Oorzaken van vermindering van de arbeidsfactor en methoden om deze te verbeteren
Technische en economische waarde van arbeidsfactor
De waarde van de arbeidsfactor kenmerkt de mate van benutting van het actieve vermogen van de stroombron. Hoe hoger arbeidsfactor van elektrische ontvangers, hoe beter de generatoren van energiecentrales en hun krachtbronnen (turbines, enz.), onderstationtransformatoren en elektriciteitsnetten.
Lage waarden van cos phi (cos phi) bij dezelfde waarden van actief vermogen leiden tot extra kosten voor de bouw van krachtigere stations, onderstations en netwerken, evenals tot extra bedrijfskosten.
De ware kracht van energiegebruikers van nutsbedrijven verandert voortdurend in de loop van de tijd. Dit komt door het feit dat het werk van individuele secties of workshops van ondernemingen niet in de tijd samenvalt. Bovendien kan een deel van de apparatuur in gedeeltelijke belasting of zelfs in rusttoestand werken.De verandering in actief en reactief vermogen van elektrische ontvangers leidt tot veranderingen in cos phi.
Redenen voor lage arbeidsfactor
De belangrijkste verbruikers van reactieve energie zijn asynchrone elektromotoren, transformatoren en inductieovens, lasmachines, gasontladingslampen, enz.
Een inductiemotor die werkt met een belasting die dicht bij de nominale waarde ligt, heeft de hoogste cos phi-waarde. Naarmate de motorbelasting afneemt, neemt de arbeidsfactor af.
Dit komt door het feit dat het actieve vermogen aan de klemmen van de elektromotor verandert in verhouding tot de belasting, terwijl het reactieve vermogen, als gevolg van een kleine verandering in de magnetiseringsstroom, praktisch constant blijft. Bij inactiviteit heeft cos phi de kleinste waarde, die, afhankelijk van het type elektromotor, vermogen en toerental, in het bereik van 0,1 - 0,3 ligt.
Vermogenstransformatoren, zoals inductiemotoren, hebben een verminderde belastingsvermogensfactor van minder dan 75%.
Overbelaste inductiemotoren hebben ook een lage cos phi vanwege verhoogde magnetische lekfluxen.
Motoren met betere koelcondities dan gesloten motoren kunnen meer belasting (actief vermogen) dragen en zullen daardoor een hogere cos phi hebben.
Kooiankerrotormotoren hebben door de lagere inductieve lekweerstandswaarden een hogere cos phi dan gewikkelde rotormotoren.
De waarde van cos phi voor machines van hetzelfde type zal toenemen naarmate het nominale vermogen en de rotorsnelheid toenemen, aangezien dit de relatieve grootte van de magnetiseringsstroom vermindert.
Een toename van de spanning aan de secundaire zijde van de vermogenstransformatoren als gevolg van een afname van de belasting (bijvoorbeeld tijdens nachtdiensten en tijdens de lunchpauze) leidt tot een toename van de spanning in vergelijking met de nominale spanning van de klemmen van werkende elektromotoren . Dit leidt op zijn beurt tot een toename van de magnetiseringsstroom en het blindvermogen van elektromotoren, wat resulteert in een lagere arbeidsfactor.
De rotatie van de rotor, die optreedt wanneer de lagers slijten, zodat de rotor de stator niet raakt, veroorzaakt een toename van de luchtspleet tussen de stator en de rotor, wat leidt tot een toename van de magnetiseringsstroom en een afname van de omdat phi.
Het verminderen van het aantal draden in de statorsleuf tijdens het terugspoelen veroorzaakt een toename van de magnetiseringsstroom en een afname van de cos phi van de inductiemotor.
Het gebruik van gasontladingslampen (DRL en fluorescentielampen) met inductieve weerstand (smoorspoel) in het circuit bij afwezigheid van compenserende apparaten vermindert ook de arbeidsfactor van elektrische installaties (zie - Hoe ballasten voor fluorescentielampen zijn gerangschikt en werken).
