициент мощности до компенсации, а cos φ — коэффициент мощности после компенсации, In — первоначальный ток.

На рисунке A4 ниже показаны, в зависимости от номинальной мощности двигателя, стандартные значения тока двигателя для нескольких источников напряжения (IEC 60947-4-1 Приложение G).

Рис. A4 – Номинальная рабочая мощность и ток

кВт л.с. 230В 380 – 415В 400В 440- 480 В 500В 690В
А А А А А А
0.18
0,25
0,37


1,0
1,5
1,9


0,6
0,85
1,1


0,48
0,68
0,88
0,35
0,49
0,64

0,55
1/2

3/4

2,6
1,3

1,8

1,5
1. 1

1.6

1,2

0,87

0,75
1,1
1


3,3
4,7
2,3


1,9
2,7
2.1


1,5
2,2

1,1
1,6


1,5
1-1/2
2


6.3
3.3
4,3


3,6
3,0
3,4


2,9


2.1
2,2

3,0

3
8,5

11,3

6.1
4,9

6,5

4,8
3,9

5,2
2,8

3,8
4

5.5

5
15

20
9,7
9,7
8,5

11,5
7,6
7,6
6,8

9,2
4,9

6,7


7,5
7-1/2
10


27
14,0
18,0


15,5
11,0
14,0


12. 4


8,9
11


15
20
38,0


27,0
34,0
22,0


21,0
27,0
17,6

12,8

15
18,5


25
51
61


44
39
35


34
23
28
17
21
22


30
40
72


51
66
41


40
52
33

24

30
37


50
96
115


83
55
66


65
44
53
32
39

45
55
60


140
169
103


80
97
77


64
78

47
57


75
75
100


230
128
165


132
96
124


106


77
90

110

125
278

340

208
160

195

156
128

156
93

113

132
150

200

400
240

320

230
180

240

184

134
150
160
185



487



280



224

162

200
220
250


609
403


350
302


280

203

250
280
300


748
482


430
361


344

250


300
350
400


560
636


414
474




315

335

450
940



540


515
432

313

355

375

500
1061


786
610


590
488

354

400
425
450


1200



690



552

400

475
500
530



1478



850



680

493
560
600
630


1652

1844


950

1060


760

848
551

615
670
710
750



2070



1190



952

690
800
850
900


2340

2640


1346

1518


1076

1214
780

880
950
1000


2910


1673


1339

970

(PDF) Оценка коэффициента рабочей мощности асинхронного двигателя на основе измеренного тока и данных производителя

8

VII. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для АД рабочий коэффициент мощности является одним из

интересных параметров для мониторинга, который обеспечивает лучшую защиту от недогрузки по сравнению с подходами, основанными на токе двигателя.

Традиционно для оценки коэффициента мощности требуется измерение как напряжения, так и

тока, чтобы применить метод перемещения через ноль

. В этой статье мы представили метод

определения рабочего коэффициента мощности АД с использованием только измеренного тока

и данных производителя, которые обычно доступны

на заводской табличке и/или в техническом описании.Из номинальных условий

(из данных паспортной таблички) оценивается реактивная составляющая тока двигателя

, которая остается постоянной для различных условий нагрузки

в соответствии с принципом АД [1],[2]. Затем, используя

измеренный полный ток двигателя и расчетную постоянную

реактивную часть, можно оценить коэффициент мощности при различных нагрузках.

Экспериментальные результаты показаны с использованием реалистичной тестовой установки. PF

оценивается с использованием предложенного метода, наряду с современным

методом смещения напряжения и тока ZC и методом

мгновенной мощности, измеренным с использованием осциллографа высокого разрешения

и синхронизированных измерений напряжения питания

и ток двигателя.Точность предложенного метода

является многообещающей по сравнению с современными методами

для класса (номинальная мощность, пары полюсов и т. д.) используемого двигателя

. Это обеспечило бы более дешевое решение для защиты от недогрузки

, например, в насосных установках с использованием рабочего коэффициента мощности,

, без использования датчиков напряжения. Рабочий коэффициент мощности

также может использоваться для компенсации коэффициента мощности для улучшения качества электроэнергии.

ACK NO WL EDG MEN TS

Авторы хотели бы поблагодарить анонимных рецензентов

за конструктивный обзор, который помог обновить статью.

ССЫЛКИ

[1] MG Say, Машины переменного тока, John Wiley, New York, 1984.

[2] PS Bimbhra, Electrical Machinery, Khanna Publ., New Delhi, 1997.

[3] A. Гастли, «Идентификация параметров эквивалентной схемы асинхронного двигателя

с использованием однофазного теста», IEEE Trans. Преобразование энергии, т. 1, с. 14, нет.

1, стр. 51–56, 1999.

[4] Д. Финни, Системы привода переменного тока с переменной частотой, Peter Peregrinus

Ltd, Лондон, 1991.

