Effektfaktoren til induksjonsmotoren - hva den avhenger av og hvordan den endres

På typeskiltet (dataskiltet) til hver induksjonsmotor, i tillegg til andre driftsparametere, er parameteren indikert som cosine phi — cosfi... Cosinus phi kalles også induksjonsmotoreffektfaktor.

Hvorfor kalles denne parameteren cos phi og hvordan er den relatert til kraft? Alt er ganske enkelt: phi er faseforskjellen mellom strøm og spenning, og hvis du grafiserer den aktive, reaktive og totale effekten som oppstår under drift av en induksjonsmotor (transformator, induksjonsovn, etc.), viser det seg at forholdet av aktiv kraft til full kraft — dette er cosinus phi — Cosphi, eller med andre ord — kraftfaktor.

Ved nominell forsyningsspenning og ved nominell akselbelastning for en induksjonsmotor, vil cosinus phi eller effektfaktoren ganske enkelt være lik dens navneskiltverdi.

For eksempel, for AIR71A2U2-motoren, vil effektfaktoren være 0,8 med en akselbelastning på 0,75 kW.Men effektiviteten til denne motoren er 79%, derfor vil den aktive effekten som forbrukes av motoren ved nominell akselbelastning være mer enn 0,75 kW, nemlig 0,75 / Effektivitet = 0,75 / 0,79 = 0,95 kW.

Likevel, ved nominell akselbelastning, er kraftparameteren eller Cosphi relatert nøyaktig til energien som forbrukes av nettverket. Dette betyr at den totale effekten til denne motoren vil være lik S = 0,95 / Cosfi = 1,187 (KVA). Der P = 0,95 er den aktive effekten som forbrukes av motoren.

I dette tilfellet er effektfaktoren eller Cosphi relatert til motorakselbelastningen, fordi med forskjellig akselmekanisk kraft vil den aktive komponenten av statorstrømmen også være annerledes. Så i tomgangsmodus, det vil si når ingenting er koblet til akselen, vil motorens effektfaktor som regel ikke overstige 0,2.

Hvis akselbelastningen begynner å øke, vil den aktive komponenten av statorstrømmen også øke, derfor vil effektfaktoren øke, og ved en belastning nær den nominelle vil den være omtrent 0,8 - 0,9.

Hvis nå belastningen fortsetter å øke, det vil si å belaste akselen over den nominelle verdien, vil rotoren bremse ned, øke slip s, vil den induktive motstanden til rotoren begynne å bidra og effektfaktoren vil begynne å synke.

Hvis motoren går på tomgang i en viss del av driftstiden, kan du ty til å redusere den påførte spenningen, for eksempel å bytte fra en delta til en stjerne, da vil fasespenningen til viklingene reduseres med en rot på 3 ganger , vil den induktive komponenten fra tomgangsrotoren reduseres, og den aktive komponenten i statorviklingene vil øke litt. Dermed vil effektfaktoren øke litt.

I prinsippet har systemer drevet av vekselstrøm, slik som asynkronmotorer, alltid, i tillegg til de aktive, induktive og kapasitive komponentene, derfor, hver halve syklus, returneres en viss del av energien til nettet, den s.k. reaktiv effekt Q. 

Dette faktum skaper problemer for strømleverandørene: Generatoren er tvunget til å levere full effekt S til nettet, som går tilbake til generatoren, men ledningene trenger fortsatt et passende tverrsnitt for denne fulleffekten, og det er selvfølgelig parasittisk oppvarming av ledningene fra den reaktive strømmen som sirkulerer frem og tilbake... Det viser seg at generatoren er pålagt å levere full effekt, hvorav noen i utgangspunktet er ubrukelige.

I en ren aktiv form kan generatoren til kraftverket levere mye mer strøm til brukeren, og for dette er det nødvendig at effektfaktoren er nær enhet, det vil si som i en ren aktiv last der Cosphi = 1.

For å sikre slike forhold installerer noen store bedrifter reaktiv effektkompensasjonsenheter, det vil si systemer av spoler og kondensatorer som automatisk kobles parallelt med asynkrone motorer når effektfaktoren reduseres.

Det viser seg at den reaktive energien sirkulerer mellom induksjonsmotoren og den gitte installasjonen, ikke mellom induksjonsmotoren og generatoren i kraftverket. Dermed bringes kraftfaktoren til asynkronmotorer til nesten 1.