Что такое реактивный ток двигателя

Повышение коэффициента мощности асинхронных электродвигателей

Расчет КБ индивидуальной компенсации реактивой мощности

Как известно, потребляемый асинхронным двигателем реактивный ток остается практически постоянным при различной нагрузке. Это определяет низкий коэффициент реактивной мощности (cosφ) недогруженных двигателей. Например, при изменении загрузки двигателя номинальной мощностью — Р2ном= 45 кВт с различным числом полюсов от 25 до 100%, его коэффициент мощности — cosφ — меняется в пределах 21-43% (табл. 1, 2), а реактивная мощность компенсации для режима холостого хода составит около 90% от Р2ном. Приближенно степень загрузки двигателя можно определить путем соотношения измеренного потребляемого им тока при номинальной нагрузке и допустимом отклонении напряжения на клеммах к значению тока, рассчитанному по каталожным параметрам.

Установка индивидуальных конденсаторных батарей (КБ), присоединяемых непосредственно к выводам трехфазного асинхронного двигателя или клеммам его магнитного пускателя (рис. 1), является эффективным способом компенсации их реактивной мощности при длительном технологическом режиме работы привода. Кроме того, в некоторых случаях установка КБ позволяет одновременно улучшить механическую характеристику двигателя за счет повышения рабочего напряжения, что достаточно важно при протяженной линии питания.


Рис. 1. Схема присоединения КБ к выводным клеммам двигателя

Повышение напряжения — ΔU (B) можно оценить по выражению: ΔU = 10 -3 QКБX/U, где QКБ — мощность конденсатора, квар; Х — реактивное сопротивление сети подключения, Ом; U — междуфазное напряжение, кВ.

Типоразмер электродвигателя n,об/мин 25% 50% 75% 100% 125%
4А200L2У3 3000 0,71 0,85 0,89 0,90 0,90
4А200L4У3 1500 0,69 0,85 0,89 0,90 0,90
4А250S6У3 1000 0,64 0,82 0,87 0,89 0,89
4А205M8У3 750 0,49 0,71 0,80 0,84 0,84
4А280M10У3 600 0,47 0,68 0,74 0,78 0,77
4А315S12У3 500 0,43 0,64 0,72 0,75 0,75

Таблица 1. Коэффициент мощности (сosφ) асинхронного электродвигателя мощностью Р2ном.= 45 кВт (степень защиты IP4) в зависимости от степени загрузки Р22ном., %

Типоразмер электродвигателя n,об/мин 25% 50% 75% 100% 125%
4АН180М2У3 3000 0,66 0,83 0,88 0,91 0,91
4АН200М4У3 1500 0,65 0,83 0,87 0,89 0,89
4АН225М6У3 1000 0,62 0,80 0,85 0,87 0,86
4АН250S8У3 750 0,47 0,68 0,77 0,81 0,80
4АH280S10У3 500 0,5 0,70 0,77 0,81 0,79

Таблица 2. Коэффициент мощности (сosφ) асинхронного электродвигателя мощностью Р2ном.= 45 кВт (степень защиты IP23) в зависимости от степени загрузки Р22ном., %

Современные асинхронные двигатели потребляют реактивный ток, в зависимости от их номинальной мощности — Р2ном., составляющий около 20-40% от номинального, а требуемая мощность КБ будет меняться в зависимости от условий загрузки даже для асинхронных двигателей одной и той же номинальной мощности.

В качестве примера определим QКБ для двигателя 45 кВт (табл. 1), при различной загрузке: коррекция cosφ2 производится до значения cosφ=0,97 по формуле Q = P(tgφ2 — tgφ1).

  • Двигатель 4AH180M2У3, загрузка 25%, QКБ = 45·0,918 = 41,3 квар.
  • Двигатель 4AH180M2У3, загрузка 100%, QКБ= 45·0,713 = 32 квар.

Таким образом, в первом случае к двигателю следует присоединить конденсатор МКК-400-D-40-21 номинальной мощностью 40 квар, а во втором — МКК-400-D-25-01 (ближайший из стандартного ряда) — использовать параллельное включение косинусных конденсаторов в данном случае нерационально.

После установки КБ ток блока «двигатель-КБ» (рис. 1) снизится. Если максимально-токовая защита двигателя расположена до точки подключения КБ (рис. 1), уставки защиты должны уменьшиться на соотношение: cosφ до компенсации/cosφ после компенсации (практически на 7-12%).