[5] Дж. Педра, «Об определении параметров асинхронного двигателя на основе данных производителя

для программ электромагнитных переходных процессов», IEEE Trans.

Энергетические системы, том. 23, нет. 4, стр. 1709–1718, 2008.

[6] М. Х. Хак, «Определение параметров асинхронного двигателя NEMA Design

по данным производителя», IEEE Trans. Преобразование энергии, т. 1, с. 23,

нет. 4, pp. 997–1004, 2008.

[7] T. Phumiphak, C. Chat-uthai, «Оценка параметров асинхронного двигателя

на основе полевых испытаний в сочетании с генетическим алгоритмом», IEEE Int. конф. Мощность

Сист. Тех. PowerCon, стр. 1199–1203, 2002.

[8] Ф. Феррейра, А. де Алмейда, «Соображения относительно методов оценки нагрузки асинхронного двигателя

», IEEE Int. конф. Electrical Machines, 2008.

[9] P. Pillay, R. Nolan, T. Haque, «Применение генетических алгоритмов к определению параметров двигателя

для расчета переходного крутящего момента», IEEE Trans.

Промышленное применение, том. 33, нет. 5, pp. 1273–1282, 1997.

[10] З.Gmyrek, A. Boglietti, A. Cavagnino, «Оценка потерь в железе

в асинхронных двигателях: метод расчета, результаты и анализ», IEEE

Trans. Промышленная электроника, том. 57, нет. 1, pp. 161–171, 2010.

[11] M. Hilairet, F. Auger, C. Darengosse, «Два эффективных фильтра Калмана

для оценки потока и скорости асинхронных двигателей», IEEE Int. Power

Electronics Specialists Conf., PESC, стр. 891–896, 2000.

[12] ABB, «Руководство по низковольтному двигателю», 2009.

Доступно: http://www.abb.com/motors

[13] ABB, «LV Drives, model ACS800», 2010.

Доступно: http://www.abb.com/drives

[ 14] Agilent, «Технический паспорт осциллографа, модель Infiniium 54832D». Доступно:

http://www.home.agilent.com/agilent/product.jspx?pn=54832D

[15] Tektronix, «Усилитель пробника тока, модель TM503B».

[16] Tektronix, «Высоковольтный зонд, модель P6009».

[17] Т. Ахонен, и др. и др., «Контроль работы насоса с применением преобразователя частоты

», IEEE Symp.Power Electronics SPEEDAM, 2008.

[18] П. Г. Кини, Р. К. Бансал, «Влияние изменений напряжения и нагрузки на

КПД системы двигатель-насос», IEEE Trans. Преобразование энергии,

том. 25, нет. 2, стр. 287–292, 2010.

[19] Д. А. Джарк, Д. П. Коннорс, «Преобразователи частоты и коэффициент мощности

», IEEE Trans. Ind Appl., vol. ИА-21, вып. 4, стр. 771–777, 1985.

[20] Л. Юн Вей, М. Панде, Н. Заргари, В. Бин, «Коэффициент входной мощности

Стратегия управления для мощного асинхронного двигателя с источником тока». Диск

с активным внешним интерфейсом», IEEE Trans.Силовая электроника, том. 25, нет. 2,

, стр. 352–359, 2010.

[21] Л. Юн Вей, М. Панде, Н. Заргари, В. Бин, «Компенсация коэффициента мощности

для PWM CSRCSI-Fed High Power Drive Система, использующая регулировку потока —

ment», IEEE Tr. Силовая электроника, том. 24, нет. 12, pp. 3014–3019, 2009.

[22] A. Cavallini, G. Mazzanti, GC Montanari, C. Romagnoli, «Конструкция

цепей шунтирующих конденсаторов для компенсации коэффициента мощности в электрических

системах, питающих нелинейные нагрузки : вероятностный подход», IEEE Trans.

Применение в промышленности, том. 34, нет. 4, стр. 675–681, 1998.

[23] Д. Шарон, «Определения коэффициента мощности и качество передачи мощности в

несинусоидальных ситуациях», IEEE Trans. Приборы и измерения,

том. 45, нет. 3, pp. 728–733, 1996.

[24] E. Garcia-Canseco, R. Grino, R. Ortega, M. Salichs, AM Stankovic,

«Компенсация коэффициента мощности электрических цепей», IEEE Control Системы

Журнал, том. 27, нет. 2, с.46–59, 2007.

Абхисек Укил (S’05-M’06–SM’10) получил степень бакалавра электротехники

в Университете Джадавпур

, Калькутта, Индия, в 2000 г. и

. Магистр наук степень в области электронных систем и инженерии

управления Univ. Болтона, Болтон, Великобритания

в 2004 году. Он получил докторскую степень. от Тшване

Univ. Технологии, Претория, Южная Африка, 2006 г.

После прихода в компанию в 2006 г. в настоящее время он является главным научным сотрудником группы «Интегрированные сенсорные системы», ABB

Корпоративные исследования, Баден-Деттвиль, Швейцария.

