0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое косинус асинхронного двигателя

Увеличение косинуса фи

Дата публикации: 25 апреля 2015 .
Категория: Статьи.

Причины низкого «косинуса фи»

Недозагрузка электродвигателей переменного тока

При недозагрузке электродвигателя потребляемая им активная мощность уменьшается пропорционально нагрузке. В то же время реактивная мощность изменяется меньше. Поэтому чем меньше нагрузка двигателя, тем с меньшим коэффициентом мощности он работает.

Так, например, асинхронный двигатель в 400 кВт при 1000 оборотах в минуту имеет «косинус фи», равный при полной нагрузке 0,83. При ¾ нагрузки тот же двигатель имеет cos φ = 0,8. При ½ нагрузке cos φ = 0,7 и при ¼ нагрузки cos φ = 0,5.

Двигатели, работающие вхолостую, имеют «косинус фи», равный от 0,1 до 0,3 в зависимости от типа, мощности и скорости вращения.

Неправильный выбор типа электродвигателя

Двигатели быстроходные и большой мощности имеют более высокий «косинус фи», чем тихоходные и маломощные двигатели. Двигатели закрытого типа имеют cos φ ниже, чем двигатели открытого типа. Двигатели, неправильно выбранные по типу, мощности и скорости, понижают cos φ.

Повышение напряжения в сети

В часы малых нагрузок, обеденных перерывов и тому подобного напряжение сети на предприятии увеличивается на несколько вольт. Это ведет к увеличению намагничивающего тока индивидуальных потребителей (реактивной составляющей их полного тока), что в свою очередь вызывает уменьшение cos φ предприятия.

Неправильный ремонт двигателя

При перемотке электродвигателей обмотчики вследствие неправильного подбора проводов иногда не заполняют пазы машины тем количеством проводников, которое было в фабричной обмотке. При работе такого двигателя, вышедшего из ремонта, увеличивается магнитный поток рассеяния, что приводит к уменьшению cos φ двигателя.

При сильном износе подшипников ротор двигателя может задевать при вращении за статор. Вместо того чтобы сменить подшипники, обслуживающий персонал иногда идет по неправильному и вредному пути и подвергает ротор обточке.

Увеличение воздушного зазора между ротором и статором вызывает увеличение намагничивающего тока и уменьшение cos φ двигателя.

Способы увеличения «косинуса фи»

Вышеперечисленные последствия низкого cos φ с достаточной убедительностью говорят о том, что необходимо вести борьбу за высокий cos φ. К мерам увеличения cos φ относятся:

  1. Правильный выбор типа, мощности и скорости вновь устанавливаемых двигателей;
  2. Увеличение загрузки двигателей;
  3. Недопущение работы двигателей вхолостую продолжительное время;
  4. Правильный и высококачественный ремонт двигателей;
  5. Применение статических (то есть неподвижных, невращающихся) конденсаторов.

Малый вес конденсаторов, отсутствие вращающихся частей, незначительные потери энергии в них, легкость обслуживания, безопасность и надежность в работе дают возможность широкого применения статических конденсаторов для повышения cos φ двигателей.

Подбирая величину емкости при параллельном соединении и емкости, можно добиться уменьшения угла сдвига фаз между напряжением и общим током при неизменной активной и реактивной мощности, потребляемой ветвью с индуктивностью. Этот угол можно сделать равным нулю. Тогда ток, текущий на общем участке цепи, будет иметь наименьшую величину и совпадать по фазе с напряжением сети.

Это явление называется компенсацией сдвига фаз и широко используется на практике.
По экономическим соображениям невыгодно доводить угол φ до нуля, практически целесообразно иметь cos φ = 0,9 – 0,95.

Рассмотрим расчет емкости конденсаторов, которые нужно включить параллельно индуктивной нагрузке, чтобы повысить cos φ до заданной величины.

На рисунке 1, а изображена схема включения индуктивной нагрузки в сеть переменного тока. Для увеличения коэффициента мощности параллельно потребителю включена батарея конденсаторов. Векторная диаграмма начинается с построения вектора напряжения U. Ток I1 вследствие индуктивного характера нагрузки отстает по фазе от напряжения сети на угол φ1. Необходимо уменьшить угол сдвига фаз между напряжением U и общим током до величины φ. Иначе говоря, увеличить коэффициент мощности от значения cos φ1 до значения cos φ.

Рисунок 1. Увеличение cos φ при помощи статических конденсаторов:
а – схема включения; б – векторная диаграмма

Отрезок ос, представляющий активную слагающую тока I1, равен:

Пользуясь выражением мощности переменного тока

отрезок ос выразим так:

Ток на общем участке цепи I равен геометрической сумме тока нагрузки I1 и тока конденсатора IC.

