Чему равен кпд асинхронного двигателя при холостом ходе

КПД электродвигателей

Подписка на рассылку

• ВКонтакте
• Facebook
• ok
• Twitter
• YouTube
• Instagram
• Яндекс.Дзен
• TikTok

Электрическими двигателями переменного или постоянного тока комплектуются приводы станков, насосов и вентиляторов, а также других механизмов, используемых на предприятиях тяжелой и легкой промышленности. Рентабельность производства напрямую зависит от себестоимости продукции, на которую в большой степени влияет эффективность эксплуатации оборудования, поэтому КПД и мощность электродвигателя являются основными параметрами, на основании которых выполняется подбор привода.

Определение КПД электродвигателя

Принцип работы любой электрической машины основан на преобразовании энергии тока, протекающего по обмоткам статора и создающего магнитное поле, во вращение ротора. Коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя определяется соотношением вырабатываемой им механической мощности на валу (p2) к полной мощности, потребляемой из сети (p1) и выражается в процентах:

Исходя из формулы, следует, что чем ближе этот параметр к единице, тем выше будет эффективность использования оборудования.

Факторы, влияющие на величину КПД

Коэффициент полезного действия никогда не может быть равным единице, так как существуют неизбежные потери, снижающие полезную мощность. Они делятся на три группы:

• электрические;
• магнитные;
• механические.

Электрические потери зависят от степени нагрузки двигателя и являются следствием нагрева обмоток статора, вызванного работой тока по преодолению электрического сопротивления проводников, из которых они выполнены. Поэтому максимальный КПД электродвигателя достигается, когда нагрузка на двигатель составляет 75% от максимальной расчетной величины.

Магнитные потери происходят из-за неизбежного перемагничивания активного железа статора и ротора, а также возникновения в нем вихревых токов.

Третья группа обусловлена наличием трения в подшипниках, на которых вращается вал, а также сопротивлением, оказываемым воздухом крыльчатке вентилятора и самому ротору (якорю). Из-за наличия щеточно-коллекторного узла КПД электродвигателя постоянного тока несколько ниже коэффициента полезного действия машин с короткозамкнутым ротором. Это также относится к асинхронным электродвигателям с фазным ротором из-за дополнительного трения щеток об контактные кольца.

Способы повысить КПД двигателя

Следует помнить, что реальный коэффициент полезного действия может несколько отличатся от паспортных величин, указанных на шильдике двигателя. Чтобы выполнить расчет КПД электродвигателя в реальных условиях эксплуатации, необходимо учитывать неравномерность распределения питающего напряжения в фазах. В зависимости от величины асимметрии падение полезной мощности может достигать 5-7%.

Увеличение КПД электрической машины возможно только за счет снижения потерь и контроля качества силовой сети.

Механические потери можно уменьшить благодаря более качественным подшипникам, установки крыльчатки вентилятора, выполненной из современных материалов для уменьшения сопротивлению воздуху. Нагрев обмоток можно уменьшить благодаря использованию обмоточных проводов, выполненных из очищенной меди, имеющих меньшее сопротивление.

Снизить потери на перемагничивание активного железа и минимизировать влияние вихревых токов можно используя для набора сердечника необходимо использовать качественную электромагнитную сталь с надежной изоляцией. Кроме того, ведутся работы по разработке наилучшей геометрии зубцов статора, благодаря которым будет увеличена концентрация магнитного поля.

В реальности КПД асинхронного электродвигателя можно несколько увеличить за счет использования частотного преобразователя, позволяющего оптимизировать расход электроэнергии. Следует помнить, что эффективность эксплуатации двигателя с КПД 98% сильно упадет, если его использовать для приведения в движения механизма, имеющего более низкий коэффициент полезного действия.

§8.11. КПД и коэффициент мощности асинхронного двигателя

Потери энергии в асинхронном двигателе складываются из потерь в обмотках статора и ротора , потерь в магнитопроводе , механических и добавочных потерь .

Потери в обмотках Р м ( потери в меди ) пропорциональны квадрату тока и существенно изменяются при изменении нагрузки двигателя . Потери на гистерезис и вихревые токи в магнитопроводе Р с ( потери в стали ) практически не зависят от нагрузки , так как магнитный поток асинхронного двигателя при изменении нагрузки почти не меняется . Механические потери P мех обусловлены трением в подшипниках и о воздух вращающихся частей двигателя . Добавочные потери P дов определяются пульсациями магнитного потока вследствие зубчатого строения магнитопровода и другими трудно учитываемыми факторами . Добавочные потери невелики и составляют при номинальной нагрузке около половины процента от подводимой мощности .