Автор/соавтор более 40 опубликованных

научных работ, в том числе монографии Intelligent Systems and Signal

Processing in Power Engineering (Springer, Heidelberg, 2007), изобретатель/соавтор

6 патентов. Его исследовательские интересы включают обработку сигналов, машинное обучение, энергосистемы и встроенные системы.

Ричард Блох получил диплом инженера-электрика

профессионального колледжа ABB,

Баден, Швейцария, в 1974 году.С 1974 года он разрабатывал измерительные системы для различных внутренних

компаний ABB. После прихода в 1989 году в ABB

Corporate Research, Баден-Деттвиль, Швейцария,

, в настоящее время он является техническим экспертом в группе «Integrated

Sensor Systems». Его текущие исследовательские интересы включают технику измерения, разработку

аналоговых, цифровых и маломощных схем с защитой от ЭМС.

Андреа Анденна (M’02) получила M.наук

степень инженера в области промышленной автоматизации и управления

системы Миланского технического университета

(Миланский политехнический университет), Милан, Италия в 1998 году.

Группа систем корпоративных исследований АББ,

Баден-Детвиль, Швейцария. Группа специализируется на электронике

и обработке сигналов для полевых устройств,

аналитических приборах и датчиках в целом.Он является автором более 20 публикаций и патентов в области промышленной автоматизации и датчиков.

Важность исследований запуска двигателя

Дата публикации: 8 февраля 2021 г. Последнее обновление: 8 февраля 2021 г. Абдур Рехман

Двигатели являются основными нагрузками в системе электроснабжения как на коммерческом, так и на промышленном уровне. Некоторые области применения двигателей включают вентиляторы, транспортные средства, электроинструменты, турбины, воздуходувки, корабли и компрессоры.Наряду с простотой существуют вопросы, которые необходимо решить для обеспечения надежной работы энергосистемы. При запуске двигателя возникают следующие проблемы:

Мы обсудим проблемы, возникающие при запуске двигателя, и связанные с ними сложности. Затем мы обсудим исследования запуска двигателей, их важность и результаты, а также методы смягчения проблем, возникающих из-за методов запуска двигателей.

 

Проблемы со стартером

Сначала следует обсудить проблемы, с которыми мы сталкиваемся при запуске двигателя.

Высокий пусковой ток

Пусковой ток — это максимальный мгновенный ток, потребляемый двигателем в момент его запуска. Чтобы лучше понять, сначала мы должны посмотреть на модель двигателя, которая приведена ниже:

Как видно из модели, двигатель подобен трансформатору с короткозамкнутой вторичной обмоткой.

Статор двигателя ➜ Первичная обмотка трансформатора

Ротор двигателя ➜ Закороченная вторичная обмотка трансформатора

Как и в трансформаторах, в двигателях возникает взаимная индукция.ЭДС, индуцируемая в роторе двигателя, зависит от скольжения ротора. Скольжение — это разница между скоростью вращения ротора и статора, определяемая по формуле:

.

Где,

N S : Скорость вращения статора с магнитным полем

N R : Скорость вращения ротора

Ротор неподвижен при запуске двигателя, поэтому

С Р = 0

Подставив это в вышеприведенное уравнение, мы получим

с = 1

Означает, что скольжение максимальное при пуске двигателя. Мы также знаем, что

E R = sE s

Где,

E R = ЭДС индукции в роторе

E s = Напряжение статора

с = скольжение

Получаем,

Е Р = Е с

Приведенное выше уравнение показывает, что индуцируемая ЭДС максимальна при запуске двигателя. Чтобы обеспечить протекание тока в роторе, будь то индуцированный ток или ток возбуждения, ротор замыкается накоротко.Из-за короткого замыкания ротор имеет минимальное сопротивление, что приводит к высокому значению тока.

Высокое значение тока подразумевает высокий первичный ток из-за сходства двигателя с трансформатором. Это высокое значение тока в первичной обмотке является пусковым током. Пусковой ток может вызвать такие осложнения, как:

    1. Каждое оборудование имеет определенное значение тока, которое оно может выдержать. В случае пускового тока значение тока настолько велико, что это может привести к перегреву и повреждению оборудования.
    2. Точно так же изоляция, присутствующая в системе, также имеет определенное значение стойкости, после которого изоляция выйдет из строя, что приведет к дополнительным осложнениям.

На графике выше мы видим высокий пусковой ток (пусковой ток), который постепенно снижается до номинального значения тока. Но мы можем ограничить пусковой ток, чтобы защитить нашу систему от любых повреждений.

Низкий коэффициент мощности

Во время запуска двигателя должно быть создано магнитное поле.Для этого двигатель потребляет большой ток намагничивания, чтобы преодолеть высокое сопротивление, создаваемое воздухом, присутствующим между статором и ротором. Поскольку ток намагничивания носит индуктивный характер, он вызывает уменьшение коэффициента мощности.