Из треугольника оас и овс имеем:

Читать еще:  Время работы двигателя специального пожарного автомобиля

Из диаграммы получаем:

Так как и ab = IC , то

Вместе с этим, как было указано выше,

Пример 1. Электрические двигатели шахты потребляют мощность 2000 кВт при напряжении 6 кВ и cos φ1 = 0,6. Требуется найти емкость конденсаторов, которую нужно подключить на шины установки, чтобы увеличить cos φ до 0,9 при f = 50 Гц.

Решение.

Источник: Кузнецов М. И., «Основы электротехники» — 9-е издание, исправленное — Москва: Высшая школа, 1964 — 560 с.

22. Рабочие характеристики асинхронной машины

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.

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.

Читать еще:  Щелчок при запуске двигателя ваз 2105

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)

Друзья! Приглашаем вас к обсуждению. Если у вас есть своё мнение, напишите нам в комментарии.

Почему модель показывает неправильные КПД и cos асинхронного двигателя?

Собрал вот такую модель двигателя. Надо исследовать влияние разных режимов (в вордовском файле) на КПД и cos’фи’. Вроде бы модель нормальная, всё присобачено, куда надо. Но значения (можете посмотреть в том же файле и сами смоделировать те же режимы) — лютая чушь. Что там не так то? Осциллограммы правильные выдаёт, а численные значения этих 2 параметров нет.
Я пытался использовать разные блоки для измерения трёхфазной мощности P1, но ни с одним из трёх не получилось ничего толкового.

Помощь в написании контрольных, курсовых и дипломных работ здесь.

Вложения

Модель.rar (33.8 Кб, 8 просмотров)

Модель асинхронного двигателя в симулинк
Вот в учебных целях озадачил себя таким заданием, сделать модель асинхронного двигателя в симулинк.

Модель асинхронного двигателя в симулинк
Здравствуйте. Столкнулся с такой проблемой, что готовая модель асинхронного двигателя и.

Математическая модель асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Добрый день, помогите найти математическую модель и схему в симулинке.

Модель асинхронного двигателя, спасите люди добрые!
Господа, будьте добры, помогите смоделировать асинхронный двигатель. Замучилась вконец. :cry.

Решение

Попробую, конечно. Но какая разница, если я считаю по установившемуся режиму, а там Mэм=Мс, то есть и мощности равны?

Ну, там в библиотеке блоков для трёхфазных схем есть три блока измерения мощностей: Power (Positive Sequence), Power (3-ph, Phasor), Power (3-ph, Instantaneous). Я, честно говоря, вообще не понял, что за мощность измеряет Phasor, поэтому им никогда не пользовался. А в чём принципиальная разница между Positive Sequence и Instantaneous я слабо представляю, потому что описание оставляет желать лучшего у обоих, но как я понял, второй используется только если токи и напряжения синусоидальны (гармоники, обрыв фазы, замыкание фазы на фазу/землю и т.п. он не воспринимает и показывает какие-то там свои извращённые значения), и показывает мощности, вычисленные из мгновенных значений этих самых синусоид. Проще говоря, вот синусоида показывает множество величин тока, проходимого по цепи. И этот блок показывает значение мощности для каждого значения этого множества: если в конце осциллограммы тока последняя точка синусоиды имеет ординату 10 А (при амплитудном значении тока = 30 А), то блок Instantaneous показывает Р, равную 3*U*10*cos’фи’.
А блок Positive Sequence показывает мощность по действующему значению тока и напряжения, то есть из примера выше: 3*U*30/корень(2)*cos’фи’. Но этот блок может вычислять правильную мощность при несинусоидальности напряжения, однако его надо настраивать, если меняется частота сети.

Я правильно понял? Если используемый блок выдаёт левую Р1, то тогда понятно, откуда левый КПД.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Коэффициент — мощность — асинхронный двигатель

На рис. 18 — 20 в качестве примера приведены кривые, характеризующие зависимость тока статора, электромагнитного момента и коэффициента мощности асинхронного двигателя средней мощности от величины скольжения. [32]

Коэффициент мощности cos p при недогрузке двигателя резко падает вследствие того, что при холостом ходе и малых нагрузках двигатель потребляет реактивный намагничивающий ток, отстающий по фазе от напряжения на угол, близкий к 90, поэтому всегда следует загружать двигатель в соответствии с его номинальной мощностью. Коэффициент мощности асинхронного двигателя при холостом ходе не превышает 0 2, однако с ростом нагрузки он быстро увеличивается и достигает наибольшего значения ( 0 8 4 — 0 9) при нагрузке, близкой к номинальной. [34]