Для определения потерь ставят опыты холостого хода и короткого замыкания асинхронного двигателя . В опыте холостого хода определяют потери в стали и механические

потери : Р х = Р с + Р мех Мощность холостого хода Р х измеряют ваттметром , подключенным к зажимам питания

Опыт короткого замыкания проводят при неподвижном роторе и пониженном напряжении питания . В опыте короткого замыкания определяют потери в меди : Р к = Р м .

Мощность короткого замыкания Р к также измеряют ваттметром . КПД двигателя

рассчитывают по формуле

η = P 1 − ( P м + P c + P мех + P доп )

где Р 1 — мощность , потребляемая двигателем из сети .

КПД асинхронного двигателя зависит от нагрузки . При номинальном режиме работы двигателя η =0,94 ÷ 0,95. Чем больше расчетная мощность двигателя , тем выше его КПД .

Важной характеристикой асинхронного двигателя является его коэффициент мощности cos ϕ . Он показывает , какая часть полной мощности , поступающей из сети , расходуется на покрытие потерь и преобразуется в механическую работу . Коэффициент мощности асинхронного

двигателя зависит от нагрузки , достигая значений 0,7—0,9 при номинальном режиме работы и снижаясь до 0,2—0,3 при холостом ходе .

Низкое значение cos j асинхронного двигателя объясняется тем , что для создания

магнитного потока в магнитопроводе с воздушными зазорами необходим большой намагничивающий ток , который является реактивным и с увеличением воздушного зазора возрастает . Конструктивный выбор воздушного зазора зависит от многих причин : жесткости вала , его центровки , допустимого износа подшипников и др . У мощных машин воздушный зазор относительно других размеров магнитопровода меньше , чем у машин малой мощности . Поэтому у мощных асинхронных двигателей cos j обычно больше , чем у машин малой мощности .

При низком cos j сеть нагружается реактивными токами и не может обеспечить питание расчетного числа потребителей . Поэтому при эксплуатации асинхронного двигателя следует стремиться к повышению его cos j , в частности необходимо обеспечивать двигатель полезной нагрузкой , близкой к номинальной .

Карточка № 8.11 (252).

КПД и коэффициент мощности асинхронного двигателя

Как изменяются при увеличении нагрузки

а ), б ) Увеличиваются

двигателя потери энергии : а ) в меди ; б ) в стали ?

б ) не изменяются

Ваттметр , подключенный к асинхронному

показывает при номинальной нагрузке 1 кВт ; при холостом ходе

50 Вт ; при коротком замыкании 50 Вт . Определить КПД

Чему равен КПД двигателя , работающего в режиме холостого

На какую мощность должен быть рассчитан генератор ,

питающий асинхронный двигатель , который развивает на валу

механическую мощность 5 кВт при cos j =0,5?

Как изменится коэффициент мощности асинхронного двигателя

при уменьшении его нагрузки ?

§8.12. Однофазный асинхронный двигатель

На статоре однофазного двигателя размещается одна обмотка , синусоидальный ток в которой создает пульсирующий магнитный поток .

На рис . 8.19 показано , что пульсирующий магнитный поток может быть разложен на два вращающихся в противоположные стороны потока Ф 1 и Ф 2 . Частоты вращения этих потоков равны угловой частоте тока , а амплитуды — половине амплитуды пульсирующего потока Ф .

пульсирующего магнитного потока на два

При неподвижном роторе возникают два равных по значению и противоположно направленных вращающих момента М пр и М обр , вследствие чего результирующий момент остается равным нулю . Таким образом , собственный пусковой момент однофазного асинхронного двигателя равен нулю .

