Współczynnik mocy silnika indukcyjnego — od czego zależy i jak się zmienia
Na tabliczce znamionowej (tabliczce znamionowej) każdego silnika indukcyjnego, oprócz innych parametrów roboczych, jego parametr jest wskazany jako cosinus phi — cosfi… Cosinus fi jest również nazywany współczynnikiem mocy silnika indukcyjnego.
Dlaczego ten parametr nazywa się cos phi i jaki ma związek z mocą? Wszystko jest dość proste: phi to różnica faz między prądem a napięciem, a jeśli sporządzisz wykres mocy czynnej, biernej i całkowitej, która występuje podczas pracy silnika indukcyjnego (transformator, piec indukcyjny itp.), Okazuje się, że stosunek mocy czynnej do pełnej mocy — to jest cosinus phi — Cosphi, czyli innymi słowy — współczynnik mocy.
Przy znamionowym napięciu zasilania i znamionowym obciążeniu wału silnika indukcyjnego cosinus phi lub współczynnik mocy będzie po prostu równy jego wartości z tabliczki znamionowej.
Na przykład dla silnika AIR71A2U2 współczynnik mocy wyniesie 0,8 przy obciążeniu wału 0,75 kW.Ale sprawność tego silnika wynosi 79%, dlatego moc czynna pobierana przez silnik przy znamionowym obciążeniu wału będzie większa niż 0,75 kW, a mianowicie 0,75 / Sprawność = 0,75 / 0,79 = 0,95 kW.
Niemniej jednak, przy znamionowym obciążeniu wału, parametr mocy lub Cosphi jest ściśle powiązany z energią zużywaną przez sieć. Oznacza to, że całkowita moc tego silnika będzie równa S = 0,95 / Cosfi = 1,187 (KVA). Gdzie P = 0,95 to moc czynna pobierana przez silnik.
W tym przypadku współczynnik mocy lub Cosphi jest związany z obciążeniem wału silnika, ponieważ przy różnej mocy mechanicznej wału, składowa czynna prądu stojana również będzie inna. Tak więc w trybie jałowym, to znaczy, gdy nic nie jest podłączone do wału, współczynnik mocy silnika nie przekroczy z reguły 0,2.
Jeśli obciążenie wału zacznie rosnąć, wówczas wzrośnie również składowa czynna prądu stojana, dlatego współczynnik mocy wzrośnie, a przy obciążeniu zbliżonym do nominalnego wyniesie około 0,8 - 0,9.
Jeśli teraz obciążenie będzie nadal rosło, to znaczy, aby obciążyć wał powyżej wartości nominalnej, wówczas wirnik zwolni, zwiększy poślizg s, rezystancja indukcyjna wirnika zacznie się przyczyniać, a współczynnik mocy zacznie się zmniejszać.
Jeśli silnik pracuje na biegu jałowym przez określoną część czasu pracy, możesz zmniejszyć przyłożone napięcie, na przykład przełączając się z trójkąta na gwiazdę, wtedy napięcie fazowe uzwojeń zmniejszy się o pierwiastek 3 razy , składowa indukcyjna z jałowego wirnika zmniejszy się, a składowa czynna w uzwojeniach stojana nieznacznie wzrośnie. W ten sposób współczynnik mocy nieznacznie wzrośnie.
W zasadzie układy napędzane prądem przemiennym, takie jak silniki asynchroniczne, zawsze posiadają oprócz części czynnej elementy indukcyjne i pojemnościowe, dlatego co pół cyklu pewna część energii jest zwracana do sieci, tzw. moc bierna Q.
Fakt ten stwarza problemy dla dostawców energii elektrycznej: generator jest zmuszony dostarczać pełną moc S do sieci, która wraca do generatora, ale przewody nadal potrzebują odpowiedniego przekroju dla tej pełnej mocy i oczywiście dochodzi do pasożytniczego nagrzewania się przewody od prądu biernego krążą tam iz powrotem... Okazuje się, że generator musi dostarczać pełną moc, której część jest w zasadzie bezużyteczna.
W postaci czysto czynnej generator elektrowni mógłby dostarczać użytkownikowi znacznie więcej energii elektrycznej i do tego konieczne jest, aby współczynnik mocy był bliski jedności, czyli jak w obciążeniu czysto aktywnym, gdzie Cosphi = 1.
Aby zapewnić takie warunki, niektóre duże przedsiębiorstwa instalują jednostki kompensacji mocy biernej, czyli układy cewek i kondensatorów, które są automatycznie łączone równolegle z silnikami asynchronicznymi, gdy spada ich współczynnik mocy.
Okazuje się, że energia bierna krąży między silnikiem indukcyjnym a daną instalacją, a nie między silnikiem indukcyjnym a generatorem w elektrowni. W ten sposób współczynnik mocy silników asynchronicznych wynosi prawie 1.