Почему нам нужен более высокий коэффициент мощности в двигателях переменного тока?

Вот упрощенный электродвигатель 3P ниже:

3P двигатель

Этот двигатель просто состоит из трех катушек, обращенных к вращателю (в центре) на расстоянии 120 градусов друг от друга.

Пользователь хочет, чтобы его ротатор вращался (от мотора ожидается реальная работа). Сила вращения создается магнитным потоком. А магнитный поток создается током, протекающим по катушкам. Таким образом, магнитный поток не имеет ничего общего с напряжением, его интересует только ток. Я прав до сих пор?

Если да, то посмотрите на график ниже:

график

Это иллюстрация коэффициента мощности. Ток не совпадает по фазе с напряжением. Подумайте, что я подаю трехфазное переменное напряжение (120 градусов друг от друга) на порты 1-4, 3-6 и 2-5 по порядку. В этом случае ток, протекающий от источника переменного напряжения, проходит непосредственно через катушку, как и ожидалось. Но, я буду платить только за реальную мощность? Разве это не правильно? Итак, почему я хочу, чтобы коэффициент мощности был высоким?

Во-вторых, взгляните на эквивалентную схему катушки индуктивности (или катушки) ниже. Даже если я плачу за отрицательную мощность, все равно, почему я хочу, чтобы коэффициент мощности был высоким?

индуктивность реальная мощность

Чтобы сделать коэффициент мощности высоким, я должен увеличить последовательное сопротивление катушки индуктивности (или катушки), это означает, что, поскольку я не могу увеличивать или уменьшать напряжение, я получаю меньший ток, протекающий по катушкам. Следовательно, я получу меньшее количество магнитного потока. Следовательно, я получу меньшую производительность от моего двигателя.

Это может быть действительно глупый вопрос. Я знаю об этом, но, пожалуйста, может ли кто-нибудь помочь мне понять это? Я пытаюсь понять это уже почти месяц!

Если двигатель не подключен напрямую к сети, а питается от инвертора, вам необходимо согласовать инвертор с полной мощностью. Они обычно используются в промышленном контексте, поэтому они не будут применяться к вам напрямую, за исключением тех случаев, когда вы занимаетесь некоторыми формами DIY. Некоторые потребительские устройства имеют встроенную систему двигатель-инвертор, но вы обычно не покупаете инвертор отдельно. Насколько я помню, также могут быть проблемы, когда у вас есть двигатель на длинном питающем кабеле, хотя это нужно посмотреть.

Ответы (3)

Но, я буду платить только за реальную мощность? Разве это не правильно? Итак, почему я хочу, чтобы коэффициент мощности был высоким?

Если вы мелкий пользователь, вы будете платить только за реальную мощность. Ваш плохой коэффициент мощности не будет иметь большого значения для электрической сети. Энергетической компании нецелесообразно измерять у вас реактивную мощность (кВАрч).

Если вы крупный пользователь и у вас низкий коэффициент мощности, вы создадите проблемы для сети:

  • Ваша реактивная нагрузка вызовет протекание более высоких токов, чем при той же (реальной) мощности в резистивной нагрузке. Это приведет к повышенному падению напряжения в линии питания. Если вы измеряете только реальную мощность (кВтч), то энергетическая компания должна нести убытки.
  • Чтобы решить эту проблему, для крупных пользователей устанавливается двойной счетчик. Это измеряет как кВтч, так и кВАрч. Как правило, дополнительная плата не взимается, если коэффициент мощности сохраняется >= 0,95, но применяются штрафы, если используется слишком много реактивной мощности.

Чтобы увеличить коэффициент мощности, я должен увеличить последовательное сопротивление катушки индуктивности...

Нет, мы можем скорректировать индуктивный коэффициент мощности, добавив емкость к источнику питания.

введите описание изображения здесь

Рис. 1. Добавление конденсаторов для коррекции коэффициента мощности может частично (как в этом примере), полностью или сверхкорректировать индуктивный коэффициент мощности. Источник: PowerFactor.us .

В промышленных применениях батарея конденсаторов коэффициента мощности обычно устанавливается на главном распределительном щите. Контроллер контролирует входное напряжение и ток, рассчитывает коэффициент мощности и включает контакторы для подключения конденсаторов к источнику питания. Поскольку большинство производственных помещений трехфазные, конденсаторы поставляются по схеме треугольника внутри трехвыводного металлического корпуса.

