ضریب قدرت: تعریف، میزان و چگونگی موتور موتور بر آن

ضریب قدرت موتور در واقع چه چیزی را اندازه گیری می کند

هنگامی که یک موتور سه فاز 75 کیلو وات برق واقعی در 400 ولت مصرف می کند، جریان خط به ضریب توان آن بستگی دارد. در 0.85 PF، آن جریان حدود 127 A است. در 0.80 PF، همان 75 کیلو وات به 135 A نیاز دارد. شش درصد جریان بیشتر بدون خروجی شفت اضافی . نسبت پشت این تفاوت، توان واقعی بر حسب کیلووات تقسیم بر توان ظاهری بر حسب کیلوولت آمپر، ضریب قدرت موتور است. برای یک موتور AC برابر است با cos φ، کسینوس زاویه فاز بین ولتاژ و جریان.

موتورها همیشه با PF کمتر از 1 کار می کنند زیرا برای ایجاد میدان مغناطیسی در هسته استاتور و روتور قبل از تولید گشتاور به جریان مغناطیسی نیاز دارند. این جزء راکتیو هیچ کار مکانیکی انجام نمی دهد، اما از طریق سیم پیچ ها، کابل های تغذیه و ترانسفورماتورهای بالادست حرکت می کند. این بخشی اجتناب ناپذیر از عملکرد موتور القایی است، اما همچنین تحت تأثیر طراحی و مواد است.

نحوه محاسبه ضریب قدرت موتور

محاسبه ساده است: PF = توان واقعی (کیلووات) / توان ظاهری (کیلو ولت آمپر) . برای یک موتور سه فاز، توان ظاهری S = 1.732 × V × I / 1000 است، که در آن V ولتاژ خط به خط و I جریان خط است.

با استفاده از مثال بالا، یک موتور 135 A در 400 ولت دارای قدرت ظاهری 1.732 × 400 × 135 / 1000 = 93.5 kVA است. با 75 کیلووات توان واقعی اندازه گیری شده، ضریب توان آن 75 / 93.5 = است 0.80 . اگر همان ماشین بتواند 0.90 PF را نگه دارد، جریان برای همان توان واقعی به حدود 120 آمپر کاهش می یابد.

این سه کمیت یک مثلث قائم الزاویه را تشکیل می دهند: S² = P² Q². توان راکتیو Q بخشی است که موتور صرف مغناطیس کردن مدار مغناطیسی خود می کند. در بار جزئی، توان واقعی سریعتر از جریان مغناطیسی افت می کند، بنابراین PF به شدت سقوط می کند. موتوری که دارای پلاک 0.86 PF است می تواند به راحتی 0.55-0.65 را در نیم بار اندازه گیری کند.

مقادیر ضریب قدرت موتور معمولی

PF پلاک نام یک مقدار بار کامل است. اندازه‌گیری‌های سایت، بار عملیاتی واقعی را منعکس می‌کنند، به همین دلیل است که اعداد واقعی اغلب کمتر است. جدول زیر محدوده های بار کامل را برای موتورهای القایی سه فاز استاندارد ولتاژ پایین نشان می دهد.

هنگام تعیین موتورها دو الگو اهمیت دارد. اول، موتورهای بزرگتر به PF بالاتری می رسند زیرا جریان مغناطیسی و تلفات ثابت سهم کمتری از کل ورودی را تشکیل می دهند. دوم، ماشین‌های کندتر - طرح‌های 6 قطبی و 8 قطبی - نسبت به موتورهای 2 قطبی یا 4 قطبی PF کمتری تولید می‌کنند زیرا قطب‌های اضافی به چرخش‌های آمپر مغناطیسی بیشتری نیاز دارند. همین منطق در مورد بزرگ‌سازی نیز صدق می‌کند: یک موتور 75 کیلوواتی که با 20 کیلووات کار می‌کند، PF بسیار پایین‌تری نسبت به یک موتور 22 کیلوواتی با اندازه صحیح نشان می‌دهد که همان کار را انجام می‌دهد.

چگونه هسته موتور بر ضریب قدرت تأثیر می گذارد

ضریب توان توسط سیم پیچ به تنهایی تعیین نمی شود. بیشترین تأثیر بر جریان راکتیو مدار مغناطیسی موتور است - هسته های استاتور و روتور. مواد هسته، ضخامت لایه لایه سازی و روش مونتاژ، میزان جریان مغناطیسی که سیم پیچ باید تامین کند و آهن در این فرآیند چقدر انرژی از دست می دهد را کنترل می کند. نگاهی دقیق تر به ساختار هسته موتور ارتباط را روشن می کند.