Когда в схеме автоматизированного электропривода используются дополнительные устройства (плавного пуска, регулирования скорости вращения, торможения и т.д.), а также во избежании «самовозбуждения» — повышения напряжения на обмотке статора электродвигателей приводов с высокоинерционной нагрузкой, обусловленного появлением опережающего емкостного намагничивающего тока, для коммутации КБ нужно использовать собственный контактор (рис. 2). По этой же причине (предотвращения «самовозбуждения») мощность КБ, в случае подключения по схеме рис. 1, рекомендуется ограничивать до значений, приведенных в табл. 3.

Читать еще:  Эбу двигателя бош схема


Рис. 2. Схема присоединения КБ привода через индивидуальный (собственный) контактор
Примечание. Контактор КБ включается (отключается) перед включением (отключением) контроллера.

Номинальная мощность эл.двигателя кВт Мощность КБ при синхронной скорости 3000 об/мин Мощность КБ при синхронной скорости 1500 об/мин Мощность КБ при синхронной скорости 1000 об/мин Мощность КБ при синхронной скорости 750 об/мин Мощность КБ при синхронной скорости 500 об/мин
22 7 8 10 12 17
30 9 10 13 15 21
45 13 14,5 18 20 28
55 16 17,5 21 23 32,5
75 21 23 26 28 40
90 25 27 30 32 46
110 31 33 36 38 55
132 37 39 42 44 62
160 42 44 51 49 70

Таблица 3. Максимальное значение мощности КБ, исключающее риск «самовозбуждения» электродвигателя при подключении на Uном.=400 В, по схеме рис. 1 (по данным немецкой компании TDK EPCOS)

Теория реактивной мощности (Реактивная мощность).

Появление термина «реактивная» мощность связано с необходимостью выделения мощности. потребляемой нагрузкой. составляющей. которая формирует электромагнитные паля и обеспечивает вращающий момент двигателя. Эта составляющая имеет место при индуктивном характере нагрузки. Например, при подключении электродвигателей. Практически вся бытовая нагрузка, не говоря о промышленном производстве, в той или иной степени имеет индуктивный характер.

В электрических цепях, когда нагрузка имеет активный (резиставный) характер, протекающий ток синфазен (не опережает и не запаздывает) от напряжения. Если нагрузка имеет индуктивный характер (двигатели, трансформаторы на холостом ходу), ток отстает от напряжения. Когда нагрузка имеет емкостной характер (конденсаторы), ток опережает напряжение.

Реактивная мощность не производит механической работы, хотя она и необходима
для работы двигателя, поэтому ее необходимо получать на месте, чтобы не потреблять ее от энергоснабжающей организации. Тем самым мы снижаем нагрузку на провода и кабели, повышаем напряжение на клеммах двигателя, снижаем платежи за реактивную мощность, имеем возможность подключить дополнительные станки за счет снижения тока потребляемого с силового трансформатора.

Параметр определяющий потребление реактивной мощности называется Cos ( 2 + Q 2 )

Таким образом, cos (ϕ) уменьшается, когда потребление реактивной мощности
нагрузкой увеличивается. Необходимо стремиться к повышению cos (ϕ). т.к. низкий cos (ϕ) несет следующие проблемы:

1. Высокие потери мощности в электрических линиях (протекание тока реактивной мощности)

2. Высокие перепады напряжения в электрических линиях (например 330. 370 В. вместо 380 В)

3. Необходимость увеличения габаритной мощности генераторов, сечения кабелей, мощности силовых трансформаторов.

Из всего вышеприведенного, понятно, что компенсация реактивной мощности необходима. Чего легко можно достичь применением активных компенсирующих установок. Конденсаторы в которых будут компенсировать реактивную мощность
двигателей.

Потребители реактивной мощности.

Потребителями реактивной мощности, необходимой дтя создания магнитных полей, являются как отдельные звенья электропередачи (трансформаторы, линии, реакторы), так и такие электроприёмники, преобразующие электроэнергию в другой вид энергии которые по принципу своего действия используют магнитное поле (асинхронные двигатели, индукционные печи и т.п.). До S0-S5% всей реактивной мощности, связанной с образованием магнитных полей, потребляют асинхронные двигатели и трансформаторы. Относительно небольшая часть в общем балансе реактивной мощности приходится на долю прочих её потребителей, например на индукционные печи, сварочные трансформаторы, преобразовательные установки, люминесцентное освещение и т.п.

