Faktor snage motora: Definicija, izračun i kako na njega utječu jezgre motora

Što faktor snage motora zapravo mjeri

Kada trofazni motor troši 75 kW stvarne snage na 400 V, mrežna struja ovisi o njegovom faktoru snage. Pri 0,85 PF, ta struja je oko 127 A. Pri 0,80 PF, istih 75 kW zahtijeva 135 A — šest posto više struje bez dodatnog izlaza osovine . Omjer iza ove razlike, stvarna snaga u kilovatima podijeljena s prividnom snagom u kilovolt-amperima, je faktor snage motora. For an AC motor it equals cos φ, the cosine of the phase angle between voltage and current.

Motori uvijek rade s PF ispod 1 jer im je potrebna struja magnetiziranja za stvaranje magnetskog polja u jezgrama statora i rotora prije nego što se može proizvesti moment. Ova reaktivna komponenta ne radi mehanički rad, ali ipak putuje kroz namote, dovodne kabele i uzvodne transformatore. Nezaobilazan je dio rada asinkronog motora, ali na njega utječu i dizajn i materijali.

Kako izračunati faktor snage motora

Izračun je jednostavan: PF = stvarna snaga (kW) / prividna snaga (kVA) . Za trofazni motor, prividna snaga je S = 1,732 × V × I / 1000, gdje je V međulinijski napon, a I struja u liniji.

Koristeći gornji primjer, motor koji troši 135 A pri 400 V ima prividnu snagu od 1,732 × 400 × 135 / 1000 = 93,5 kVA. Uz 75 kW izmjerene stvarne snage, njegov faktor snage je 75 / 93,5 = 0.80 . Kad bi isti stroj mogao držati 0,90 PF, struja za istu stvarnu snagu bi pala na oko 120 A.

Tri veličine tvore pravokutni trokut: S² = P² Q². Reactive power Q is the portion the motor spends on magnetizing its magnetic circuit. Pri djelomičnom opterećenju stvarna snaga pada brže od struje magnetiziranja, pa PF naglo pada. Motor s oznakom od 0,86 PF može lako izmjeriti 0,55–0,65 pri pola opterećenja.

Tipične vrijednosti faktora snage motora

PF na natpisnoj pločici je vrijednost punog opterećenja. Mjerenja na lokaciji odražavaju stvarno radno opterećenje, zbog čega su brojke u stvarnom svijetu često niže. Donja tablica daje indikativne raspone punog opterećenja za standardne niskonaponske trofazne indukcijske motore.

Dva su obrasca važna pri specifikaciji motora. Prvo, veći motori postižu veći PF jer struja magnetiziranja i fiksni gubici čine manji udio ukupnog ulaza. Drugo, sporiji strojevi - 6-polni i 8-polni dizajni - razvijaju niži PF nego usporedivi 2-polni ili 4-polni motori jer dodatni polovi zahtijevaju više magnetizirajućih amper-zavoja. Ista logika vrijedi i za predimenzioniranje: motor od 75 kW koji radi na 20 kW pokazuje mnogo niži PF od ispravno dimenzioniranog motora od 22 kW koji radi isti posao.

Kako jezgra motora utječe na faktor snage

Faktor snage nije određen samo namotom. Najveći utjecaj na jalovu struju ima magnetski krug motora — jezgre statora i rotora. Materijal jezgre, debljina sloja i način sastavljanja određuju koliko struje magnetiziranja mora dati namot i koliko energije željezo gubi u procesu. Pogled izbliza na struktura motoričke jezgre čini vezu jasnom.

Kvaliteta silikonskog čelika i gubitak jezgre

Vrsta elektrotehničkog čelika određuje i propusnost i gubitak jezgre. Viša ocjena od nezrnasto orijentirani (NGO) silicijski čelik smanjuje histerezu i gubitke vrtložnih struja u statoru i rotoru. Lower iron losses mean less input current is consumed by magnetizing and loss currents, which supports a higher PF under load. Izbor materijala ima izravan, mjerljiv učinak na jalovu snagu koju motor troši.

Visokokvalitetni dobavljači silikonskog čelika koji nije orijentiran na žitarice (NVO), tvrtka - Wuxi New Kao dobavljači i tvrtka visokokvalitetnog silikonskog čelika koji nije orijentiran na žitarice (NGO) u Kini, New Ruichi/Cailiang nudi veleprodaju visokokvalitetnog neg... Pogledajte proizvod →

Debljina slojeva i izolacija

Jezgre motora su utisnute od električnih čeličnih limova, obično debljine 0,35–0,50 mm. Tanji slojevi smanjuju vrtložne struje, ali povećavaju troškove obrade. Izolacijski premaz između slojeva je jednako važan: ako se susjedne ploče dodiruju, razvijaju se cirkulirajuće struje i gubici rastu. Zato Laminacije statora i rotora AC motora zahtijevaju kontrolirano premazivanje, precizno probijanje i strogu kontrolu srha tijekom proizvodne serije.

Dobavljači slojeva statora i rotora AC motora, tvrtka - Wuxi New Ruichi Techn Kao dobavljači i tvrtka za laminiranje statora i rotora izmjeničnog motora u Kini, New Ruichi/Cailiang nudi veleprodajni stator i rotor izmjeničnog motora za... Pogledajte proizvod →

Metoda sklapanja jezgre

Način na koji laminati postaju gotova hrpa mijenja magnetski put. Isprepletene jezgre su ekonomične i dimenzionalno stabilne, ali svaka značajka međusobnog spajanja stvara lokalizirani stres i neki električni kratki spoj između slojeva. Zavarene jezgre su mehanički jake, ali je svaki zavareni rub potencijalni vodljivi most preko hrpe laminacije, tako da položaj i duljina zavara moraju biti pažljivo kontrolirani. Kada se ti detalji kontroliraju, laserski/TIG zavarene laminirane jezgre očuvati izolaciju sloja i održavati niske gubitke. Razlika u performansama je dovoljno velika da mnogi proizvođači motora sada kupuju gotovi sklopovi jezgre motora umjesto labavih laminata.

