Faktor výkonu motora: Definícia, výpočet a ako ho ovplyvňujú jadrá motora

Čo vlastne meria účinník motora

Keď trojfázový motor spotrebuje 75 kW skutočného výkonu pri 400 V, prúd vo vedení závisí od jeho účinníka. Pri 0,85 PF je tento prúd približne 127 A. Pri 0,80 PF si rovnakých 75 kW vyžaduje 135 A — o šesť percent viac prúdu bez dodatočného výkonu hriadeľa . Pomer tohto rozdielu, skutočný výkon v kilowattoch delený zdanlivým výkonom v kilovoltoch, je účinník motora. Pre striedavý motor sa rovná cos φ, čo je kosínus fázového uhla medzi napätím a prúdom.

Motory vždy bežia s PF pod 1, pretože potrebujú magnetizačný prúd na vybudovanie magnetického poľa v jadrách statora a rotora predtým, ako je možné vytvoriť krútiaci moment. Tento reaktívny komponent nevykonáva žiadnu mechanickú prácu, napriek tomu prechádza vinutiami, napájacími káblami a predradenými transformátormi. Je to nevyhnutná súčasť prevádzky indukčných motorov, ale je ovplyvnená aj dizajnom a materiálmi.

Ako vypočítať účinník motora

Výpočet je jednoduchý: PF = skutočný výkon (kW) / zdanlivý výkon (kVA) . Pre trojfázový motor je zdanlivý výkon S = 1,732 × V × I / 1000, kde V je medzifázové napätie a I je sieťový prúd.

Pomocou vyššie uvedeného príkladu má motor s výkonom 135 A pri 400 V zdanlivý výkon 1,732 × 400 × 135 / 1000 = 93,5 kVA. Pri 75 kW nameraného reálneho výkonu je jeho účinník 75 / 93,5 = 0.80 . Ak by ten istý stroj dokázal udržať 0,90 PF, prúd pre rovnaký skutočný výkon by klesol na približne 120 A.

Tieto tri veličiny tvoria pravouhlý trojuholník: S² = P² Q². Jalový výkon Q je časť, ktorú motor vynakladá na magnetizáciu svojho magnetického obvodu. Pri čiastočnom zaťažení skutočný výkon klesá rýchlejšie ako magnetizačný prúd, takže PF prudko klesá. Motor s označením 0,86 PF môže ľahko merať 0,55–0,65 pri polovičnom zaťažení.

Typické hodnoty účinníka motora

Typový štítok PF je hodnota pri plnom zaťažení. Merania na mieste odrážajú skutočné prevádzkové zaťaženie, a preto sú reálne čísla často nižšie. Nižšie uvedená tabuľka uvádza orientačné rozsahy plného zaťaženia pre štandardné nízkonapäťové trojfázové indukčné motory.

Pri špecifikácii motorov sú dôležité dva vzory. Po prvé, väčšie motory dosahujú vyššie PF, pretože magnetizačný prúd a pevné straty tvoria menší podiel na celkovom príkone. Po druhé, pomalšie stroje – 6-pólové a 8-pólové konštrukcie – vyvíjajú nižší PF ako porovnateľné 2-pólové alebo 4-pólové motory, pretože ďalšie póly vyžadujú viac magnetizačných ampérzávitov. Rovnaká logika platí pre predimenzovanie: 75 kW motor bežiaci na 20 kW vykazuje oveľa nižší PF ako správne dimenzovaný 22 kW motor vykonávajúci rovnakú prácu.

Ako jadro motora ovplyvňuje účinník

Účiník nie je určený samotným vinutím. Najväčší vplyv na jalový prúd má magnetický obvod motora — jadrá statora a rotora. Materiál jadra, hrúbka laminácie a spôsob montáže riadia, koľko magnetizačného prúdu musí vinutie dodať a koľko energie pri tom železo stratí. Bližší pohľad na štruktúra jadra motora objasňuje spojenie.

