Αιτίες μείωσης του συντελεστή ισχύος και μέθοδοι βελτίωσής του

Τεχνική και οικονομική αξία του συντελεστή ισχύος

Η τιμή του συντελεστή ισχύος χαρακτηρίζει τον βαθμό χρησιμοποίησης της ενεργού ισχύος της πηγής ισχύος. Όσο πιο ψηλά συντελεστής ισχύος ηλεκτρικών δεκτών, τόσο καλύτερες είναι οι γεννήτριες των σταθμών παραγωγής ενέργειας και οι κύριοι κινητήρες τους (στρόβιλοι κ.λπ.), οι μετασχηματιστές υποσταθμών και τα δίκτυα ισχύος.

Οι χαμηλές τιμές του cos phi (cos phi) στις ίδιες τιμές της ενεργού ισχύος οδηγούν σε πρόσθετο κόστος για την κατασκευή ισχυρότερων σταθμών, υποσταθμών και δικτύων, καθώς και σε πρόσθετο κόστος λειτουργίας.

Η πραγματική δύναμη των χρηστών ενέργειας κοινής ωφέλειας αλλάζει συνεχώς με την πάροδο του χρόνου. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η εργασία μεμονωμένων τμημάτων ή εργαστηρίων επιχειρήσεων δεν συμπίπτει χρονικά. Επιπλέον, ορισμένος εξοπλισμός μπορεί να λειτουργεί με μερικό φορτίο ή ακόμη και σε κατάσταση αδράνειας.Η αλλαγή στην ενεργό και άεργο ισχύ των ηλεκτρικών δεκτών οδηγεί σε αλλαγές στο cos phi.

Λόγοι για χαμηλό συντελεστή ισχύος

Οι κύριοι καταναλωτές άεργης ενέργειας είναι οι ασύγχρονοι ηλεκτροκινητήρες, οι μετασχηματιστές και οι επαγωγικοί κλίβανοι, οι μηχανές συγκόλλησης, οι λαμπτήρες εκκένωσης αερίου κ.λπ.

Ένας επαγωγικός κινητήρας που λειτουργεί με φορτίο κοντά στο ονομαστικό έχει την υψηλότερη τιμή cos phi. Καθώς το φορτίο του κινητήρα μειώνεται, ο συντελεστής ισχύος μειώνεται.

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η ενεργός ισχύς στους ακροδέκτες του ηλεκτροκινητήρα μεταβάλλεται ανάλογα με το φορτίο του, ενώ η άεργος ισχύς, λόγω μιας μικρής αλλαγής στο ρεύμα μαγνήτισης, παραμένει πρακτικά σταθερή. Στο ρελαντί, το cos phi έχει τη μικρότερη τιμή, η οποία, ανάλογα με τον τύπο του ηλεκτροκινητήρα, την ισχύ και την ταχύτητα περιστροφής, κυμαίνεται από 0,1 έως 0,3.

Οι μετασχηματιστές ισχύος, όπως οι επαγωγικοί κινητήρες, έχουν μειωμένο συντελεστή ισχύος φορτίου μικρότερο από 75%.

Οι υπερφορτωμένοι επαγωγικοί κινητήρες έχουν επίσης χαμηλό cos phi λόγω αυξημένων μαγνητικών ροών διαρροής.

Οι κινητήρες με καλύτερες συνθήκες ψύξης από τους κλειστούς κινητήρες μπορούν να μεταφέρουν περισσότερο φορτίο (ενεργό ισχύ) και επομένως θα έχουν υψηλότερο cos phi.

Οι κινητήρες ρότορα κλωβού σκίουρου, λόγω των χαμηλότερων τιμών επαγωγικής αντίστασης διαρροής, έχουν υψηλότερο cos phi από τους κινητήρες τυλιγμένου ρότορα.

Η τιμή του cos phi για μηχανές του ίδιου τύπου θα αυξάνεται καθώς αυξάνεται η ονομαστική ισχύς και η ταχύτητα του δρομέα, καθώς αυτό μειώνει το σχετικό μέγεθος του ρεύματος μαγνήτισης.