Дополнительная информация, консультации, цены

Мы предложим эффективное и экономичное решение. Воспользуйтесь опытом наших технических специалистов — заполните форму справа, или позвоните.

Расчет, производство и поставка конденсаторных установок. Установки компенсации реактивной мощности, в наличии и под заказ.

Читать еще:  Что является вращающейся частью в асинхронном двигателе

Что такое реактивная мощность

Большинство потребителей электроэнергии представляют собой сложные электрические машины, в которых присутствуют как активные, так и реактивные элементы или сопротивления (конденсаторы, обмотки трансформаторов, двигателей, реактивные сопротивления проводов и кабелей). На этих сопротивлениях, при протекании переменного тока индуктируются реактивные электродвижущие силы (э.д.с.), которые вызывают сдвиг вектора тока по фазе относительно напряжения — реактивный ток. Все приборы и установки переменного тока, включающие электромагнитные устройства или зависящие от магнитносвязанных обмоток, используют реактивной ток для создания магнитного поля.

В электрической сети большая часть оборудования обладает индуктивными сопротивлениями, что влечет за собой отставание вектора тока от вектора напряжения по фазе. Такое отставание в индуктивных элементах обуславливает интервалы времени, в которых напряжение и ток имеют противоположные знаки: напряжение положительно, а ток отрицателен (и наоборот).

В эти моменты мощность подается обратно по сети в сторону генератора. В свою очередь, запасаемая в каждом индуктивном элементе электроэнергия, не рассеиваясь в активных элементах, распространяется по сети, но совершает колебательные движения — от нагрузки к генератору и обратно. Это реактивная мощность, которая необходима для создания магнитного поля.

Два вида мощности в электрических цепях переменного тока: активная и реактивная

В электрических цепях переменного тока присутствуют два вида мощности: активная и реактивная.

Активная мощность — полезная и расходуемая на совершение полезной работы.

Реактивная мощность — расходуемая на поддержание периодических изменений, которые вызваны переменным током:

  • поддержание магнитного поля при наличии в цепи индуктивности;
  • поддержание заряда конденсаторов при наличии конденсаторов и проводов.

Мощность любой электрической системы можно представить как векторную сумму всех мощностей.

На рисунке видно, что угол между активной и полной мощностью (и его косинус, cos φ) имеет зависимость от соотношения активной и реактивной мощности системы.

Фактор cos φ (коэффициент мощности) — отношение активной и полной мощности. В случае синусоидального тока коэффициент мощности равен косинусу угла фазового сдвига между вектором напряжения и тока.

Для выработки активной и реактивной мощности требуется задействовать мощности генераторов. Реактивная и активная мощности вызывают потери энергии в системах передачи и распределениях из-за нагрева проводников.

Наличие высокой доли реактивной мощности в электросети вызывает следующие проблемы:

  • необходимость повышения мощности силовых трансформаторов, увеличение сечений передающих кабельных линий;
  • возрастание потери мощности в трансформаторах и линиях передач;
  • увеличение количества падений напряжения в электросети;
  • увеличение платы за электроэнергию.

Для снижения нагрузок на электросеть применяются установки компенсации реактивной мощности, фактически являющейся местной генерацией емкостной реактивной энергии.

Какими преимуществами обладают системы с КРМ? Подробнее.

Какие виды систем компенсации реактивной мощности бывают? Подробнее.

Есть необходимость в разработке собственного решения?

Отправьте нам первичную информацию по проекту: сфера деятельности компании, возможные проблемы управления электроэнергией и др. Мы проведем измерения и анализ параметров сети и по результатам составим предложение по внедрению как готовых, так и индивидуальных решений улучшения качества мощности.

Что такое реактивный ток двигателя

ЧТО ТАКОЕ ПОЛНАЯ, АКТИВНАЯ И РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ? ОТ СЛОЖНОГО К ПРОСТОМУ.

В повседневной жизни практически каждый сталкивается с понятием «электрическая мощность», «потребляемая мощность» или «сколько эта штука «кушает» электричества». В данной подборке мы раскроем понятие электрической мощности переменного тока для технически подкованных специалистов и покажем на картинке электрическую мощность в виде «сколько эта штука кушает электричества» для людей с гуманитарным складом ума :-). Мы раскрываем наиболее практичное и применимое понятие электрической мощности и намеренно уходим от описания дифференциальных выражений электрической мощности.