Раскрутим принудительно ротор до частоты вращения п 2 . Тогда скольжение ротора

относительно прямого поля

s пр =( п 1 — п 2 )/ п 1

относительно обратного поля

s обр = n 1 + n 2 = n 1 + ( 1 — s пр ) n 1 = 2 — s пр

Частота тока в роторе , создаваемого прямым полем , равна s пр , а частота тока , создаваемого обратным полем , (2— s пр ) f . Так , если частота тока в сети f =50 Гц , а скольжение s пр =0,02, то

f пр = s пр f =50 × 0,02=1 Гц

f обр =(2- s пр ) f =1,98 × 50=99 Гц

Индуктивное сопротивление обмотки ротора пропорционально частоте тока и для прямого тока на два порядка меньше , чем для обратного тока . Вследствие этого прямой ток и прямой вращающий момент М пр существенно больше обратного тока и обратного вращающего момента . Следовательно , раскрутив двигатель в любую сторону , можно нагрузить его и двигатель будет продолжать вращаться в ту же сторону . Вращающий момент раскрученного однофазного

двигателя незначительно отличается от вращающего момента аналогичного трехфазного двигателя .

Для создания пускового момента на статоре однофазного двигателя размещают дополнительную пусковую обмотку , рассчитанную на кратковременную работу . Эту обмотку включают через конденсатор , вследствие чего ток в ней сдвинут по фазе относительно тока основной обмотки ( рис . 8.20). Образующееся двухфазное вращающееся магнитное поле раскручивает ротор . По окончании пуска питание пусковой обмотки должно быть отключено .

Однофазные асинхронные двигатели получили наибольшее распространение в бытовых приборах . Их мощность обычно не превышает 500 Вт .

Рис . 8.21. Схемы включения трехфазного

Рис . 8.20. Схема пуска однофазного асинхронного

асинхронного двигателя в однофазную сеть при

а — звездой ; б — треугольником

Иногда в качестве однофазного используют трехфазный асинхронный двигатель , у

которого в цепь одной из обмоток статора включен конденсатор ( рис . 8.21).

При соединении обмоток звездой пусковую емкость подсчитывают по формуле

где Р — мощность двигателя , кВт ; U — напряжение сети , В ; С — емкость конденсатора ,

При соединении обмоток треугольником пусковая емкость в три раза больше , чем в предыдущем случае .

При работе в однофазном режиме трехфазный двигатель без перегрева развивает 60—70% номинальной мощности . Недостаток этих схем — необходимость в дорогостоящих конденсаторах большой емкости , примерно 10 мкФ на каждые 100 Вт мощности двигателя при соединении его обмоток треугольником .

Карточка № 8.12 (368).

Однофазный асинхронный двигатель

В магнитном поле , пульсирующем с частотой 50 Гц ,

вращается ротор асинхронного двигателя

2850 об / мин . Определить скольжение : а )

прямого поля ; б ) относительно обратного поля

Во сколько раз индуктивное сопротивление обмотки ротора

для обратного тока больше , чем для прямого ( в условиях

Трехфазный двигатель мощностью 1 кВт

Не более 200 Вт

однофазную сеть . Какую полезную мощность на валу можно

Не более 700 Вт

получить от этого двигателя ?

Чему равен пусковой момент однофазного

двигателя , не имеющего пусковой обмотки ?

В каком случае требуется более значительная пусковая

емкость для трехфазного двигателя , подключаемого

§8.13. Синхронный генератор

Ротор синхронных машин вращается синхронно с вращающимся магнитным полем ( отсюда их название ). Поскольку частоты вращения ротора и магнитного поля одинаковы , в обмотке ротора не индуцируются токи . Поэтому обмотка ротора получает питание от источника постоянного тока .

Рис . 8.22. Общий вид статора синхронного генератора

Рис . 8.23. Общий вид неявнополюсного ротора

Устройство статора синхронной машины ( рис . 8.22) практически не отличается от устройства статора асинхронной машины . В пазы статора укладывают трехфазную обмотку , концы которой выводят на клеммовую панель . Ротор в некоторых случаях изготовляют в виде постоянного магнита .

Рис . 8.24. Общий вид неявнополюсного ротора синхронного генератора

Роторы синхронных генераторов могут быть явнополюсными ( рис . 8.23) и неявнополюсными ( рис . 8.24). В первом случае синхронные генераторы приводятся в действие

тихоходными турбинами гидроэлектростанций , во втором — паровыми или газовыми турбинами теплоэлектростанций .

Рис . 8.25. Форма воздушного зазора и распределение

магнитной индукции по поверхности ротора в синхронном генераторе

Питание к обмотке ротора подводится через скользящие контакты , состоящие из медных колец и графитовых щеток . При вращении ротора его магнитное поле пересекает витки обмотки статора , индуцируя в них ЭДС . Чтобы получить синусоидальную форму ЭДС , зазор между

поверхностью ротора и статором увеличивают от середины полюсного наконечника к его краям

Частота индуцированной ЭДС ( напряжения , тока ) синхронного генератора f=pn/ 60,

где р — число пар полюсов ротора генератора .