Η αύξηση της τάσης στη δευτερεύουσα πλευρά των μετασχηματιστών ισχύος λόγω μείωσης του φορτίου (για παράδειγμα, κατά τις νυχτερινές βάρδιες και κατά τη διάρκεια του μεσημεριανού διαλείμματος) οδηγεί σε αύξηση της τάσης σε σύγκριση με την ονομαστική τάση των ακροδεκτών των ηλεκτροκινητήρων που λειτουργούν . Αυτό με τη σειρά του οδηγεί σε αύξηση του ρεύματος μαγνήτισης και της άεργης ισχύος των ηλεκτροκινητήρων, με αποτέλεσμα χαμηλότερο συντελεστή ισχύος.

Η περιστροφή του ρότορα, η οποία συμβαίνει καθώς φθείρονται τα ρουλεμάν, έτσι ώστε ο ρότορας να μην αγγίζει τον στάτορα, προκαλεί αύξηση του διακένου αέρα μεταξύ του στάτορα και του ρότορα, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση του ρεύματος μαγνήτισης και μείωση του cos phi.

Η μείωση του αριθμού των συρμάτων στην υποδοχή του στάτη κατά την επανατύλιξη προκαλεί αύξηση του ρεύματος μαγνήτισης και μείωση του cos phi του κινητήρα επαγωγής.

Η χρήση λαμπτήρων εκκένωσης αερίου (DRL και φθορισμού) με επαγωγική αντίσταση (τσοκ) στο κύκλωμα απουσία συσκευών αντιστάθμισης μειώνει επίσης τον συντελεστή ισχύος των ηλεκτρικών εγκαταστάσεων (βλ. Πώς είναι διατεταγμένα και λειτουργούν τα στραγγαλιστικά πηνία των λαμπτήρων φθορισμού).

Τεχνικές βελτίωσης συντελεστή ισχύος

Είναι απαραίτητο να αυξηθεί ο συντελεστής ισχύος μιας ηλεκτρικής εγκατάστασης, πρώτα από όλα, μέσω της σωστής και ορθολογικής λειτουργίας του ηλεκτρολογικού εξοπλισμού, δηλαδή με φυσικό τρόπο. Η ισχύς του ηλεκτροκινητήρα πρέπει να επιλέγεται αυστηρά σύμφωνα με την ισχύ που απαιτείται για τον μηχανισμό κίνησης και οι ήδη εγκατεστημένοι αλλά ελαφρά φορτωμένοι ηλεκτροκινητήρες πρέπει να αντικαθίστανται με ηλεκτρικούς κινητήρες αντίστοιχα χαμηλότερης ισχύος.

Ωστόσο, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι μερικές φορές μια τέτοια αντικατάσταση μπορεί να οδηγήσει σε αύξηση των απωλειών ενεργής ενέργειας στον ίδιο τον ηλεκτροκινητήρα και στο δίκτυο, εάν η απόδοση του νεοεγκατεστημένου ηλεκτροκινητήρα αποδειχθεί μικρότερη από την προηγουμένως εγκατεστημένη ένας. Επομένως, η σκοπιμότητα μιας τέτοιας αντικατάστασης πρέπει να επαληθευτεί με υπολογισμό.

Επιπλέον, είναι απαραίτητο να ελέγξετε τον εφεδρικό ηλεκτροκινητήρα σύμφωνα με τις συνθήκες επιτρεπόμενης θέρμανσης και υπερφόρτωσης και μερικές φορές τον χρόνο επιτάχυνσης. Κατά κανόνα, οι ηλεκτροκινητήρες με φόρτωση κάτω του 40% υπόκεινται σε αντικατάσταση. Όταν το φορτίο είναι μεγαλύτερο από 70%, η αντικατάσταση καθίσταται ασύμφορη.

Σε όλες τις πιθανές περιπτώσεις, ένας κινητήρας κλωβού σκίουρου θα πρέπει να προτιμάται έναντι ενός ρότορα φάσης. Είναι απαραίτητο να εγκαταλειφθεί η χρήση κλειστών ηλεκτροκινητήρων εάν, λόγω περιβαλλοντικών συνθηκών, επιτρέπεται η χρήση ηλεκτρικών κινητήρων σε ανοιχτό ή προστατευμένο σχεδιασμό.