درجه سیلیکون فولاد و از دست دادن هسته

درجه فولاد الکتریکی هم نفوذپذیری و هم از دست دادن هسته را تعیین می کند. درجه بالاتر از فولاد سیلیکونی غیر دانه گرا (NGO). هیسترزیس و تلفات جریان گردابی در استاتور و روتور را کاهش می دهد. تلفات آهن کمتر به این معنی است که جریان ورودی کمتری توسط جریان های مغناطیسی و اتلاف مصرف می شود که از PF بالاتر تحت بار پشتیبانی می کند. انتخاب ماده تأثیر مستقیم و قابل اندازه گیری بر توان راکتیو که موتور می کشد دارد.

شرکت تامین کنندگان فولاد سیلیکونی غیر دانه گرا (NGO) درجه بالا - Wuxi New به عنوان تامین کنندگان و شرکت فولاد سیلیکونی غیر دانه گرا (NGO) درجه بالا در چین، New Ruichi/Cailiang عمده فروشی با درجه بالا غیرگرم ... مشاهده محصول →

ضخامت و عایق لمینیت

هسته های موتور از ورق های فولادی الکتریکی، معمولاً 0.35-0.50 میلی متر ضخامت مهر شده اند. لایه لایه نازک تر جریان گردابی را کاهش می دهد اما هزینه پردازش را افزایش می دهد. پوشش عایق بین لایه‌ها به همان اندازه اهمیت دارد: اگر ورق‌های مجاور لمس شوند، جریان‌های گردشی ایجاد می‌شوند و تلفات بالا می‌رود. به همین دلیل است لمینیت استاتور و روتور موتور AC نیاز به پوشش کنترل شده، پانچ کردن دقیق، و کنترل محکم سوراخ کردن در طول دوره تولید دارد.

تامین کنندگان AC Motor Stator and Rotor Laminations, Company - Wuxi New Ruichi Techn New Ruichi/Cailiang به عنوان تامین کنندگان و شرکت AC Motor Laminations و Rotor Laminations در چین، فروش عمده استاتور AC Motor و Rotor La... مشاهده محصول →

روش مونتاژ هسته

نحوه تبدیل لامینیت ها به یک پشته تمام شده، مسیر مغناطیسی را تغییر می دهد. هسته های در هم قفل شده اقتصادی و از نظر ابعادی پایدار هستند، اما هر ویژگی اینترلاک تنش موضعی و کوتاهی الکتریکی بین لایه ها ایجاد می کند. هسته های جوش داده شده از نظر مکانیکی قوی هستند، با این حال هر مهره جوش یک پل رسانای بالقوه در سراسر پشته لایه لایه است، بنابراین موقعیت و طول جوش باید به شدت مدیریت شود. وقتی این جزئیات کنترل می شوند، هسته های چند لایه جوش داده شده با لیزر/TIG عایق لایه را حفظ کنید و تلفات را کم نگه دارید. تفاوت عملکرد به اندازه ای بزرگ است که بسیاری از موتورسازان اکنون می خرند مجموعه های هسته موتور تمام شده به جای لمینیت های شل

تامین کنندگان هسته لمینت شده با لیزر/تیگ جوش داده شده، شرکت - فناوری Wuxi New Ruichi به عنوان تامین کنندگان و شرکت هسته های چند لایه جوش داده شده با لیزر/TIG در چین، New Ruichi/Cailiang هسته لمینت شده لیزری/تیگ جوش داده شده را به صورت عمده در ... مشاهده محصول →

چرا ضریب قدرت موتور پایین بیشتر از آنچه فکر می کنید هزینه دارد؟

PF پایین خروجی مکانیکی را کاهش نمی دهد، اما تمام هزینه های مربوط به تحویل همان کیلووات را افزایش می دهد:

• جریان خط بالاتر است، بنابراین کابل ها، بریکرها و ترانسفورماتورها باید بزرگتر باشند.
• تلفات I²R بیشتر در هر عنصر سری بین ابزار سنج و موتور.
• افت ولتاژ بزرگتر که باعث کاهش گشتاور موتور و افزایش لغزش می شود.
• هزینه های تقاضای آب و برق یا جریمه های PF که معمولاً زیر 0.90 یا 0.95 ایجاد می شوند.