Отношение n /60 выражает число оборотов ротора в секунду ; при р =1 каждый оборот ротора соответствует полному циклу изменений индуцированного переменного тока ( одному периоду ); при увеличении р соответственно увеличивается и число периодов тока , индуцируемого за один оборот ротора .

Как и у любого генератора , работающего по закону электромагнитной индукции , индуцированная ЭДС пропорциональна магнитному потоку машины и частоте вращения ротора .

Используют различные способы возбуждения синхронных генераторов . Широкое распространение получил синхронный генератор с машинным возбудителем , представляющим собой генератор постоянного тока , расположенный на одном валу с синхронным генератором . Машинный возбудитель приводится в действие от того же первичного двигателя , что и синхронный генератор . Выходные зажимы возбудителя через щетки и кольца подсоединены к обмотке ротора синхронного генератора . Напряжение синхронного генератора можно регулировать реостатом в цепи обмотки возбуждения возбудителя , что удобно и энергетически выгодно , так как в этой обмотке протекают сравнительно небольшие токи .

Находят также применение генераторы с самовозбуждением через полупроводниковые или механические выпрямители .

Из характеристик синхронного генератора наибольший практический интерес представляют внешние характеристики , выражающие зависимость напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки при неизменных значениях тока возбуждения , частоты и коэффициента мощности .

Внешние характеристики снимают при повышении и понижений напряжения ( рис . 8.26) и различных значениях коэффициента мощности нагрузки : cos ϕ =1, cos ϕ =0,8 ( нагрузка индуктивная ), cos ϕ =0,8 ( нагрузка емкостная ). Так же как и у трансформатора , напряжение на зажимах синхронного генератора повышается при увеличении емкостной нагрузки . Отечественная промышленность выпускает синхронные генераторы на напряжение от 230 В до 21 кВ .

Чему равен кпд асинхронного двигателя при холостом ходе

• Новости
• Истории
• Тренды
• Игры
• Календарь

Если питание дома осуществляется по трехфазной схеме, то целесообразно применять и трехфазное силовое (и термическое) оборудование.

Для приведения в движение таких механизмов при трехфазном питании чаще всего применяется асинхронный трехфазный двигатель.

Информация о двигателе указывается в его паспорте (в документации и на металлической табличке, прикрепленной к корпусу). Здесь приводятся номинальные величины, т.е. такие, на которые двигатель рассчитан при своей нормальной работе при наибольшей допустимой нагрузке.

Например, на табличке указано: Р = 1,1 кВт; U = 380/220 В; I = 2,5/4,3 A; f = 50 Гц; п = 2810 об/мин; КПД = 77,5%; cosp = 0,87.

Это значит: номинальная полезная мощность на валу двигателя составляет 1,1 кВт, или 1100 Вт; соединение обмоток звездой соответствует линейному напряжению сети 380 В, в этом случае линейный ток (в проводах, питающих двигатель; равен 2,5 А; соединение обмоток двигателя треугольником соответствует линейному напряжению сети 220 В и в этом случае линейный ток равен 4,3 А; частота сети должна быть равной 50 Гц; номинальная скорость вращения, т.е. скорость двигателя при номинальной нагрузке составляет 2810 об/мин. номинальный КПД (отношение полезной мощности на валу к затраченной мощности электроэнергии, получаемой из сети оплачиваемой по счетчику) равен 77,5%, коэффициент мощности (называемый также «косинус фи») составляет 0,87.

Коэффициент мощности — это отношение активной мощности электроэнергии, т.е. той, которая может быть преобразована в другой вид, в данном случае — в механическую, к полной мощности электроэнергии.

Формула мощности, связывающая эти параметры для трехфазного асинхронного двигателя, такова:

где: U, I — линейные напряжения и ток, η — КПД, cosфи — коэффициент мощности.

«Дробные» паспортные значения напряжения и тока означают, что если линейное (т.е. между линейными проводами) напряжение трехфазной линии равно 380, а фазное -220 В, то обмотки статора данного двигателя должны быть соединены звездой.

