Motor teljesítménytényező: meghatározás, számítás és a motormagok hatása

Amit a motor teljesítménytényezője valójában mér

Ha egy háromfázisú motor 75 kW valós teljesítményt fogyaszt 400 V-on, a hálózati áram a teljesítménytényezőjétől függ. 0,85 PF-nél ez az áram körülbelül 127 A. 0,80 PF-nél ugyanennek a 75 kW-nak 135 A-re van szüksége - hat százalékkal nagyobb áramerősség a további tengelykimenet nélkül . A különbség mögött meghúzódó arány, a kilowattban megadott valós teljesítmény osztva a kilovolt-amperben megadott látszólagos teljesítménnyel, a motor teljesítménytényezője. Egy váltakozó áramú motornál ez a cos φ, a feszültség és az áram közötti fázisszög koszinusza.

A motorok mindig 1 alatti PF-tel működnek, mert mágnesező áramra van szükségük a mágneses tér kialakításához az állórész és a forgórész magjaiban, mielőtt a nyomatékot elő lehetne állítani. Ez a reaktív alkatrész nem végez mechanikai munkát, mégis áthalad a tekercseken, a tápkábeleken és a felfelé irányuló transzformátorokon. Az indukciós motor működésének megkerülhetetlen része, de a kialakítás és az anyagok is befolyásolják.

A motor teljesítménytényezőjének kiszámítása

A számítás egyszerű: PF = valós teljesítmény (kW) / látszólagos teljesítmény (kVA) . Háromfázisú motor esetén a látszólagos teljesítmény S = 1,732 × V × I / 1000, ahol V a vonal-vonal feszültség, I pedig a hálózati áram.

A fenti példát használva egy 135 A-es 400 V-os motor látszólagos teljesítménye 1,732 × 400 × 135 / 1000 = 93,5 kVA. 75 kW mért valós teljesítménnyel a teljesítménytényezője 75 / 93,5 = 0.80 . Ha ugyanaz a gép 0,90 PF feszültséget tudna tartani, akkor ugyanannak a valós teljesítménynek az áramerőssége körülbelül 120 A-re csökkenne.

A három mennyiség derékszögű háromszöget alkot: S² = P² Q². A Q meddőteljesítmény az a rész, amelyet a motor mágneses áramkörének mágnesezésére fordít. Részleges terhelésnél a valós teljesítmény gyorsabban esik le, mint a mágnesező áram, így a PF erősen esik. A 0,86 PF névleges névleges motor könnyen mérhet 0,55–0,65-öt félterhelés mellett.

Tipikus motorteljesítménytényező értékek

A PF adattábla egy teljes terhelési érték. A helyszíni mérések a tényleges üzemi terhelést tükrözik, ezért a valós számok gyakran alacsonyabbak. Az alábbi táblázat a szabványos kisfeszültségű háromfázisú indukciós motorok indikatív teljes terhelési tartományait tartalmazza.

A motorok megadásakor két minta számít. Először is, a nagyobb motorok magasabb PF-et érnek el, mivel a mágnesező áram és a rögzített veszteségek a teljes bemenet kisebb részét teszik ki. Másodszor, a lassabb gépek – 6 pólusú és 8 pólusú kivitelek – alacsonyabb PF-t fejlesztenek ki, mint a hasonló 2 pólusú vagy 4 pólusú motorok, mivel a további pólusok több mágnesező amper-fordulatot igényelnek. Ugyanez a logika vonatkozik a túlméretezésre is: egy 20 kW-on működő 75 kW-os motor sokkal alacsonyabb PF-t mutat, mint a megfelelő méretű, 22 kW-os motor, amely ugyanazt a munkát végzi.

Hogyan befolyásolja a motormag teljesítménytényezőjét

A teljesítménytényezőt nem csak a tekercs határozza meg. A meddőáramra a legnagyobb hatással a motor mágneses áramköre – az állórész és a forgórész magja. A mag anyaga, a laminálás vastagsága és az összeszerelés módja szabályozza, hogy a tekercsnek mekkora mágnesező áramot kell szolgáltatnia, és mennyi energiát veszít a vas a folyamat során. Közelebbről a egy motormag felépítése egyértelművé teszi az összefüggést.