Οι ηλεκτρικοί κινητήρες που κινούν διάφορα μηχανήματα και μηχανισμούς δεν λειτουργούν συνεχώς με πλήρες φορτίο. Για παράδειγμα, κατά την εγκατάσταση ενός νέου εξαρτήματος μηχανικής κατεργασίας σε μια μηχανή, ο ηλεκτροκινητήρας μερικές φορές λειτουργεί στο ρελαντί με χαμηλό cos phi. Επομένως, συνιστάται η αποσύνδεση του ηλεκτροκινητήρα από το δίκτυο για το χρόνο αδράνειας με διάρκεια της περιόδου αλληλεπίδρασης 10 δευτερολέπτων ή περισσότερο (αυτή η απαίτηση είναι επίσης υποχρεωτική για εξοικονόμηση ενεργού ηλεκτρισμού).

Η περίοδος αλληλεπίδρασης είναι ο χρόνος που δαπανάται για να ανασυρθεί το εργαλείο στην αρχική του θέση, να αφαιρεθεί το κατεργασμένο τμήμα από το μηχάνημα, να εγκατασταθεί ένα νέο εξάρτημα στο μηχάνημα και να φέρει το εργαλείο στη θέση εργασίας.Σε μηχανήματα και μηχανισμούς στους οποίους οι περίοδοι λειτουργίας εναλλάσσονται με περιόδους διαλειτουργικότητας, συνιστάται η εγκατάσταση αυτόματων περιοριστών ρελαντί.

Συνιστάται επίσης η αντικατάσταση ή η προσωρινή αποσύνδεση μετασχηματιστών που έχουν φορτωθεί κατά μέσο όρο λιγότερο από το 30% της ονομαστικής ισχύος τους.

Η ποιοτική επισκευή ενός ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα επηρεάζει σημαντικά την αύξηση της τιμής του cos phi. Ένας καλά επισκευασμένος κινητήρας πρέπει να έχει πινακίδα. Πρέπει να παρακολουθείτε προσεκτικά το μέγεθος του διακένου αέρα μεταξύ του στάτορα και του ρότορα, μην επιτρέπετε αποκλίσεις από τον κανόνα, βάλτε τον αριθμό των ενεργών συρμάτων στις αυλακώσεις σύμφωνα με τον υπολογισμό. Οι επισκευασμένοι κινητήρες θα πρέπει να ελέγχονται διεξοδικά, συμπεριλαμβανομένου του ελέγχου του ρεύματος χωρίς φορτίο.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα μέτρα για τη βελτίωση του φυσικού συντελεστή ισχύος δεν επιτρέπουν την αύξηση του cos phi σε 0,92 — 0,95 σύμφωνα με τις συνθήκες της τεχνολογικής διαδικασίας. Σε τέτοιες ηλεκτρικές εγκαταστάσεις, χρησιμοποιούνται τεχνητές μέθοδοι για την αντιστάθμιση της άεργου ισχύος — αύξηση του συντελεστή ισχύος με χρήση ειδικές συσκευές αντιστάθμισης.

Τέτοιες συσκευές περιλαμβάνουν: στατικούς πυκνωτές, σύγχρονους αντισταθμιστές και υπερδιεγερμένους σύγχρονους κινητήρες. Ωστόσο, οι σύγχρονοι ηλεκτρικοί κινητήρες και οι αντισταθμιστές που κατασκευάζονται με υψηλή ισχύ είναι σπάνιοι στα εργοστάσια. Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα για την αύξηση του συντελεστή ισχύος είναι στατικοί πυκνωτές.

Με την κατάλληλη επιλογή της χωρητικότητας των πυκνωτών, είναι δυνατό να φέρετε τη γωνία φάσης μεταξύ της τάσης και του ρεύματος σε οποιαδήποτε απαιτούμενη τιμή.Η μείωση του ρεύματος στο δίκτυο τροφοδοσίας επιτυγχάνεται λόγω της άεργης συνιστώσας, η οποία αντισταθμίζεται από το χωρητικό ρεύμα της συστοιχίας πυκνωτών.