Для соединения звездой концы всех трех обмоток, выведенные на щиток вводной коробки двигателя и имеющие маркировку С4, С5, С6, должны быть соединены в одну точку, называемую нейтральной, а линейные провода сети подключаются к начальным точкам обмоток, которые имеют маркировку С1, С2, СЗ.

Если линейное напряжение сети равно 220, а фазное 127 (последнее в настоящее время встречается редко), то обмотки статора двигателя следует соединить треугольником. Для этого конец первой обмотки (С4) соединяют с началом второй (С2), конец второй обмотки (С5) соединяют с началом третье (СЗ), а конец третьей (С6) соединяют с началом первой (С1), и образовавшимся трем клеммам присоединяют линейные провода.

В обоих случаях фазное напряжение на каждой из обмоток будет равно 220 В, а мощность двигателя останется неизменной, но из-за разницы в величине тока сечение питающих проводов во втором случае придется увеличить.

Если двигатель приводит в движение механизм, момент сопротивления на его валу замедляет вращение ротора. При увеличении нагрузки скорость двигателя уменьшается, что приводит к увеличению момента двигателя, и он преодолевает сопротивление механизма. Это возможно даже при некотором (в полтора-два раза) кратковременном превышении номинальной нагрузки, но до некоторого предела, называемого критическим моментом двигателя, повышение нагрузки выше которого приведет к остановке двигателя.

При номинальной нагрузке двигателя его КПД и коэффициент мощности максимальны. При работе двигателя вхолостую его КПД равен нулю, а коэффициент мощности очень низок. Поэтому следует избегать длительной недогрузки двигателя, или работы его на холостом ходу.

При пуске асинхронного двигателя возникает очень большой, хотя и кратковременный, пусковой ток, который в 5 — 7 раз превышает номинальное значение. Иногда пусковой ток может привести к значительному снижению напряжения сети. Для того, что бы уменьшить пусковые токи можно использовать устройства плавного пуска электродвигателей.

Для реверса (изменения направления вращения) асинхронного двигателя достаточно поменять местами любые два провода при подсоединении к клеммам двигателя или, если это требуется делать часто, использовать реверсивные пускатели.

Трехфазное питание индивидуальных домов встречается в настоящее время все же весьма редко. Если питание осуществляется по однофазной схеме, то электродвигатели должны этому соответствовать. В этом случае применяются следующие специальные виды двигателей.

Коллекторный двигатель. Особенностью его является наличие коллектора и щеток, чего обычно не бывает у асинхронного двигателя (и это одно из его достоинств). Но есть достоинства и у коллекторного двигателя: возможность работы от однофазных цепей переменного тока, возможность получения высоких скоростей вращения — при обычной частоте 50 Гц, плавное регулирование скорости при питании от автотрансформатора, повышенный коэффициент мощности.

Конденсаторный асинхронный двигатель. Такой двигатель может работать от однофазной сети с включением конденсаторов. Дополнительная емкость превращает пульсирующее магнитное поле однофазного тока во вращающееся.

Эти двигатели развивают несколько меньший (приблизительно на 30%) по сравнению с трехфазным двигателем того же габарита вращающий момент и имеют несколько худшие рабочие характеристики. Оптимальная емкость при таких схемах зависит от конструктивных особенностей двигателя и его электрических параметров.

Для двигателя с паспортными данными, приведенными выше, в формулу следует подставить для схемы к = 2800, фазное напряжение 220 В, фазный ток 2,5 А независимо от того, звездой или треугольником соединены обмотки двигателя. Искомая емкость составляет 32 мкФ.

Формула расчета является приближенной и поэтому необходимо на месте подбором найти оптимальную величину емкости, отключая или подключая дополнительные конденсаторы малой емкости с тем, чтобы методом последовательного приближения найти оптимальный вариант с наибольшим моментом двигателя (увеличение и уменьшение момента двигателя можно ощутить по его работе под нагрузкой). Развиваемая мощность при этом является номинальной мощностью конденсаторного двигателя.

Как правило, для пуска двигателя требуется дополнительная емкость, включаемая параллельно рабочей только во время пуска. При пуске, особенно под нагрузкой, следует выключателем включить дополнительную емкость, величина которой подбирается так, чтобы полная пусковая емкость, включая рабочую, превышала рабочую в 2 — 3 раза. Конденсаторы могут устанавливаться непосредственно возле двигателя либо в специальном блоке питания. Существуют конденсаторные двигатели со встроенной емкостью.