Technieken voor het verbeteren van de arbeidsfactor
Het is noodzakelijk om de arbeidsfactor van een elektrische installatie te verhogen, allereerst door de juiste en rationele werking van elektrische apparatuur, dat wil zeggen op een natuurlijke manier. Het vermogen van de elektromotor moet worden gekozen in strikte overeenstemming met het vermogen dat nodig is voor het aandrijfmechanisme, en reeds geïnstalleerde maar licht belaste elektromotoren moeten worden vervangen door elektromotoren met een overeenkomstig lager vermogen.
Er moet echter rekening mee worden gehouden dat een dergelijke vervanging soms kan leiden tot een toename van actieve energieverliezen in de elektromotor zelf en in het netwerk, als het rendement van de nieuw geïnstalleerde elektromotor lager blijkt te zijn dan de eerder geïnstalleerde een. Daarom moet de haalbaarheid van een dergelijke vervanging door berekening worden geverifieerd.
Bovendien is het noodzakelijk om de back-up elektromotor te controleren op de voorwaarden van toegestane verwarming en overbelasting, en soms de acceleratietijd. Elektromotoren die minder dan 40% belast zijn, zijn in de regel aan vervanging toe. Bij een belasting van meer dan 70% wordt vervanging onrendabel.
In alle mogelijke gevallen verdient een kooiankermotor de voorkeur boven een faserotor. Het gebruik van gesloten elektromotoren moet worden afgeschaft als vanwege omgevingsomstandigheden het gebruik van elektromotoren in een open of beschermd ontwerp is toegestaan.
Elektromotoren die verschillende machines en mechanismen aandrijven, werken niet altijd op vol vermogen. Bij het installeren van bijvoorbeeld een nieuw bewerkingsonderdeel op een machine loopt de elektromotor soms stationair met een lage cos phi. Daarom wordt aanbevolen om de elektromotor los te koppelen van het netwerk voor de inactieve tijd met een duur van de interactieperiode van 10 seconden of meer (deze vereiste is ook verplicht om actieve elektriciteit te besparen).
De interactieperiode is de tijd die nodig is om het gereedschap terug te trekken naar zijn oorspronkelijke positie, het bewerkte onderdeel van de machine te verwijderen, een nieuw onderdeel op de machine te installeren en het gereedschap in de werkpositie te brengen.Op machines en mechanismen waarin perioden van werking worden afgewisseld met perioden van interoperabiliteit, wordt aanbevolen om automatische stationairbegrenzers te installeren.
Het wordt ook aanbevolen om transformatoren die gemiddeld minder dan 30% van hun nominale vermogen belasten, te vervangen of tijdelijk los te koppelen.
Kwaliteitsreparatie van een asynchrone elektromotor heeft een aanzienlijke invloed op de waardestijging van cos phi. Een goed gerepareerde motor moet een naamplaatje hebben. U moet de grootte van de luchtspleet tussen de stator en de rotor nauwlettend in de gaten houden, geen afwijkingen van de norm toestaan, het aantal actieve draden in de groeven plaatsen volgens de berekening. Gereviseerde motoren moeten grondig worden getest, inclusief het controleren van de nullaststroom.
In sommige gevallen laten maatregelen om de natuurlijke vermogensfactor te verbeteren het niet toe om de cos phi te verhogen tot 0,92 - 0,95, afhankelijk van de voorwaarden van het technologische proces. In dergelijke elektrische installaties worden kunstmatige methoden gebruikt om blindvermogen te compenseren - door de vermogensfactor te verhogen speciale compenserende apparaten.
Dergelijke apparaten omvatten: statische condensatoren, synchrone compensatoren en overbelaste synchrone motoren. Synchrone elektromotoren en compensatoren die op hoog vermogen zijn vervaardigd, zijn echter zeldzaam in fabrieken. De meest gebruikte om de arbeidsfactor te verhogen zijn statische condensatoren.
Met een geschikte keuze van de capaciteit van de condensatoren is het mogelijk om de fasehoek tussen de spanning en de stroom op elke gewenste waarde te brengen.De stroomreductie in het voedingsnetwerk wordt bereikt dankzij de reactieve component, die wordt gecompenseerd door de capacitieve stroom van de condensatorbank.