بررسی محاسبات آسان است. بار 75 کیلووات در 400 ولت حدود 127 A را در 0.85 PF می کشد. در 0.80 PF جریان به 135 A می رسد که تقریباً 6٪ بیشتر است. در 0.70 PF به 155 A می رسد، در حدود 22 درصد بالاتر . این جریان اضافی کابل ها و سیم پیچ ها را گرم می کند، باعث افت ولتاژ می شود و تجهیزات بالادست را مجبور می کند تا کاهش یابد. همین بار از 0.85 PF به 0.95 PF بهبود یافته و تقاضای برق ظاهری را از 88 کیلو ولت آمپر به 79 کیلو ولت آمپر کاهش می دهد. کاهش 10 درصدی در مقدار صورت‌حساب، بسیاری از شرکت‌ها برای حساب‌های تجاری و صنعتی استفاده می‌کنند.

گزینه ها و محدودیت های تصحیح ضریب قدرت

خازن ها دستگاه اصلاح استاندارد هستند. آنها توان راکتیو پیشرو را تامین می‌کنند که جریان مغناطیسی عقب‌افتاده موتور را جبران می‌کند و می‌توان آن‌ها را در پایانه‌های موتور، روی تابلوی توزیع یا به صورت مرکزی در پست نصب کرد. سطح مناسب بستگی به محل ایجاد تقاضای واکنشی دارد.

درایوهای فرکانس متغیر (VFD) تصویر را تغییر می دهند. پیوند DC داخل درایو انرژی راکتیو را در داخل تامین می کند، بنابراین PF سمت شبکه موتور تغذیه شده با VFD معمولاً بالای 0.95 است حتی زمانی که خود موتور با PF پایین کار می کند. برای موتورهای سرعت ثابت، اندازه خازن نیاز به احتیاط دارد. تصحیح بیش از حد در یک PF پیشرو، ولتاژ ترمینال را افزایش می دهد و باعث ایجاد گذرای سوئیچینگ، عملکرد نادرست رله و خرابی خازن می شود. هدف اصلاحی در حدود 0.92-0.95 معمولاً ایمن تر از تلاش برای رسیدن به وحدت است.

هارمونیک ها محدودیت دیگری را اضافه می کنند. VFD ها و سایر بارهای غیر خطی ضریب توان اعوجاج تولید می کنند که خازن ها نمی توانند آن را اصلاح کنند. در برخی موارد بانک های خازن با اندوکتانس ترانسفورماتور در فرکانس های هارمونیک طنین انداز می شوند و به جای کاهش اعوجاج، آن را تقویت می کنند. یک اندازه گیری اولیه کیفیت توان از رایج ترین اشتباهات جلوگیری می کند.

اصلاح در متر علائم را درمان می کند، نه علت را. موتوری که هسته آن دارای تلفات زیاد یا جریان مغناطیسی بیش از حد است، بدون توجه به مقدار ظرفیت نصب شده، جریان راکتیو را ادامه می دهد. تغییر مواد هسته و روش مونتاژ در مرحله طراحی یا بازسازی، تقاضای واکنشی را در منبع آن کاهش می دهد. به همین دلیل است که OEM ها و کارگاه های تعمیر موتور ارزیابی می کنند قابلیت های تولید تامین کننده اصلی آنها به عنوان بخشی از تصویر کارایی.

آنچه خریداران و طراحان باید بررسی کنند

قبل از اضافه کردن خازن، به جای اعتماد به پلاک، PF عامل را تحت بار واقعی اندازه گیری کنید. ولتاژ و جریان را ثبت کنید، بار شفت را تخمین بزنید و نتیجه را با رفتار تمام بار موتور مقایسه کنید. این تمرین اغلب مشکلاتی مانند هسته های بزرگ یا با تلفات زیاد را نشان می دهد که در غیر این صورت خازن ها پنهان می شوند.

• عملکرد PF را تحت بار واقعی تأیید کنید. مقادیر پلاک نام مقادیر تمام بار هستند.
• درجه فولاد سیلیکونی و ضخامت لمینیت مشخص شده برای هسته را بخواهید.
• روش مونتاژ هسته - چسباندن چسب، در هم قفل کردن، یا جوشکاری لیزر/TIG - را بر اساس بازده هدف موتور و PF انتخاب کنید.
• اندازه موتور را با وظیفه مطابقت دهید. یک موتور بزرگ که با بار سبک کار می کند، در تمام طول عمر کاری خود از PF کم و راندمان پایین رنج می برد.

ضریب قدرت موتور بیش از یک جزئیات صورت حساب است. این نشان می دهد که مدار مغناطیسی موتور چقدر جریان ورودی را به گشتاور تبدیل می کند. هنگامی که هسته از درجه فولاد سیلیکونی مناسب، ضخامت لایه لایه و فرآیند مونتاژ ساخته شده است، موتور به سادگی به جریان راکتیو کمتری نیاز دارد. این تفاوت در اتاق متر قابل اندازه گیری است - و از خط تولید تامین کننده اصلی شروع می شود.