Коэффициент мощности — это мера полезного использования мощности. Низкая мощность указывает на то, что передаваемая мощность не используется должным образом. Это также указывало на большую потерю мощности.

  1. Продолжительное воздействие таких условий также может повредить другое оборудование, присутствующее в системе.Кроме того, потеря мощности может привести к перегреву оборудования, что приведет к его повреждению.
  2. Низкий коэффициент мощности указывает на большой ток, соответствующий уменьшенной передаче мощности.

После создания магнитного поля двигатель начинает работать и потребляет ток нагрузки, который имеет резистивный характер. Это уравновешивает снижение коэффициента мощности и его значение увеличивается. Количественно говоря, пусковой коэффициент мощности двигателя варьируется от 0,3 до 0,5 и увеличивается до единицы по мере того, как двигатель разгоняется и его потребность в кВА снижается.

Падение напряжения

Пусковой ток является причиной падения напряжения при пуске двигателя. По закону Ома

В = ИК

Когда R постоянно, увеличение тока приведет к увеличению напряжения.

В случае энергосистемы высокий пусковой ток вызывает падение напряжения на сопротивлении кабеля и любых других компонентах, находящихся между ними, прежде чем достигнет двигателя. Это вызывает снижение напряжения, которое достигает двигателя, или падение напряжения.

Термин «падение напряжения» указывает на то, что двигатель получает пониженное напряжение во время его запуска. Это переходное состояние напряжения влияет на двигатель, а также на другие нагрузки, присутствующие в системе. Тяжесть этого эффекта зависит от величины и продолжительности провала напряжения.

Степенью этого влияния может быть отказ всей системы. Это связано с тем, что каждая система, как и нагрузка, функционирует в определенном диапазоне напряжения и тока. Если на него подается напряжение ниже или выше диапазона, система будет повреждена.

Как обсуждалось выше, запуск двигателя вызывает много проблем. Эти проблемы нельзя оставлять как есть, и их необходимо решать. Это связано с тем, что повреждение из-за состояния двигателя может быть фатальным для нашей системы.

Важность исследований запуска двигателя

Необходимость избежать проблем, связанных с запуском двигателя, приводит к необходимости процедуры, которая может обнаружить небольшие изменения или признаки, ведущие к осложнениям. Знакомство с ними или поведением нашей системы при столкновении с такими сложностями может помочь нам понять методы предотвращения таких проблем.

Это понимание может помочь нам в восприятии последствий падения напряжения, больших токов, падения напряжения, колебаний напряжения, ложных срабатываний и ряда других вещей, которые вызваны запуском двигателя. Эти знания до начала работы системы могут защитить нашу систему от любого вреда, применяя методы смягчения последствий.

При запуске двигателя необходимо учитывать множество моментов, чтобы обеспечить безопасность системы. Эти соображения снизят риск и проблемы, связанные с запуском двигателя.

Исследование пуска двигателя используется для поиска причины провалов напряжения, а затем предлагает решения, позволяющие избежать падений и пульсаций напряжения наряду с контролируемым протеканием тока.

Наряду с пониманием влияния пуска двигателя на систему, исследования пуска двигателя могут помочь нам следующим образом:

  • Проведение исследований по запуску двигателя может помочь нам в разработке схемы защиты для нашей системы
  • Исследования по запуску двигателя помогают нам прогнозировать неопределенности, которые могут возникнуть в системе при запуске двигателя.

Как выполнить исследования запуска двигателя?

Методология проведения исследований запуска двигателей и принятия решения о том, какие методы смягчения последствий следует использовать, в зависимости от результатов исследований, очень важны.

«Мы в AllumiaX также проводим исследования по запуску двигателя, следуя надлежащим процедурам и в соответствии с некоторыми указанными стандартами. У нас есть команда очень талантливых и профессиональных инженеров, которые помогают нам в выполнении этих процедур.”

Сначала выполняется процедура сбора данных в соответствии со стандартом NEC. Затем в программном обеспечении разрабатывается комплексная модель системы, которая помогает нам проводить исследования по запуску двигателя. Некоторыми из этих программ являются ETAP, SKM и CYME. Инженеры AllumiaX используют ETAP и SKM. После этого выполняются расчеты по расчету падения напряжения на фидерных ветвях и шинах, а также рассчитывается прогнозируемый переток мощности. Наконец, когда все эти расчеты выполнены, результаты анализируются для проверки значений в соответствии с NFPA 70E, IEEE 3002.7-2018 и IEEE 493-1997. Значения, выходящие за указанные пределы, затем помечаются, и предоставляются рекомендации по устранению этих проблем.

Методы устранения проблем со стартером

Проблемы, вызванные запуском двигателя, могут быть решены с помощью многих методов, некоторые из них приведены ниже:

Автотрансформатор

Автотрансформатор подключен к двигателю для ограничения пускового тока. Трансформаторы пропускают ток в определенном диапазоне, потому что сердечник трансформатора имеет тенденцию к насыщению. Когда сердечник трансформатора насыщен, большое увеличение тока на первичной обмотке вызовет лишь незначительное увеличение тока на вторичной обмотке. Это предотвращает протекание пускового тока и любые другие осложнения, вызванные им.

