3.2. Коефіцієнт корисної дії електропривода. Коефіцієнт потужності електропривода. Ккд електродвигуна

Найширше використовуваний показник ефективності процесу енергоспоживання - ККД, що є мірою економічності перетворення енергії в електроприводі, мірою використання споживаної енергії.

Коефіцієнт корисної дії електродвигуна являє собою відношення повної механічної потужності на валу(корисної) до потужності, споживаної з мережі

Для послідовного силового каналу вихід попереднього елемента є входом подальшого, тому ККД визначається добутком

.

Номінальне значення навантаження (потужності) вибирається при ККД трохи нижчому, ніж максимальне значення. Пояснюється це тим, що багато установок працюють зі змінним навантаженням. Крім того, при розрахунку електродвигунів передбачається запас потужності. Це призводить до того, що фактичне навантаження виявляється меншим номінального. Зазначене співвідношення між максимальним і номінальним значеннями ККД сприяють підвищенню ККД циклу, оскільки миттєві значення зосереджують біля максимуму. З огляду на це реальні навантаження АД перебувають в області (0,6..0,7) Р_н, розробники масової серії двигунів 4А найбільший розрахунковий ККД розташували саме біля цих значень.

Невеликі електродвигуни звичайно мають кращі енергетичні характеристики, ніж більші. Тому в установках, що використовують велику кількість дрібних електродвигунів, загальний коефіцієнт потужності виявляється низьким.

Залежність номінального ККД від номінальної потужності двигуна показана на рис. 3.5

Рис. 3.5

Коефіцієнт потужності електропривода

Електропривод змінного струму споживає з мережі активну Р і реактивну Q потужності. Активна потужність витрачається на здійснення електроприводом корисної роботи й покриття втрат у ньому, а реактивна потужність забезпечує створення електромагнітних полів двигуна й безпосередньо корисної роботи не виконує.

Коефіцієнт потужності електропривода характеризує його як споживача електроенергії

,

де S – повна споживана потужність.

Кут φ визначає зсув фаз між напругою мережі й струмом електропривода. Електропривод, споживаючи реактивну потужність, додатково навантажує систему електропостачання , викликаючи додаткові втрати напруги й енергії в її елементах.

Для більшості АД . Для цих значень , тобто АД на кожен кіловат активної потужності споживає з мережі 0,5...0,75 квар реактивної потужності. Чим нижче cosφ, тим більшу реактивну потужність споживає АД з мережі, завантажуючи її додатковим струмом і викликаючи в ній додаткові втрати.

Коефіцієнт потужності АД істотно залежить від його навантаження. При холостому ході АД коефіцієнт невеликий, оскільки відносно велика частка реактивної потужності в порівнянні з активною. У міру збільшення навантаження АД зростає й cos, досягаючи свого максимального значення приблизно в області номінального навантаження. Залежність cos від кратності механічного навантаження для АД серії 4А при різних рівнях номінальних cos_н зображена на рис. 3.6.

Рис. 3.6

Асинхронні двигуни є основними споживачами реактивної потужності в системі електропостачання. Для зниження споживання АД реактивної потужності й тим самим підвищення коефіцієнта потужності необхідно виконати наступне:

замінити недовантажені АД двигуном меншої потужності. При заміні АД меншої потужності буде працювати в області більших навантажень із більшим значенням cos. Крім того, ККД повністю завантаженого двигуна буде високим;

понизити напругу в АД, що працює з малим завантаженням. При цьому зменшуються споживаний з мережі струм і реактивна потужність та підвищується cos. Реалізується це за допомогою регулятора напруги або перемиканням обмотки статора зі схеми трикутника на зірку, що призводить до зниження напруги на обмотці кожної фази в раз;

обмежити холостий хід АД;

застосувати СД замість АД;

використати компенсуючі пристрої.