Laserski/TIG zavarene laminirane jezgre Dobavljači, tvrtka - Wuxi Nova Ruichi tehnologija Kao dobavljači i tvrtka laserski/TIG zavarenih laminiranih jezgri u Kini, New Ruichi/Cailiang nudi veleprodaju laserski/TIG zavarenih laminiranih jezgri na... Pogledajte proizvod →

Zašto niski faktor snage motora košta više nego što mislite

Nizak PF ne smanjuje mehaničku snagu, ali povećava sve troškove povezane s isporukom istih kilovata:

• Veća mrežna struja, pa kabeli, prekidači i transformatori moraju biti predimenzionirani.
• Greater I²R losses in every series element between the utility meter and the motor.
• Veći padovi napona smanjuju moment motora i povećavaju klizanje.
• Naknade za potražnju komunalnih usluga ili PF kazne, obično se pokreću ispod 0,90 ili 0,95.

Aritmetiku je lako provjeriti. Opterećenje od 75 kW pri 400 V povlači oko 127 A pri 0,85 PF. Pri 0,80 PF struja doseže 135 A, otprilike 6% više; na 0,70 PF doseže 155 A, oko 22% više . Ta dodatna struja zagrijava kabele i namotaje, uzrokuje pad napona i prisiljava na smanjenje snage uzvodne opreme. Isto opterećenje poboljšano s 0,85 PF na 0,95 PF smanjuje prividnu potražnju za snagom s 88 kVA na 79 kVA — a 10% sniženje u količini naplate koju mnoga komunalna poduzeća koriste za komercijalne i industrijske račune.

Mogućnosti i ograničenja korekcije faktora snage

Kondenzatori su standardni uređaj za korekciju. Oni daju vodeću jalovu snagu koja kompenzira zaostalu struju magnetiziranja motora, a mogu se instalirati na stezaljkama motora, na razvodnoj ploči ili centralno u podstanici. The right level depends on where the reactive demand is created.

Pogoni promjenjive frekvencije (VFD) mijenjaju sliku. Istosmjerni međusklop unutar pogona interno opskrbljuje reaktivnu energiju, tako da je PF na strani mreže VFD motora obično iznad 0,95 čak i kada sam motor radi s niskim PF-om. Za motore fiksne brzine treba biti oprezan pri određivanju veličine kondenzatora. Prekomjerno ispravljanje u vodeći PF podiže napon na terminalu i stvara prijelazne pojave, neispravan rad releja i kvarove kondenzatora. Cilj korekcije oko 0,92–0,95 obično je sigurniji od pokušaja postizanja jedinstva.

Harmonici dodaju još jedno ograničenje. VFD i druga nelinearna opterećenja proizvode izobličenje faktora snage, koje kondenzatori ne mogu ispraviti. U nekim slučajevima baterije kondenzatora rezoniraju s induktivnošću transformatora na harmoničkim frekvencijama i pojačavaju izobličenje umjesto da ga smanjuju. Osnovno mjerenje kvalitete električne energije sprječava najčešće pogreške.

Korekcija na mjeraču liječi simptom, a ne uzrok. Motor čija jezgra nosi velike gubitke ili prekomjernu struju magnetiziranja nastavlja povlačiti jalovu struju bez obzira na instalirani kapacitet. Changing the core material and assembly method at the design or rebuild stage reduces reactive demand at its source. Zato proizvođači originalne opreme i radionice za popravak motora procjenjuju proizvodne mogućnosti njihovog glavnog dobavljača kao dio slike učinkovitosti.

Što bi kupci i dizajneri trebali provjeriti

Prije dodavanja kondenzatora, izmjerite radni PF pod stvarnim opterećenjem umjesto da vjerujete natpisnoj pločici. Zabilježite napon i struju, procijenite opterećenje osovine i usporedite rezultat s ponašanjem motora pri punom opterećenju. Vježba često otkriva probleme kao što su predimenzionirane jezgre ili jezgre s velikim gubicima koje bi kondenzatori inače sakrili.

• Potvrdite radni PF pod stvarnim opterećenjem; vrijednosti natpisne pločice su vrijednosti punog opterećenja.
• Zatražite kvalitetu silikonskog čelika i debljinu laminacije navedenu za jezgru.
• Odaberite metodu sastavljanja jezgre — lijepljenje, međusobno spajanje ili lasersko/TIG zavarivanje — na temelju ciljane učinkovitosti motora i PF-a.
• Uskladite veličinu motora sa zadatkom. Prevelik motor koji radi pod malim opterećenjem ima nizak PF i nisku učinkovitost tijekom cijelog radnog vijeka.

Faktor snage motora više je od pojedinosti naplate. Odražava koliko učinkovito magnetski krug motora pretvara dolaznu struju u moment. Kada je jezgra izrađena od pravog silikonskog čelika, debljine lameliranja i procesa sastavljanja, motor jednostavno treba manje reaktivne struje. Ta je razlika mjerljiva u prostoriji za mjerenje — i počinje na proizvodnoj liniji glavnog dobavljača.