Устройства плавного пуска

Устройства плавного пуска регулируют ток и крутящий момент двигателя с помощью напряжения. Они обеспечивают постепенное повышение напряжения, вызывая снижение пускового тока и крутящего момента, что позволяет избежать проблем с пусковым током и падением напряжения.

Источник изображения

Пускатели звезда-треугольник

Когда двигатель запускается, он имеет соединение звездой, что вызывает низкое фазное напряжение при пуске.Затем постепенно, когда двигатель запускается, он подключается в треугольник, что увеличивает фазное напряжение, но уменьшает ток, обеспечивая правильный запуск двигателя.

Источник изображения

Пускатели прямого пуска

В пускателях DOL двигатель подключается непосредственно к линии питания. Они используются в системах, на которые не влияет падение напряжения. DOL имеет автоматический выключатель/предохранитель, контактор и реле перегрузки для защиты. Он имеет два переключателя для запуска и остановки двигателя.

Сравнение различных методов смягчения последствий

Тип стартера Пусковой ток Детали Использовать с Экономика
Автотрансформатор 2-3-кратный ток полной нагрузки

Уменьшить пусковое напряжение на 1/√3

Уменьшить пусковой ток

Уменьшить крутящий момент (требуется дополнительный крутящий момент)

Большой мотор Дорогой
Устройство плавного пуска 3-5-кратный ток полной нагрузки

Управление пусковым напряжением

Может управлять напряжением, током и крутящим моментом в зависимости от типа.

Большой мотор

 Дорогой

Прямой пускатель

6-8-кратный ток полной нагрузки

Высокий пусковой ток

Высокий пусковой момент

 Малый мотор

Дешево

Пускатель звезда-треугольник 2-3-кратный ток полной нагрузки

Уменьшить пусковое напряжение на 1√3

Уменьшить пусковой ток

Уменьшить пусковой момент

двигатели мощностью 5 л.с. или выше

Относительно дешевле по сравнению с другими (кроме DOL)

Результаты исследований запуска двигателей

Существуют определенные результаты исследований по запуску двигателя, которые мы можем использовать при разработке нашей системы таким образом, чтобы уменьшить проблемы, возникающие в системе из-за запуска двигателя. Результаты проведения исследований по запуску двигателя следующие:

  1. Мы можем определить точки падения напряжения и минимизировать их влияние на нагрузку нашей системы и двигатель.
  2. Могут быть выделены области, вызывающие ложное срабатывание, и могут быть приняты меры предосторожности.
  3. Мы также можем выяснить влияние изменения нагрузки двигателя на систему и устранить его.
  4. Эти исследования помогают нам повысить надежность нашей системы.
  5. Это также помогает нам снизить значение пускового тока с помощью различных схем защиты.
  6. Благодаря этим исследованиям мы можем значительно снизить вероятность остановки двигателя.

Для изучения запуска двигателя вы можете связаться с нами через allumiax.com/motor-starting-study. Наша команда сертифицированных специалистов поможет вам в проведении исследований по запуску двигателя и предоставит решение для разработки надежной схемы защиты для ваших систем.


  • Об авторе

    Абдур Рехман — профессиональный инженер-электрик с более чем восьмилетним опытом работы с оборудованием от 208 В до 115 кВ как в сфере коммунального хозяйства, так и в промышленной и коммерческой сфере.Он уделяет особое внимание защите энергетических систем и инженерным исследованиям.

Понимание коэффициента мощности | Electriceasy.com

Энергия нужна и используется во всем мире. С точки зрения удобства, эффективности и экономии, лучше всего, чтобы мы генерировали, передавали и распространяли его в электрической форме до того, как он будет преобразован в требуемую форму с помощью подходящего оборудования. По тем же соображениям экономии и эффективности мы используем переменный ток, а не постоянный.Практически мы производим, передаем и распределяем энергию почти исключительно в форме переменного тока. Постоянный ток используется либо в приложениях постоянного тока (машины постоянного тока и электронные схемы), либо в линиях передачи постоянного тока высокого напряжения.

Везде, где используется мощность переменного тока, сам собой возникает вопрос коэффициента мощности.

Коэффициент мощности

  • Определяется как ‘ косинус угла между напряжением и током ‘.
  • В цепи переменного тока напряжение и ток идеально совпадают по фазе.
  • Но на практике между ними существует разность фаз.
  • Косинус этой разности фаз называется коэффициентом мощности.
  • Его можно определить и математически представить следующим образом:

Из рис. (а) выше, можно четко отметить, что существует разность фаз угла ɸ между вектором напряжения и вектором тока.
Коэффициент мощности = cosɸ

Рис. (b) называется треугольником мощности
Здесь VI sinɸ = реактивная мощность (в ВАр)
          VI cosɸ = активная мощность (в ваттах)
          VI = полная мощность (в ВА)
PF = cosɸ = активная мощность ( Вт) / Полная мощность (ВА)

На рис. (c) называется Треугольник импеданса
Здесь R = сопротивление, X = реактивное сопротивление, Z = импеданс
Z 2 = R 2 + X 2
PF = cosɸ = R/Z
3

Коэффициент мощности может быть отстающим, опережающим или равным единице.