При работе с конденсаторными двигателями следует соблюдать дополнительные правила безопасности. Батареи конденсаторов следует заключить в несгораемую коробку и закрепить от сотрясения и вибраций. Замену предохранителей нужно производить при замкнутом рубильнике отключаемой емкости. После отключения двигателя отключаемая емкость должна быть замкнута рубильником.

Необходимо помнить, что при переменном токе нельзя применять электролитические конденсаторы (на их зажимах имеется маркировка + и -), предназначенные лишь для постоянного тока. В противном случае может произойти взрыв конденсатора.

Следует также помнить, что конденсатор сравнительно долго сохраняет заряд и после отключения, что является опасным для человека при прикосновении к клеммам конденсатора. Заряд тем выше, чем больше емкость и выше напряжение конденсатора. Разряд конденсатора следует снимать после каждого отключения двигателя замыканием на отрезок изолированного провода.

Включение и выключение стационарных, т.е. непереносных электродвигателей удобнее всего производить с помощью магнитных пускателей, которые состоят из электромагнита с укрепленными на его подвижной части контактами, замыкающимися и размыкающимися при включении катушки электромагнита.

Включение и выключение самой катушки производится кнопками, установленными здесь же или вынесенными в нужное место, может быть даже на довольно большое расстояние. Вместо кнопки можно использовать фотореле, поплавковое или другие реле, автоматически включающие ток в катушке при изменении тех или иных параметров.

Таким образом, магнитный пускатель обладает, по крайней мере, двумя несомненными достоинствами: возможностью управления механизмом (или осветительной установкой) на расстоянии и возможностью автоматического управления без участия человека. Металлические корпуса магнитных пускателей и кнопок управления должны быть занулены (смотрите статью «Защитное зануление»).

Примером автоматического управления насосом, подающим воду в резервуар, расположенный на некоторой высоте, может служить магнитный пускатель, включение катушки которого производится поплавковым реле, помещенным в резервуар.

Когда уровень жидкости в резервуаре достигает нижнего критического положения, поплавок, снабженный контактами, включает катушку контактора, которая при обтекании током притягивает подвижную часть контактора и своими контактами включает электродвигатель. В верхнем положении поплавок выключает катушку, и та отключает двигатель.

Одна из простых и надежных схем управления насосом, которую можно собрать самостоятельно, приведена в статье «Автоматизация управления насосом на даче».

Большое значение имеет контроль заземления и сопротивления изоляции. Внешний осмотр в этом смысле рекомендуется делать перед каждым рабочим циклом электроприбора, а один раз в год делать замеры сопротивления изоляции и наличия заземления с помощью соответствующих приборов.

Владимир Репринцев

Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber

Чему равен кпд асинхронного двигателя при холостом ходе

• О заводе
• Каталог
  • Установки компенсации реактивной мощности
    • Регулируемые конденсаторные установки КРМ (АУКРМ) — 0,4 кВ
    • Нерегулируемые конденсаторные установки КРМ (УКРМ ) — 0,4 кВ
    • Тиристорные конденсаторные установки КРМТ (АУКРМТ) — 0,4 кВ
    • Комплектующие для конденсаторных установок
  • Конденсаторы для повышения коэффициента мощности
    • Серия PSPE1 (однофазные конденсаторы)
    • Серия PSPE3 (трехфазные конденсаторы)
  • Конденсаторы для силовой электроники
    • Конденсаторы серии AFC3
    • Конденсаторы серии FA2
    • Конденсаторы серии FA3
    • Конденсаторы серии FB3
    • Конденсаторы серии FO1
    • Конденсаторы серии PO1
    • Конденсаторы серии SPC
  • Компенсирующие конденсаторы для светотехники
    • Серия K78-99 (пластиковый корпус)
    • Серия К78-99 A (алюминиевый корпус)
    • Серия К78-99 AP2 (взрывозащищенный)
  • Конденсаторы для асинхронных двигателей
    • Серия К78-98 (пластиковый корпус)
    • Серия К78-98 A (алюминиевый корпус)
    • Серия К78-98 АР2 (взрывозащищенный)
  • Сырьё и комплектующие
• Пресс-центр
• Покупателю
• Новости
• Партнеры
• Библиотека
• Контакты