Szilícium acél minőség és magvesztés

Az elektromos acél minősége egyaránt meghatározza az áteresztőképességet és a magveszteséget. Egy magasabb fokozat nem szemcseorientált (NGO) szilíciumacél csökkenti a hiszterézist és az örvényáram-veszteséget az állórészben és a forgórészben. Az alacsonyabb vasveszteségek azt jelentik, hogy kevesebb bemeneti áramot vesznek fel a mágnesezési és veszteségi áramok, ami nagyobb PF-t támogat terhelés alatt. Az anyagválasztás közvetlen, mérhető hatással van a motor meddőteljesítményére.

Kiváló minőségű, nem szemcseorientált (NGO) szilíciumacél beszállítók, vállalat – Wuxi New Kiváló minőségű, nem szemcseorientált (NGO) szilíciumacél beszállítóként és vállalatként Kínában a New Ruichi/Cailiang nagykereskedelmi, kiváló minőségű nem-g... Termék megtekintése →

Laminálási vastagság és szigetelés

A motormagokat általában 0,35–0,50 mm vastagságú elektromos acéllemezből préselik. A vékonyabb laminálás csökkenti az örvényáramot, de növeli a feldolgozási költségeket. A laminálások közötti szigetelőbevonat ugyanilyen fontos: ha a szomszédos lapok érintkeznek, keringő áramok alakulnak ki, és a veszteségek megnövekednek. Ezért AC motor állórész és forgórész laminálása ellenőrzött bevonatot, pontos lyukasztást és szigorú sorjaszabályozást igényel a gyártás során.

Váltóáramú motor állórész- és forgórész-laminálási beszállítói, cég - Wuxi New Ruichi Techn Mint váltóáramú motor állórész- és forgórész-laminálási beszállítója és vállalata Kínában, a New Ruichi/Cailiang nagykereskedelmi AC motor állórészeket és rotorokat kínál... Termék megtekintése →

Mag összeszerelési módszer

Az a mód, ahogy a laminálásból kész köteg lesz, megváltoztatja a mágneses utat. A reteszelt magok gazdaságosak és méretstabilak, de minden reteszelési funkció helyi feszültséget és némi elektromos rövidzárlatot hoz létre a rétegek között. A hegesztett magok mechanikailag erősek, mégis minden hegesztési varrat potenciálisan vezető híd a lamináló kötegen, ezért a hegesztési varrat helyzetét és hosszát szigorúan kell kezelni. Ha ezeket a részleteket ellenőrizzük, lézer/TIG hegesztett laminált magok megőrizni a rétegszigetelést és alacsonyan tartani a veszteségeket. A teljesítménykülönbség elég nagy ahhoz, hogy sok motorgyártó vásároljon kész motormag szerelvények laza laminálások helyett.

Lézeres/TIG-hegesztett laminált magbeszállítók, cég – Wuxi új Ruichi technológia A lézerrel/TIG-hegesztett laminált mag beszállítói és vállalataiként Kínában a New Ruichi/Cailiang nagykereskedelmi lézeres/TIG-hegesztett laminált magot kínál... Termék megtekintése →

Miért kerül többe egy alacsony motorteljesítménytényező, mint gondolná?

Az alacsony PF nem csökkenti a mechanikai teljesítményt, de növeli az azonos kilowatt leadásával járó összes költséget:

• Nagyobb vezetékáram, ezért a kábeleknek, megszakítóknak és transzformátoroknak túlméretezettnek kell lenniük.
• Nagyobb I²R veszteség minden soros elemben a közüzemi fogyasztásmérő és a motor között.
• Nagyobb feszültségesések, amelyek csökkentik a motor nyomatékát és növelik a csúszást.
• Közüzemi igény díjak vagy PF-büntetések, amelyeket általában 0,90 vagy 0,95 alatt váltanak ki.