Отстающий коэффициент мощности

  • Когда ток отстает от напряжения, коэффициент мощности цепи называется «отстающим»
  • Когда цепь индуктивная, коэффициент мощности отстает.
  • Нагрузки, такие как асинхронные двигатели, катушки, лампы и т. д., являются индуктивными и имеют запаздывание pf.

Опережающий коэффициент мощности


  • Когда ток опережает напряжение (или напряжение отстает от тока), коэффициент мощности цепи называется опережающим.
  • Если цепь емкостная, коэффициент мощности опережает.
  • Емкостные нагрузки, такие как синхронные конденсаторы, конденсаторные батареи и т. д., потребляют опережающий ток. Такие схемы имеют опережающий коэффициент мощности.

Единый коэффициент мощности


  • Коэффициент мощности равен единице (т.е. 1) для идеальных схем.
  • Когда ток и напряжение совпадают по фазе, PF = 1
  • Коэффициент мощности не может быть больше единицы.
  • На практике оно должно быть как можно ближе к единице.
Если коэффициент мощности низкий, возникают следующие проблемы:

Влияние низкого коэффициента мощности

  1. Ток нагрузки
    Мощность в цепи переменного тока может быть определена как: P = VI cosɸ
    Следовательно, cosɸ = P / VI
    I ∝ 1 / cosɸ
    Аналогичное соотношение может быть получено и для 3-фазной цепи.Мы видим, что ток обратно пропорционален pf.

    Например, предположим, что мы хотим передать мощность 10 кВА при 100 В
    Если PF = 1,
    I = P / (V cosɸ) = 10000 / (100 x 1) = 100 А
    Если PF = 0,8 ,
    I = P / (V cosɸ) = 10000 / (100 x 0,8) = 125 A
    Следовательно, потребляемый ток выше при низком коэффициенте мощности.

  2. Потери: Как сказано выше, при низком коэффициенте мощности потребляемый ток большой. Следовательно, потери в меди (потери I 2 R) также будут высокими.Это снижает эффективность оборудования.
  3. Перегрев оборудования: I 2 R потери выделяют тепло (закон Джоуля). Следовательно, повышение температуры будет относительно большим при низком коэффициенте мощности, что еще больше увеличит нагрузку на изоляцию.
  4. Сечение проводника: Низкий коэффициент мощности приводит к более высокому току нагрузки. Если ток нагрузки увеличивается, размер требуемого проводника также увеличивается. Это еще больше увеличит стоимость проводника.
  5. кВА мощность машины: Машины не рассчитываются в кВт при производстве, потому что коэффициент мощности источника неизвестен. Вместо этого они оцениваются в кВА.
    Согласно определению, Cosɸ = Активная мощность (кВт) / Полная мощность (кВА)
    Следовательно, номинальная мощность в кВА = 1 / cosɸ
    Следовательно, для низкого коэффициента мощности необходимо оборудование с большей номинальной мощностью в кВА. Но больший рейтинг кВА означает больший размер оборудования. Если размер увеличивается, стоимость также увеличивается.
  6. Регулирование напряжения: Определяется как разница между передающим и принимающим конечным напряжением на единицу передающего конечного напряжения.Когда мощность передается от одного конца к другому, напряжение падает по нескольким причинам. Это падение напряжения должно находиться в допустимых пределах.
    P = VI cosɸ , поэтому I ∝ 1 / V
    При низком коэффициенте мощности ток будет больше и, следовательно, падение напряжения будет больше. Следовательно, регулирование напряжения при низком коэффициенте мощности плохое.
  7. Активная и реактивная мощность (мощность передачи мощности): Активная и реактивная мощности передаются по линии вместе. Активная мощность необходима для питания нагрузки.Реактивная мощность необходима для поддержания напряжения в линии. Но если реактивная мощность больше, то передаваемая активная мощность уменьшается. При низком коэффициенте мощности активная мощность мала, поскольку cosɸ = активная мощность (Вт) / полная мощность (ВА). Это приводит к неэкономичной эксплуатации.
Это результат низкого коэффициента мощности. Для оптимальной работы коэффициент мощности должен быть как можно ближе к единице. Для этого используются устройства коррекции коэффициента мощности.

[Также читайте: Сравнение различных силовых установок]


Автор: Маной Арора — студент электротехнического факультета и писатель из Гуджарата, Индия.Он пишет стихи и рассказы, когда не погружен в книгу.
Кредиты для Graphics: Kiran Daware.