• Контакты
• Покупателю
• Пресс-центр
• О заводе

• Охрана труда
• Установки компенсации реактивной мощности
  • Регулируемые конденсаторные установки КРМ (АУКРМ) — 0,4 кВ
  • Нерегулируемые конденсаторные установки КРМ (УКРМ ) — 0,4 кВ
  • Тиристорные конденсаторные установки КРМТ (АУКРМТ) — 0,4 кВ
  • Комплектующие для конденсаторных установок
• Конденсаторы для повышения коэффициента мощности
  • Серия PSPE1 (однофазные конденсаторы)
  • Серия PSPE3 (трехфазные конденсаторы)
• Конденсаторы для силовой электроники
  • Конденсаторы серии AFC3
  • Конденсаторы серии FA2
  • Конденсаторы серии FA3
  • Конденсаторы серии FB3
  • Конденсаторы серии FO1
  • Конденсаторы серии PO1
  • Конденсаторы серии SPC
• Компенсирующие конденсаторы для светотехники
  • Серия K78-99 (пластиковый корпус)
  • Серия К78-99 A (алюминиевый корпус)
  • Серия К78-99 AP2 (взрывозащищенный)
• Конденсаторы для асинхронных двигателей
  • Серия К78-98 (пластиковый корпус)
  • Серия К78-98 A (алюминиевый корпус)
  • Серия К78-98 АР2 (взрывозащищенный)
• Сырьё и комплектующие

Конденсаторы для силовой электроники

Конденсаторы для повышения коэффициента мощности

Установки компенсации реактивной мощности 0.4кВ

Моторные и светотехнические конденсаторы

Появление термина «реактивная» мощность связано с необходимостью выделения мощности, потребляемой нагрузкой, составляющей, которая формирует электромагнитные поля и обеспечивает вращающий момент двигателя. Эта составляющая имеет место при индуктивном характере нагрузки. Например, при подключении электродвигателей. Практически вся бытовая нагрузка, не говоря о промышленном производстве, в той или иной степени имеет индуктивный характер.

В электрических цепях, когда нагрузка имеет активный (резистивный) характер, протекающий ток синфазен (не опережает и не запаздывает) от напряжения. Если нагрузка имеет индуктивный характер (двигатели, трансформаторы на холостом ходу), ток отстает от напряжения. Когда нагрузка имеет емкостной характер (конденсаторы), ток опережает напряжение.

Суммарный ток, потребляемый двигателем, определяется векторной суммой:

1. I_а — активный ток
2. I_ри — реактивный ток индуктивного характера

К этим токам привязаны мощности потребляемые двигателем.

1. Р – активная мощность привязана к Iа (по всем гармоникам суммарно)
2. Q – реактивная мощность привязана к Iри (по всем гармоникам суммарно)
3. A – полная мощность потребляемая двигателем. (по всем гармоникам суммарно)

Реактивная мощность не производит механической работы, хотя она и необходима для работы двигателя, поэтому ее необходимо получать на месте, чтобы не потреблять ее от энергоснабжающей организации. Тем самым мы снижаем нагрузку на провода и кабели, повышаем напряжение на клеммах двигателя, снижаем платежи за реактивную мощность, имеем возможность подключить дополнительные станки за счет снижения тока потребляемого с силового трансформатора.

Параметр определяющий потребление реактивной мощности называется Cos (φ)

• P_1гарм — активная мощность первой гармоники 50 Гц
• A_1гарм — полная мощность первой гармоники 50 Гц

Таким образом, сos (φ) уменьшается, когда потребление реактивной мощности нагрузкой увеличивается. Необходимо стремиться к повышению сos (φ), т.к. низкий сos (φ) несет следующие проблемы:

1. Высокие потери мощности в электрических линиях (протекание тока реактивной мощности);
2. Высокие перепады напряжения в электрических линиях (например 330…370 В, вместо 380 В);
3. Необходимость увеличения габаритной мощности генераторов, сечения кабелей, мощности силовых трансформаторов.

Из всего вышеприведенного, понятно, что компенсация реактивной мощности необходима. Чего легко можно достичь применением активных компенсирующих установок. Конденсаторы в которых будут компенсировать реактивную мощность двигателей.