Trieda kremíkovej ocele a strata jadra

Druh elektroocele určuje ako priepustnosť, tak stratu v jadre. Vyšší stupeň kremíková oceľ neorientovaná na zrno (NGO). znižuje hysterézu a straty vírivými prúdmi v statore a rotore. Nižšie straty železa znamenajú, že magnetizačnými a stratovými prúdmi sa spotrebuje menej vstupného prúdu, čo podporuje vyšší PF pri zaťažení. Výber materiálu má priamy, merateľný vplyv na jalový výkon motora.

Dodávatelia kremíkovej ocele vysokej kvality bez orientácie na zrno (NGO), spoločnosť - Wuxi New Spoločnosť New Ruichi/Cailiang ako dodávatelia a spoločnosť vysokokvalitnej kremíkovej ocele, ktorá nie je orientovaná na zrno (NGO) v Číne, ponúka veľkoobchodný predaj vysokokvalitnej neg... Zobraziť produkt →

Hrúbka laminácie a izolácia

Motorové jadrá sú lisované z elektrooceľových plechov s hrúbkou typicky 0,35–0,50 mm. Tenšie laminácie znižujú vírivé prúdy, ale zvyšujú náklady na spracovanie. Na izolačnom povlaku medzi lamináciami záleží rovnako: ak sa susedné dosky dotýkajú, vznikajú cirkulačné prúdy a straty stúpajú. Preto Lamely statora a rotora striedavého motora vyžadujú kontrolované poťahovanie, presné dierovanie a dôslednú kontrolu otrepov počas celého výrobného cyklu.

Dodávatelia laminovania statora a rotora striedavého motora, spoločnosť - Wuxi New Ruichi Techn Spoločnosť New Ruichi/Cailiang ako dodávatelia a spoločnosť laminácií statora a rotora striedavého motora v Číne ponúka veľkoobchodný predaj statorov a rotorov striedavého motora... Zobraziť produkt →

Spôsob montáže jadra

Spôsob, akým sa laminácie stávajú hotovým stohom, mení magnetickú dráhu. Prepojené jadrá sú ekonomické a rozmerovo stabilné, ale každá funkcia vzájomného spojenia vytvára lokalizované napätie a určitý elektrický skrat medzi vrstvami. Zvárané jadrá sú mechanicky pevné, napriek tomu je každá zvarová húsenica potenciálnym vodivým mostíkom cez laminovací zväzok, takže poloha a dĺžka zvaru musia byť prísne kontrolované. Keď sú tieto detaily kontrolované, laminované jadrá zvárané laserom/TIG zachováva izoláciu vrstvy a udržiava nízke straty. Rozdiel vo výkone je dostatočne veľký na to, aby ho teraz kupovalo mnoho výrobcov motorov hotové zostavy jadra motora namiesto voľných laminácií.

Dodávatelia laminovaných jadier zváraných laserom/TIG, spoločnosť Wuxi Nová technológia Ruichi Ako dodávatelia a spoločnosť laminovaných jadier zváraných laserom / TIG v Číne, spoločnosť New Ruichi / Cailiang ponúka veľkoobchodný predaj laminovaných jadier zváraných laserom / TIG na... Zobraziť produkt →

Prečo nízky účinník motora stojí viac, ako si myslíte

Nízky PF neznižuje mechanický výkon, ale zvyšuje všetky náklady spojené s dodávaním rovnakých kilowattov:

• Vyšší prúd vedenia, takže káble, ističe a transformátory musia byť predimenzované.
• Väčšie straty I²R v každom sériovom prvku medzi elektromerom a motorom.
• Väčšie poklesy napätia, ktoré znižujú krútiaci moment motora a zvyšujú sklz.
• Poplatky za odber energie alebo PF sankcie, bežne spúšťané pod 0,90 alebo 0,95.