Почему асинхронные двигатели всегда работают с отстающим коэффициентом мощности?

Чтобы понять эту тайну, я думаю, вам будет полезен этот краткий обзор коэффициента мощности. Коэффициент мощности — это отношение «действительной мощности» к «кажущейся мощности», также указанное как косинус (тета) угла между реальной мощностью и кажущейся мощностью треугольника мощности, где гипотенуза — это кажущаяся мощность, а горизонталь — это реальная мощность, а по вертикали реактивная мощность. Этот тета-угол также является тем же углом между формами напряжения и тока в любой момент времени.

В системе постоянного тока легко понять, что передача энергии. Это просто произведение напряжения на ток, потребляемый нагрузкой. Однако в системах переменного тока это не так просто, потому что, в отличие от системы постоянного тока, разность фаз между формами напряжения и тока сильно влияет на потребляемую и передаваемую мощность. Давайте проанализируем эти три сценария и вычислим мгновенную мощность, просто перемножив формы сигналов напряжения и тока.

1. Ток и напряжение синхронизированы. Мгновенная мощность будет колебаться между максимумом и нулем, таким образом, имея положительное среднее значение за заданное время. Если нагрузка, подключенная к источнику напряжения, демонстрирует такое поведение, говорят, что она работает с коэффициентом мощности, равным единице. Идеальные резисторы при подключении к источнику переменного тока будут иметь такое поведение, и ток, протекающий через резистор, будет выделять тепло (реальную мощность). В этом случае реальная мощность равна полной мощности.

2. Ток отстает от напряжения на 90 градусов.– В этом случае мгновенная мощность будет колебаться между положительным и отрицательным максимумом и минимумом. Однако в этом случае средняя мощность за период времени будет равна нулю. Если средняя мощность равна нулю, это означает, что мощность не потребляется. Идеальные катушки индуктивности демонстрируют такое поведение, другими словами, они сохраняют электрическую энергию в магнитном поле, не потребляя ее. В этом случае реальная мощность равна нулю и коэффициент мощности тоже равен нулю.

3. Текущее опережающее напряжение на 90 градусов – Аналогично (2), в этом случае мгновенная мощность будет колебаться между положительным и отрицательным максимумом и минимумом.А также в этом случае средняя потребляемая мощность за данный период времени будет равна нулю. Это означает, что реальная мощность не потребляется. Идеальные конденсаторы демонстрируют такое поведение, другими словами, они хранят электрическую энергию в виде электрических полей, не потребляя ее. В этом случае реальная мощность равна нулю и коэффициент мощности тоже равен нулю.

Теперь любой реальный компонент, будь то катушка индуктивности или конденсатор, не идеален и имеет комбинацию сопротивления, индуктивности и емкости. Эта нелинейность создаст некоторую разность фаз в потребляемом токе при подключении к источнику переменного напряжения.

Сейчас статор любой электрической машины содержит обмотки, представляющие собой катушки индуктивности с некоторой индуктивностью и сопротивлением. Таким образом, концептуально они будут потреблять ток с отстающим коэффициентом мощности, потому что потребляемый ток всегда будет отставать от напряжения. Теперь следующий вопрос, над которым можно задуматься, заключается в том, как тогда какие-либо машины говорят, что синхронная машина сможет работать с любым другим коэффициентом мощности, кроме отстающего? Синхронные машины, в отличие от асинхронных машин, имеют катушки и схемы на роторе, которыми можно напрямую управлять для регулировки магнитного поля. Такое управление магнитным полем позволяет эксплуатировать синхронную машину при любом коэффициенте мощности. Подробнее о том, как делать, можно прочитать в учебниках. Асинхронная машина не имеет такого управления и, следовательно, не может работать ни с чем, кроме как с отстающим коэффициентом мощности по законам физики.

Что можно сделать, чтобы индукционная машина работала при любом другом коэффициенте мощности?

Однако, если конденсаторы подключены параллельно к клеммам машины, сопротивление сети не будет таким же, как когда-то, когда была подключена только асинхронная машина.Этот комбинированный импеданс двигателя и конденсатора отражается на сетку и изменяет фазовый угол тока относительно. к напряжению, когда оно берется из источника напряжения коммунальной сети и, следовательно, изменяет чистый коэффициент мощности, измеренный счетчиком коммунальных услуг. Здесь следует отметить, что сама асинхронная машина в этом случае все еще работает с отстающим коэффициентом мощности, но коммунальное предприятие или сеть не смогут этого почувствовать.