введите описание изображения здесь

Рис. 2. Промышленная батарея коррекции коэффициента мощности с контроллером (установленным на двери), предохранителями, контакторами (реле) и конденсаторами. Источник: Прямая промышленность .

Справедливо ли сказать, что для бытового использования общие емкостные и индуктивные нагрузки усредняются (по локальной области) до достаточно высокого коэффициента мощности? В отличие от промышленного использования, где может быть много электродвигателей мощностью в несколько мегаватт, питаемых от одной подстанции.
Я не знаю точно, но я подозреваю, что традиционно она была довольно высокой, потому что основную часть нагрузки составляли лампы накаливания и обогреватели (вода, плиты и т. д.), которые все являются резистивными. SMPS теперь широко распространены в освещении и большинстве электронных устройств (телевизоры, компьютеры и т. д.), следовательно, регулирующие органы (CE и т. д.) настаивают на хорошем коэффициенте мощности и в них. Промышленные нагрузки будут включать гораздо большую индуктивность в больших и многих двигателях и люминесцентных лампах.
Окончательно! Я понял. Спасибо. Таким образом, низкий коэффициент мощности только вредит энергоснабжающим компаниям. Но, пожалуйста, позвольте мне задать еще один вопрос. Я читал, что электродвигатели имеют более низкий коэффициент мощности при низкой нагрузке. Итак, я покупаю двигатель переменного тока и запускаю его дома без нагрузки, значит ли это, что я ворую у энергетической компании?
@ Alper91, пожалуйста, задавайте новые вопросы, создав новый вопрос после некоторых исследований. Комментарии не для того, чтобы задавать новые вопросы.
@ Alper91 Alper91 Это не «воровство», если они даже не пытаются взимать с вас плату за это.
"Не стоит энергокомпании снимать вам реактивную мощность" - почему? Просто измерить среднеквадратичное значение тока и среднеквадратичное напряжение по отдельности, затем умножить и выставить счет?
@ JanDvorak: Нет, это не сработает. Оба показания RMS всегда будут положительными. например, 230 В rms x 10 A rms говорит вам о 2300 кВА, но ничего не говорит о коэффициенте мощности. См. раздел «Измерение коэффициента мощности» в разделе 40.4. Вам придется измерять всех, чтобы найти виновных. С появлением электронных счетчиков мы, вероятно, увидим больше.

Low power factor means that the load is drawing a higher current than is necessary to deliver a given amount of power. Since the excess current is not delivering power, the only cost connected with it is the cost of losses due to the current flowing in the transmission lines and other distribution equipment. There is also an indirect cost due to equipment being used to deliver current without power rather than delivering current with power. Most of the disadvantages are felt only by the power supplier. For small users, the suppliers just lump those costs into the total cost of doing business and don't have a metered charge for it. However, we all pay for power company inefficiencies indirectly in the price of the actual power that we purchase.

Асинхронные двигатели предназначены для работы с максимально возможным коэффициентом мощности, не делая двигатель слишком большим, дорогим или неэффективным. Ожидается, что пользователи будут иметь дело с результирующим коэффициентом мощности любым способом, подходящим для их конкретных условий эксплуатации. Для небольших пользователей это обычно означает, что никаких действий не требуется. Для крупных пользователей это может означать установку конденсаторов для компенсации коэффициента мощности на каждом двигателе или в батареях на их объекте.

Чтобы ответить на вопрос «Почему нам нужен более высокий коэффициент мощности в двигателях переменного тока?»: если вы бытовой потребитель, вы платите за Вт. Если вы промышленный потребитель, вы платите за ВА.

Например, если вы занимаетесь водоснабжением, самые большие затраты в вашей деятельности связаны с перекачкой воды. Если вы можете увеличить коэффициент мощности ваших насосов с электроприводом, вы сэкономите много денег .

По теме: Почему энергетические компании никогда не беспокоят бытовых потребителей по поводу коэффициентов мощности?

Так что снижение PF на самом деле хорошо? Но я читал на многих сайтах, что высокий коэффициент мощности означает высокую эффективность. Так что это хорошо. Что вы скажете об этом?
Спасибо, что указали на ужасную ошибку в моем ответе :) Исправлено.
Почему нам нужен более высокий коэффициент мощности в двигателях переменного тока?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v