Aritmetika sa dá ľahko skontrolovať. Záťaž 75 kW pri 400 V odoberá približne 127 A pri 0,85 PF. Pri 0,80 PF prúd dosahuje 135 A, približne o 6 % vyšší; pri 0,70 PF dosahuje 155 A, cca o 22 % vyššie . Tento dodatočný prúd zahrieva káble a vinutia, spôsobuje pokles napätia a núti zariadenie proti prúdu, aby sa znížilo. Rovnaké zaťaženie zlepšené z 0,85 PF na 0,95 PF znižuje zdanlivú spotrebu energie z 88 kVA na 79 kVA — a 10% zníženie vo fakturačnom množstve mnohé služby využívajú pre komerčné a priemyselné účty.

Možnosti a limity korekcie účinníka

Kondenzátory sú štandardným korekčným zariadením. Dodávajú vedúci jalový výkon, ktorý kompenzuje oneskorený magnetizačný prúd motora, a môžu byť inštalované na svorkách motora, na rozvodnej doske alebo centrálne v rozvodni. Správna úroveň závisí od toho, kde sa vytvára reaktívny dopyt.

Pohony s premenlivou frekvenciou (VFD) menia obraz. Jednosmerný medziobvod vnútri meniča interne dodáva jalovú energiu, takže PF na strane siete motora napájaného VFD je zvyčajne nad 0,95, aj keď samotný motor beží s nízkym PF. Pri motoroch s pevnými otáčkami je potrebná opatrnosť pri dimenzovaní kondenzátora. Nadmerná korekcia na vedúci PF zvyšuje napätie na svorkách a vytvára spínacie prechody, nesprávne fungovanie relé a poruchy kondenzátorov. Cieľ korekcie okolo 0,92–0,95 je zvyčajne bezpečnejší ako pokus o dosiahnutie jednoty.

Harmonické pridávajú ďalšie obmedzenie. VFD a iné nelineárne záťaže vytvárajú skreslený účinník, ktorý kondenzátory nedokážu opraviť. V niektorých prípadoch kondenzátorové banky rezonujú s indukčnosťou transformátora pri harmonických frekvenciách a zosilňujú skreslenie namiesto jeho znižovania. Základné meranie kvality elektrickej energie predchádza najčastejším chybám.

Korekcia na glukomeri lieči symptóm, nie príčinu. Motor, ktorého jadro nesie vysoké straty alebo nadmerný magnetizačný prúd, odoberá jalový prúd bez ohľadu na to, aká veľká kapacita je nainštalovaná. Zmena materiálu jadra a spôsobu montáže vo fáze návrhu alebo prestavby znižuje reaktívny dopyt pri jeho zdroji. Preto výrobcovia OEM a opravovne motorov hodnotia výrobné kapacity ich hlavného dodávateľa ako súčasť obrazu efektívnosti.

Čo by mali kupujúci a dizajnéri skontrolovať

Pred pridaním kondenzátorov zmerajte prevádzkový PF pri skutočnom zaťažení namiesto toho, aby ste dôverovali štítku. Zaznamenajte napätie a prúd, odhadnite zaťaženie hriadeľa a porovnajte výsledok so správaním motora pri plnom zaťažení. Cvičenie často odhalí problémy ako predimenzovanie alebo vysokostratové jadrá, ktoré by inak kondenzátory skryli.

• Potvrďte prevádzkový PF pri skutočnom zaťažení; hodnoty na typovom štítku sú hodnoty pri plnom zaťažení.
• Požiadajte o triedu kremíkovej ocele a hrúbku laminácie špecifikovanú pre jadro.
• Vyberte si spôsob montáže jadra – lepenie, blokovanie alebo zváranie laserom/TIG – na základe cieľovej účinnosti motora a PF.
• Prispôsobte veľkosť motora prevádzke. Nadrozmerný motor, ktorý beží len s malým zaťažením, trpí nízkym PF a nízkou účinnosťou počas celej svojej životnosti.

Účiník motora je viac než len detail fakturácie. Odráža, ako efektívne magnetický obvod motora premieňa prichádzajúci prúd na krútiaci moment. Keď je jadro vyrobené zo správnej triedy kremíkovej ocele, hrúbky laminácie a procesu montáže, motor jednoducho potrebuje menej reaktívneho prúdu. Tento rozdiel je merateľný v meracej miestnosti – a začína na výrobnej linke hlavného dodávateľa.