Оценка коэффициента мощности асинхронных двигателей при любых условиях нагрузки с использованием регрессии опорных векторов (SVR)

Теория SVR была разработана Вапником в 1997 году и известна как один из важных методов с точки зрения решения задачи регрессии.{n} } \справа. \) где \(x_{\text{i}} \) — входной вектор, \(t_{i} \) — целевой вывод, а n — количество выборок данных. Таким образом, функция регрессии может быть выражена в уравнении. (15).

$$ Y = f\left( x \right) = w\phi \left( x \right) + b $$

(15)

где \( \phi \left( x \right) \) — гиперплоскость в многомерном пространстве. X – это м -мерное пространство признаков. \(w\) и \(b\) – коэффициенты SVR, решающие задачу регрессии.{\text{T}} w \) – член регуляризации или плоскостность функции, которую необходимо минимизировать для упрощения модели. \( L_{\varepsilon } \left( {t_{i} – y_{i} } \right) \) — интенсивная функция потерь. {\text{T}} w\).{ + } \quad i = 1, \ldots n \), так как \( \varepsilon \)-нечувствительная потеря равна слабым переменным. На рисунке 4 показаны \( \varepsilon \) и пределы \( \xi \) в ε-нечувствительной функции.

Рис. 4

(Воспроизведено с разрешения из [25])

Ошибка \( \varepsilon \) и пределы \( \xi \) в ε -нечувствительной функции.

Параметры C и \( \varepsilon \) будут установлены разработчиком на этапе обучения для оптимизации резервных переменных [25].{-} = C \hfill \\ \end{align}$$

(19)

При этом для получения значения b необходимы два основных параметра. Один из них w , который рассчитывается по уравнению. (19) и еще один S (опорный вектор), который можно рассмотреть из уравнения. (20). Поэтому, учитывая оба уравнения. (19) и (20), b будет определено в уравнении. (21). Таким образом, функция регрессии в уравнении. (22) решает нелинейную задачу.{ – } \), которые являются заданными опорными векторами. Путем умножения опорных векторов на ядро ​​\(K\left({X_{i}, X} \right) \) на выходе получаются ошибки, равные, меньшие или большие, чем ε. Функция ядра равна векторам \( X_{i} \) и \( X_{j} \) в пространстве признаков как \( \phi \left( {X_{i} } \right) \) и \( \ phi \left( {X_{j} } \right) \) где \( K\left( {X_{i} ,X_{j} } \right) = \phi \left( {X_{i} } \right )*\phi \left( {X_{j} } \right) \). Следовательно, обучение СВР может решить задачу квадратичной и выпуклой оптимизации [25].

Работа асинхронного двигателя с низким коэффициентом мощности

Асинхронные двигатели находят различные применения в промышленности и бытовом оборудовании. Такая машина требует магнитных полей для своего функционирования, следовательно, она получает намагничивающий ток от источника. Ток намагничивания — это ток, который создает поток в воздушном зазоре асинхронного двигателя и не зависит от нагрузки на двигатель. Обычно он составляет от 20% до 60% от тока полной нагрузки двигателя. Ток намагничивания не влияет на выходную мощность двигателя, так как его роль заключается в обеспечении среды (магнитного поля), необходимой для обмена энергией между статором и ротором по принципу индукции.Как правило, асинхронные двигатели работают с низким коэффициентом мощности (примерно pf от 0,2 до 0,4) при малой нагрузке или без нагрузки и при полной нагрузке (приблизительно pf от 0,8 до 0,9). В условиях низкой нагрузки или без нагрузки из-за наличия только тока намагничивания в обмотках статора приводит к работе энергосистемы с низким коэффициентом мощности, поскольку ток намагничивания носит сильно индуктивный характер.

Работа с низким коэффициентом мощности приводит к избыточной нагрузке на генераторы (увеличение потребности в кВА) и при той же выходной мощности при постоянном напряжении значение тока увеличивается, что приводит к увеличению размера проводника, следовательно, дополнительно увеличивает стоимость линий электропередачи из-за чрезмерно высокой ток в проводниках передачи увеличивает потери в меди, что приводит к низкой эффективности передачи и плохому регулированию напряжения из-за большого падения напряжения, поэтому рекомендуется эксплуатировать асинхронные двигатели при полной нагрузке.
Чтобы уменьшить потери из-за работы асинхронных двигателей с низким коэффициентом мощности , особенно в трансформаторах и распределительном оборудовании, требуются корректоры коэффициента мощности, такие как конденсаторная батарея, синхронные фазовые модификаторы и т. д., их роль заключается в компенсации потребности в реактивной мощности асинхронных двигателей и восстановить коэффициент мощности настолько близко к единице, насколько это экономически целесообразно.

Коррекция коэффициента мощности достигается подключением конденсатора (скажем) либо параллельно двигателю, либо может применяться на распределительном щите оборудования или на стороне источника.Как правило, поправки размещаются в цепях контактора «Сеть» или «Треугольник». Необходимо соблюдать осторожность при подключении статического компенсатора (скажем, конденсатора), так как реактивная реактивная мощность, требуемая двигателем, постоянно изменяется из-за изменения нагрузки, существует вероятность чрезмерной или недостаточной компенсации, обеспечиваемой компенсаторами, поскольку это источник постоянного реактивной мощности, что может привести к аварийному срабатыванию двигателей.