Az aritmetika könnyen ellenőrizhető. Egy 75 kW-os terhelés 400 V-on körülbelül 127 A-t vesz fel 0,85 PF-en. 0,80 PF-nél az áram eléri a 135 A-t, ami nagyjából 6%-kal magasabb; 0,70 PF-nél eléri a 155 A-t, kb 22%-kal magasabb . Ez a többletáram felmelegíti a kábeleket és a tekercseket, feszültségesést okoz, és a felfelé irányuló berendezések leértékelésére kényszeríti. Ugyanez a terhelés 0,85 PF-ről 0,95 PF-re javítva a látszólagos teljesítményigényt 88 kVA-ról 79 kVA-ra csökkenti. 10%-os csökkentés a számlázási mennyiségben sok közmű kereskedelmi és ipari számlákhoz használ.

Teljesítménytényező korrekciós lehetőségek és korlátok

A kondenzátorok a szabványos korrekciós eszközök. Vezető meddőteljesítményt szolgáltatnak, amely ellensúlyozza a motor késleltetett mágnesező áramát, és felszerelhetők a motorkapcsokra, az elosztótáblára vagy az alállomás központilag. A megfelelő szint attól függ, hogy hol jön létre a reaktív kereslet.

A változtatható frekvenciájú meghajtók (VFD) megváltoztatják a képet. A hajtáson belüli egyenáramú kör belsőleg látja el a meddő energiát, így a VFD táplálású motor hálózatoldali PF-je jellemzően 0,95 felett van még akkor is, ha maga a motor alacsony PF-en működik. Fix fordulatszámú motorok esetén a kondenzátorok méretezése körültekintést igényel. A vezető PF-be történő túlkorrekció növeli a kapocsfeszültséget, és kapcsolási tranzienseket, relé hibás működést és kondenzátorhibákat okoz. A 0,92–0,95 körüli korrekciós cél általában biztonságosabb, mint az egység elérése.

A felharmonikusok további megkötést adnak. A VFD-k és más nemlineáris terhelések torzítási teljesítménytényezőt okoznak, amelyet a kondenzátorok nem tudnak korrigálni. Egyes esetekben a kondenzátortelepek rezonálnak a transzformátor induktivitásával harmonikus frekvenciákon, és erősítik a torzítást ahelyett, hogy csökkentenék azt. Egy alapvető áramminőség-mérés megakadályozza a leggyakoribb hibákat.

A mérőműszer korrekciója a tünetet kezeli, nem az okot. Az a motor, amelynek magja nagy veszteségeket vagy túlzott mágnesezőáramot hordoz, folyamatosan meddő áramot vesz fel, függetlenül a beépített kapacitástól. A maganyag és az összeszerelési módszer megváltoztatása a tervezési vagy átépítési szakaszban csökkenti a reaktív igényt a forrásnál. Ezért az eredeti gyártók és a motorjavító műhelyek értékelik a gyártási képességek fő beszállítójuk a hatékonysági kép részeként.

Amit a vásárlóknak és a tervezőknek ellenőrizniük kell

A kondenzátorok hozzáadása előtt mérje meg az üzemi PF-et valós terhelés mellett, ahelyett, hogy az adattáblában bízna. Jegyezze fel a feszültséget és az áramerősséget, becsülje meg a tengelyterhelést, és hasonlítsa össze az eredményt a motor teljes terhelési viselkedésével. A gyakorlat gyakran olyan problémákat tár fel, mint például a túlméretezett vagy nagy veszteségű magok, amelyeket a kondenzátorok egyébként elrejtenek.

• Erősítse meg a PF működését tényleges terhelés mellett; Az adattábla értékek teljes terhelésű értékek.
• Kérje a maghoz megadott szilíciumacél minőséget és laminálási vastagságot.
• Válassza ki a mag összeszerelési módszerét – ragasztás, reteszelés vagy lézer/TIG hegesztés – a motor célhatásfoka és PF alapján.
• Párosítsa a motor méretét a teljesítményhez. A túlméretezett, enyhén terhelés mellett működő motor teljes élettartama alatt alacsony PF-et és alacsony hatásfokot szenved.

A motor teljesítménytényezője több, mint egy számlázási részlet. Azt tükrözi, hogy a motor mágneses áramköre milyen hatékonyan alakítja át a bejövő áramot nyomatékká. Ha a mag a megfelelő szilíciumacél minőségből, laminálási vastagságból és összeszerelési eljárásból készül, a motornak egyszerűen kevesebb meddőáramra van szüksége. Ez a különbség a mérőhelyiségben mérhető – és a törzsszállító gyártósorán kezdődik.