Потребители реактивной мощности

Потребителями реактивной мощности, необходимой для создания магнитных полей, являются как отдельные звенья электропередачи (трансформаторы, линии, реакторы), так и такие электроприёмники, преобразующие электроэнергию в другой вид энергии которые по принципу своего действия используют магнитное поле (асинхронные двигатели, индукционные печи и т.п.). До 80-85% всей реактивной мощности, связанной с образованием магнитных полей, потребляют асинхронные двигатели и трансформаторы. Относительно небольшая часть в общем балансе реактивной мощности приходится на долю прочих её потребителей, например на индукционные печи, сварочные трансформаторы, преобразовательные установки, люминисцентное освещение и т.п.

Трансформатор как потребитель реактивной мощности. Трансформатор является одним из основных звеньев в передаче электроэнергии от электростанции до потребителя. В зависимости от расстояния между электростанцией и потребителем и от схемы передачи электроэнергии число ступеней трансформации лежит в пределах от двух до шести. Поэтому установленная трансформаторная мощность обычно в несколько раз превышает суммарную мощность генераторов энергосистемы. Каждый трансформатор сам является потребителем реактивной мощности. Реактивная мощность необходима для создания переменного магнитного потока, при помощи которого энергия из одной обмотки трансформатора передаётся в другую.

Асинхронный двигатель как потребитель реактивной мощности. Асинхронные двигатели наряду с активной мощностью потребляют до 60-65% всей реактивной мощности нагрузок энергосистемы. По принципу действия асинхронный двигатель подобен трансформатору. Как и в трансформаторе, энергия первичной обмотки двигателя – статора передаётся во вторичную – ротор посредствам магнитного поля.

Индукционные печи как потребители реактивной мощности. К крупным электроприемникам, требующим для своего действия большой реактивной мощности, прежде всего, относятся индукционные печи промышленной частоты для плавки металлов. По существу эти печи представляют собой мощные, но не совершенные с точки зрения трансформаторостроения трансформаторы, вторичной обмоткой которых является металл (садка), расплавляемый индуктированными в нём токами.

Преобразовательные установки, преобразующие переменный ток в постоянный при помощи выпрямителей, также относятся к крупным потребителям реактивной мощности. Выпрямительные установки нашли широкое применение в промышленности и на транспорте. Так, установки большей мощности с ртутными преобразователями используются для питания электроизоляционных ванн, например при производстве алюминия, каустической соды и др. Железнодорожный транспорт в нашей стране почти полностью электрифицирован, причём значительная часть железных дорог использует постоянный ток преобразовательных установок.

Компенсация реактивной мощности в электрических сетях

С другой стороны, элементы распределительной сети (линии электропередачи, повышающие и понижающие трансформаторы) в силу особенностей конструктивного исполнения имеют продольное индуктивное сопротивление. Поэтому, даже для нагрузки потребляющей только активную мощность, в начале распределительной сети будет иметь место индуктивная составляющая – реактивная мощность. Величина этой реактивной мощности зависит от индуктивного сопротивления распределительной сети и полностью расходуется на потери в элементах этой распределительной сети.

Действительно, для простейшей схемы:

• Р – активная мощность в центре питания,
• Рн – активная мощность на шинах потребителя,
• R – активное сопротивление распределительной сети,
• Q – реактивная мощность в центре питания,
• Qн – реактивная мощность на шинах потребителя.
• U – напряжение в центре питания,
• Uн – напряжение на шинах потребителя,
• Х – индуктивное сопротивление распределительной сети.

В результате, независимо от характера нагрузки, по распределительной сети от источника питания будет передаваться реактивная мощность Q. При двигательном характере нагрузки ситуация ухудшается – значения мощности в центре питания увеличивается и становится равными:

Передаваемая от источника питания к потребителю реактивная мощность имеет следующие недостатки:

В распределительной сети возникают дополнительные потери активной мощности – потери при транспорте электрической энергии:

Таким образом, транспортировка реактивной мощности по распределительным сетям от центров питания к потребителям превращается в сложную технико-экономическую проблему, затрагивающую как вопросы экономичности так и вопросы надежности систем электроснабжения.

Классическим решением данной проблемы в распределительных сетях является компенсация реактивной мощности у потребителя путём установки у него дополнительных источников реактивной мощности – потребительских статических конденсаторов.

Компенсация реактивной мощности применяется:

• по условию баланса реактивной мощности;
• как важное мероприятие для снижения потерь электрической энергии в сетях;
• для регулирования напряжения.