ЧТО ТАКОЕ МОЩНОСТЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА?

Читать еще:  Бустер для запуска двигателя инструкция

В цепях переменного тока формула для мощности постоянного тока может быть применена лишь для расчёта мгновенной мощности, которая сильно изменяется во времени и для практических расчётов бесполезна. Прямой расчёт среднего значения мощности требует интегрирования по времени. Для вычисления мощности в цепях, где напряжение и ток изменяются периодически, среднюю мощность можно вычислить, интегрируя мгновенную мощность в течение периода. На практике наибольшее значение имеет расчёт мощности в цепях переменного синусоидального напряжения и тока.

Для того, чтобы связать понятия полной, активной, реактивной мощностей и коэффициента мощности, удобно обратиться к теории комплексных чисел. Можно считать, что мощность в цепи переменного тока выражается комплексным числом таким, что активная мощность является его действительной частью, реактивная мощность — мнимой частью, полная мощность — модулем, а угол φ (сдвиг фаз) — аргументом. Для такой модели оказываются справедливыми все выписанные ниже соотношения.

Активная мощность (Real Power)

Единица измерения — ватт (русское обозначение: Вт, киловатт — кВт; международное: ватт -W, киловатт — kW).

Среднее за период Τ значение мгновенной мощности называется активной мощностью, и

выражается формулой:

Реактивная мощность (Reactive Power)

Единица измерения — вольт-ампер реактивный (русское обозначение: вар, кВАР; международное: var).

Физический смысл реактивной мощности — это энергия, перекачиваемая от источника на реактивные элементы приёмника (индуктивности, конденсаторы, обмотки двигателей), а затем возвращаемая этими элементами обратно в источник в течение одного периода колебаний, отнесённая к этому периоду.

Необходимо отметить, что величина sin φ для значений φ от 0 до плюс 90° является положительной величиной. Величина sin φ для значений φ от 0 до минус 90° является отрицательной величиной. В соответствии с формулой

реактивная мощность может быть как положительной величиной (если нагрузка имеет активно-индуктивный характер), так и отрицательной (если нагрузка имеет активно-ёмкостный характер). Данное обстоятельство подчёркивает тот факт, что реактивная мощность не участвует в работе электрического тока. Когда устройство имеет положительную реактивную мощность, то принято говорить, что оно её потребляет, а когда отрицательную — то производит, но это чистая условность, связанная с тем, что большинство электропотребляющих устройств (например,асинхронные двигатели), а также чисто активная нагрузка, подключаемая через трансформатор, являются активно-индуктивными.

Синхронные генераторы, установленные на электрических станциях, могут как производить, так и потреблять реактивную мощность в зависимости от величины тока возбуждения, протекающего в обмотке ротора генератора. За счёт этой особенности синхронных электрических машин осуществляется регулирование заданного уровня напряжения сети. Для устранения перегрузок и повышения коэффициента мощности электрических установок осуществляется компенсация реактивной мощности.

Применение современных электрических измерительных преобразователей на микропроцессорной технике позволяет производить более точную оценку величины энергии возвращаемой от индуктивной и емкостной нагрузки в источник переменного напряжения

Полная мощность (Apparent Power)

Полная мощность имеет практическое значение, как величина, описывающая нагрузки, фактически налагаемые потребителем на элементы подводящей электросети (провода, кабели, распределительные щиты, трансформаторы, линии электропередачи), так как эти нагрузки зависят от потребляемого тока, а не от фактически использованной потребителем энергии. Именно поэтому полная мощность трансформаторов и распределительных щитов измеряется в вольт-амперах, а не в ваттах.

Визуально и интуитивно-понятно все вышеперечисленные формульные и текстовые описания полной, реактивной и активной мощностей передает следующий рисунок 🙂

Специалисты компании НТС-групп (ТМ Электрокапризам-НЕТ) имеют огромный опыт подбора специализированного оборудования для построения систем обеспечения жизненно важных объектов бесперебойным электропитанием. Мы умеем максимально качественно учитывать множество электрических и эксплуатационных параметров, которые позволяют выбрать экономически обоснованный вариант построения системы бесперебойного электропитанияс применением стабилизаторов напряжения, топливных электростанций, источников бесперебойного питания и др. сопутствующего оборудования.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector