1.7.Енергетика електроприводів.
1.7.1.Втрати потужності в електродвигунах, коефіцієнт потужності
та способи його підвищення
Електрична потужність , яку споживає двигун з електромережі, не вся перетворюється на корисну механічну потужність , що віддається з його вала. Частина її втрачається в самому двигуні.
Втрати потужності ∆Ρ в електродвигунах умовно поділяють на постійні ∆Ρпос, , що майже не залежать від струму навантаження та змінні ∆Ρзм , які залежать від цього струму:
∆Ρ=∆Ρпос+∆Ρзм
Постійними вважають втрати в сталі (на перемагнічування і вихрові струми) та механічні ( на тертя , вентиляцію).
Змінні втрати потужності виникають внаслідок проходження струму в колах статора і ротора в АД та в колах якоря в двигунах постійного струму. Вони пропорційні квадрату струму та опору відповідного кола.
Повні втрати можна визначити також за ККД двигуна:
∆Ρном=Ρном(
-1) ,
де Рном-номінальне значення потужності на валу двигуна; η-ККД двигуна при Рном.
Для забезпечення мінімальних втрат енергії в перехідних режимах електродвигун треба вибирати так , щоб при заданній номінальній швидкості робочої машини зведений до його вала момент інерції системи «електропривод-машина» і тривалості перехідних процесів були мінімальними.
Пуск виробничого агрегату , якщо це можливо за технологією, повинен здійснюватись вхолосту , а гальмування –під навантаженням.
Коефіцієнт потужності.
Повна електрична енергія , яку споживає двигун змінного струму з електромережі складається з активної енергії, яка перетворюється у двигуні на механічну і теплову енергію та реактивної, яка витрачається на створення магнітних полів .
Відповідно до повної , активної та реактивної енергії розрізняють повну , активну та реактивну потужність.
Число , що показує яку частину від спожитої двигуном повної потужності становить активна потужність називають коефіцієнтом потужності цього двигуна.
cosφ
=
=
=
,
де
Р -активна потужність , Вт;
Q- реактивна потужність , ВАР; S
S- повна потужність , ВА ; Q
U
-лінійна
напруга , В ;
φ
I -струм двигуна , А. мал..8.2.1
Р
Трикутник потужностей зображений на малюнку 8.2.1.
Величина cosφ АД змінюється в широких межах залежно від його навантаження . На холостому ході двигун споживає порівняно велику реактивну потужність і малу активну потужність , тому cosφ=0,1…0,3. В міру збільшення навантаження cosφ зростає до номінального значення.
Коефіцієнт потужності , як і ККД , є важливим енергетичним показником роботи електроустановки. Зниження його приводить до збільшення непродуктивного завантаження реактивним струмом генераторів трансформаторів , ЛЕП , а можливе корисне (активне) навантаження їх зменшується . При цьому збільшуються втрати енергії і знижується напруга в електричних мережах.
Способи підвищення коефіцієнта потужності.
1) Застосовувати електродвигуни з високим cosφном. ;
2)Не допускати роботу АД і трансформаторів з навантаженням значно меншим від номінального;
3)Усунути холості ходи зварювальних трансформаторів , застосовуючи обмежувачі холостого ходу;
4)Замінити АД на синхронні , якщо це можливо за умовами роботи електроприводу і економічно-доцільно;
5)Доброякісно виконувати ремонт двигунів і трансформаторів.
Для дальшого підвищення cosφ застосовують спеціальні пристрої :конденсаторні батареї , синхронні компенсатори .
В умовах с/г виробництва найбільш ефективними компенсуючи ми пристроями є конденсаторні батареї , які комплектуються з конденсаторів серій КМ(масляні ) та КС (соволові) напругою до 1000В.
А В С
QF
●
● До споживачів
●
С1 С2
С3
Мал.8.2.2
Схема вмикання конденсаторних батарей для підвищення коефіцієнта потужності приведена на мал. 8.2.2.
Питання для самоперевірки.
1. Що таке змінні втрати потужності в двигунах?
2. Що таке постійні втрати потужності в двигунах?
3. Способи підвищення коефіцієнта потужності.