Читать еще:  Что делать после автозапуска двигателя

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. [35]

Дальнейшее увеличение нагрузки сопровождается уменьшением cos фг, что объясняется увеличением индуктивного сопротивления ротора ( x2s) за счет увеличения скольжения. В целях повышения коэффициента мощности асинхронных двигателей чрезвычайно важно, чтобы двигатель работал всегда или, по крайней мере, значительную часть времени с номинальной нагрузкой. [37]

Синхронные двигатели могут работать с cos q 1 и даже с опережающим током, и поэтому имеют большое преимущество по сравнению с асинхронными. Это преимущество особенно велико при тихоходных двигателях, когда коэффициент мощности асинхронных двигателей имеет низкое значение. [38]

В частности, при снижении напряжения уменьшаются пусковой и максимальный моменты электродвигателей, возрастает ток, поступающий к ним из сети, увеличивается нагрев обмоток, резко уменьшается световой поток ламп. Превышение номинального напряжения приводит к возрастанию потерь в стали трансформаторов, электродвигателей и аппаратов и увеличению их нагрева, ухудшению коэффициента мощности асинхронных двигателей , сокращению срока службы осветительных ламп. [39]

При снижении напряжения уменьшаются пусковой и максимальный моменты электродвигателей, возрастает сила тока, поступающего к ним из сети, увеличивается нагрев обмоток, резко уменьшается световой поток ламп. Превышение номинального напряжения приводит к возрастанию потерь в стали трансформаторов, электродвигателей и аппаратов и увеличению их нагрева, ухудшению коэффициента мощности асинхронных двигателей , сокращению срока службы осветительных ламп. [40]

В частности, при снижении напряжения уменьшаются пусковой и максимальный моменты электродвигателей, возрастает ток, поступающий к ним из сети, увеличивается нагрев обмоток, резко уменьшается световой поток ламп. Превышение номинального напряжения приводит к Возрастанию потерь в стали трансформаторов, электродвигателей и аппаратов и увеличению их нагрева, ухудшению коэффициента мощности асинхронных двигателей , сокращению срока службы осветительных ламп. [41]

При снижении напряжения уменьшаются пусковой и максимальный моменты электродвигателей, возрастает ток, поступающий к ним из сети, увеличивается нагрев обмоток, резко уменьшается световой поток ламп. Превышение номинального напряжения приводит к возрастанию потерь в стали трансформаторов, электродвигателей и аппаратов и увеличению их нагрева, ухудшению коэффициента мощности асинхронных двигателей , сокращению срока службы осветительных ламп. [42]

Номинальный коэффициент мощности для большинства двигателей составляет cos фном 0 8 — ь 0 9 и зависит от мощности двигателя. С ростом мощности и номинальной угловой скорости двигателя повышается номинальный коэффициент мощности. Коэффициент мощности асинхронного двигателя в сильной степени зависит от нагрузки; при холостом ходе коэффициент мощности мал вследствие значительной реактивной мощности, затрачиваемой на создание потока, и малой активной мощности, связанной лишь с постоянными потерями. По мере роста нагрузки примерно до номинальной активная мощность растет быстрее реактивной и cos ф возрастает до номинального значения. [43]

Управление роторной группой вентилей дает определенное преимущество, однако этот способ не получил практического применения из-за сложности управления тиристорами роторной группы, работающими при переменных частоте и амплитуде питающего напряжения. Техническая трудность создания схем управления тиристорами роторной группы заключается в том, что управляющие импульсы по частоте и фазе должны строго соответствовать напряжению ротора; амплитуда управляющих импульсов должна оставаться постоянной, в то время как амплитуда питающего напряжения изменяется и с приближением к синхронной частоте вращения стремится к нулю. Недостатком схемы с управляемыми роторными вентилями является также снижение коэффициента мощности асинхронного двигателя при регулировании выпрямленного напряжения ротора с помощью тиристоров роторной группы. [44]

Показателями качества электрической энергии у приемников в случае питания их трехфазным током являются / отклонения напряжения и частоты. В частности, при снижении напряжения уменьшаются пусковой и максимальный моменты электродвигателей, возрастает ток, поступающий к ним из сети, увеличивается нагрев обмоток, резко уменьшается световой поток ламп. Превышение номинального напряжения приводит к возрастанию потерь в стали трансформаторов, электродвигателей и аппаратов и увеличению их нагрева, ухудшению коэффициента мощности асинхронных двигателей , сокращению срока службы осветительных ламп. [45]

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector