De vermogensfactor van de inductiemotor - waar deze van afhangt en hoe deze verandert

Op het typeplaatje (typeplaatje) van elke inductiemotor wordt, naast andere bedrijfsparameters, de parameter aangegeven als cosinus phi — cosfi… Cosinus phi wordt ook wel de vermogensfactor van de inductiemotor genoemd.

Waarom wordt deze parameter cos phi genoemd en hoe is deze gerelateerd aan vermogen? Alles is vrij eenvoudig: phi is het faseverschil tussen stroom en spanning, en als je het actieve, reactieve en totale vermogen dat optreedt tijdens de werking van een inductiemotor (transformator, inductieoven, etc.) in een grafiek zet, blijkt dat de verhouding van actief vermogen naar vol vermogen - dit is cosinus phi - Cosphi, of met andere woorden - arbeidsfactor.

Bij nominale voedingsspanning en nominale asbelasting van een inductiemotor is de cosinus phi of arbeidsfactor gewoon gelijk aan de waarde op het naamplaatje.

Voor de AIR71A2U2-motor is de arbeidsfactor bijvoorbeeld 0,8 met een asbelasting van 0,75 kW.Maar de efficiëntie van deze motor is 79%, daarom zal het actieve vermogen dat door de motor wordt verbruikt bij de nominale asbelasting meer zijn dan 0,75 kW, namelijk 0,75 / efficiëntie = 0,75 / 0,79 = 0,95 kW.

Desalniettemin is de vermogensparameter of Cosphi bij nominale asbelasting precies gerelateerd aan het energieverbruik van het netwerk. Dit betekent dat het totale vermogen van deze motor gelijk zal zijn aan S = 0,95 / Cosfi = 1,187 (KVA). Waarbij P = 0,95 het actieve vermogen is dat door de motor wordt verbruikt.

In dit geval is de arbeidsfactor of Cosphi gerelateerd aan de belasting van de motoras, omdat bij een ander mechanisch asvermogen de actieve component van de statorstroom ook anders zal zijn. Dus in de inactieve modus, dat wil zeggen wanneer er niets op de as is aangesloten, zal de vermogensfactor van de motor in de regel niet hoger zijn dan 0,2.

Als de asbelasting begint toe te nemen, zal ook de actieve component van de statorstroom toenemen, daarom zal de arbeidsfactor toenemen en bij een belasting die dicht bij de nominale waarde ligt, zal deze ongeveer 0,8 - 0,9 zijn.

Als de belasting nu blijft toenemen, dat wil zeggen de as boven de nominale waarde belast, dan zal de rotor vertragen, toenemen slip s, zal de inductieve weerstand van de rotor gaan bijdragen en zal de arbeidsfactor beginnen af ​​te nemen.

Als de motor een bepaald deel van de bedrijfstijd stationair draait, kunt u de aangelegde spanning verminderen, bijvoorbeeld door over te schakelen van een delta naar een ster, dan zal de fasespanning van de wikkelingen met een wortel van 3 keer afnemen zal de inductieve component van de inactieve rotor afnemen en zal de actieve component in de statorwikkelingen iets toenemen. De arbeidsfactor zal dus iets toenemen.

Door wisselstroom aangedreven systemen, zoals asynchrone motoren, hebben in principe altijd naast de actieve, inductieve en capacitieve componenten dus elke halve cyclus een bepaald deel van de energie teruggeleverd aan het netwerk, de zgn. reactief vermogen Q. 

Dit feit levert problemen op voor elektriciteitsleveranciers: de generator wordt gedwongen om het volledige vermogen S aan het net te leveren, dat terugkeert naar de generator, maar de draden hebben nog steeds een geschikte doorsnede nodig voor dit volledige vermogen, en natuurlijk is er parasitaire verwarming van de draden van de reactieve stroom die heen en weer circuleren... Het blijkt dat de generator het volledige vermogen moet leveren, waarvan een deel in feite nutteloos is.

In een puur actieve vorm zou de generator van de energiecentrale veel meer elektriciteit aan de gebruiker kunnen leveren en hiervoor is het noodzakelijk dat de arbeidsfactor dicht bij de eenheid ligt, dat wil zeggen, zoals bij een puur actieve belasting waarbij Cosphi = 1.

Om dergelijke voorwaarden te garanderen, installeren sommige grote ondernemingen eenheden voor blindvermogencompensatie, dat wil zeggen systemen van spoelen en condensatoren die automatisch parallel worden geschakeld met asynchrone motoren wanneer hun arbeidsfactor afneemt.

Het blijkt dat de reactieve energie circuleert tussen de inductiemotor en de gegeven installatie, niet tussen de inductiemotor en de generator in de energiecentrale. Zo wordt de arbeidsfactor van asynchrone motoren op bijna 1 gebracht.