Nguyên nhân làm giảm hệ số công suất và biện pháp cải thiện

Giá trị kinh tế kỹ thuật của hệ số công suất

Giá trị của hệ số công suất đặc trưng cho mức độ sử dụng công suất tác dụng của nguồn điện. Cao hơn hệ số công suất của máy thu điện, máy phát điện của nhà máy điện và động cơ chính của chúng (tuabin, v.v.), máy biến áp trạm biến áp và lưới điện càng tốt.

Giá trị thấp của cos phi (cos phi) ở cùng giá trị của công suất hoạt động dẫn đến chi phí bổ sung cho việc xây dựng các trạm, trạm biến áp và mạng mạnh hơn, cũng như chi phí vận hành bổ sung.

Quyền lực thực sự của người sử dụng điện liên tục thay đổi theo thời gian. Điều này là do thực tế là công việc của các bộ phận hoặc phân xưởng riêng lẻ của các doanh nghiệp không trùng khớp về thời gian. Ngoài ra, một số thiết bị có thể đang hoạt động ở mức tải một phần hoặc thậm chí ở trạng thái không hoạt động.Sự thay đổi công suất tác dụng và phản kháng của máy thu điện dẫn đến sự thay đổi cos phi.

Lý do cho hệ số công suất thấp

Người tiêu dùng chính của năng lượng phản ứng là động cơ điện không đồng bộ, máy biến áp và lò nung cảm ứng, máy hàn, đèn phóng điện khí, v.v.

Động cơ cảm ứng hoạt động với tải gần định mức có giá trị cos phi cao nhất. Khi tải động cơ giảm, hệ số công suất giảm.

Điều này là do công suất tác dụng ở các cực của động cơ điện thay đổi tỷ lệ thuận với tải của nó, trong khi công suất phản kháng, do dòng điện từ hóa thay đổi một chút, thực tế không đổi. Ở chế độ không tải, cos phi có giá trị nhỏ nhất, tùy thuộc vào loại động cơ điện, công suất và tốc độ quay mà giá trị này nằm trong khoảng 0,1 — 0,3.

Máy biến áp, chẳng hạn như động cơ cảm ứng, có hệ số công suất tải giảm xuống dưới 75%.

Động cơ cảm ứng quá tải cũng có cos phi thấp do từ thông rò rỉ tăng lên.

Động cơ có điều kiện làm mát tốt hơn động cơ kín có thể mang nhiều tải hơn (công suất tác dụng) và do đó sẽ có cos phi cao hơn.

Động cơ rôto lồng sóc, do giá trị điện trở rò điện cảm thấp hơn, có cos phi cao hơn động cơ rôto dây quấn.

Giá trị của cos phi đối với các máy cùng loại sẽ tăng lên khi công suất định mức và tốc độ rôto tăng lên, vì điều này làm giảm độ lớn tương đối của dòng điện từ hóa.

Việc tăng điện áp ở phía thứ cấp của máy biến áp do giảm tải (ví dụ, trong ca đêm và trong giờ nghỉ trưa) dẫn đến tăng điện áp so với điện áp danh định của các cực của động cơ điện đang hoạt động . Điều này lần lượt dẫn đến sự gia tăng dòng điện từ hóa và công suất phản kháng của động cơ điện, dẫn đến hệ số công suất thấp hơn.

Sự quay của rôto, xảy ra khi các ổ trục bị mòn, do đó rôto không chạm vào stato, làm tăng khe hở không khí giữa stato và rôto, dẫn đến tăng dòng từ hóa và giảm dòng điện từ hóa. cos phi.

Giảm số lượng dây trong rãnh stato trong quá trình quấn lại làm tăng dòng từ hóa và giảm cos phi của động cơ cảm ứng.

Việc sử dụng đèn phóng điện khí (DRL và đèn huỳnh quang) có điện trở cảm ứng (cuộn cảm) trong mạch khi không có thiết bị bù cũng làm giảm hệ số công suất của hệ thống lắp đặt điện (xem — Cách bố trí và hoạt động của chấn lưu đèn huỳnh quang).

Kỹ thuật cải thiện hệ số công suất

Trước hết, cần phải tăng hệ số công suất của hệ thống lắp đặt điện thông qua việc vận hành đúng và hợp lý các thiết bị điện, tức là theo cách tự nhiên. Công suất của động cơ điện phải được lựa chọn theo đúng công suất cần thiết cho cơ cấu truyền động, và các động cơ điện đã được lắp đặt nhưng tải nhẹ phải được thay thế bằng động cơ điện có công suất thấp hơn tương ứng.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng đôi khi việc thay thế như vậy có thể dẫn đến tăng tổn thất năng lượng hoạt động trong chính động cơ điện và trong mạng, nếu hiệu suất của động cơ điện mới lắp đặt thấp hơn động cơ điện đã lắp đặt trước đó. một. Do đó, tính khả thi của việc thay thế như vậy phải được xác minh bằng tính toán.

Ngoài ra, cần kiểm tra động cơ điện dự phòng theo điều kiện phát nóng và quá tải cho phép, đôi khi cả thời gian tăng tốc. Theo quy định, động cơ điện tải dưới 40% phải thay thế. Khi tải hơn 70%, việc thay thế trở nên không có lợi.

Trong tất cả các trường hợp có thể, động cơ lồng sóc nên được ưu tiên hơn rôto pha. Cần phải từ bỏ việc sử dụng động cơ điện đóng nếu do điều kiện môi trường cho phép sử dụng động cơ điện trong thiết kế hở hoặc được bảo vệ.

Động cơ điện điều khiển các máy móc và cơ chế khác nhau không phải lúc nào cũng hoạt động ở mức tối đa. Ví dụ khi lắp một chi tiết gia công mới vào máy, động cơ điện đôi khi chạy không tải với cos phi thấp. Do đó, nên ngắt kết nối động cơ điện khỏi mạng trong thời gian nhàn rỗi với khoảng thời gian tương tác từ 10 giây trở lên (yêu cầu này cũng là bắt buộc để tiết kiệm điện hoạt động).

Khoảng thời gian tương tác là khoảng thời gian để rút dụng cụ về vị trí ban đầu, tháo chi tiết đã gia công ra khỏi máy, lắp chi tiết mới vào máy và đưa dụng cụ về vị trí làm việc.Trên các máy và cơ chế trong đó thời gian hoạt động xen kẽ với thời gian tương tác, nên cài đặt bộ giới hạn không tải tự động.

Cũng nên thay thế hoặc ngắt tạm thời các máy biến áp được tải trung bình dưới 30% công suất định mức của chúng.

Chất lượng sửa chữa động cơ điện không đồng bộ ảnh hưởng đáng kể đến việc tăng trị số cos phi. Một động cơ được sửa chữa tốt nên có một bảng tên. Bạn phải theo dõi cẩn thận kích thước của khe hở không khí giữa stato và rôto, không cho phép sai lệch so với định mức, đặt số lượng dây hoạt động trong các rãnh theo tính toán. Động cơ tân trang nên được kiểm tra kỹ lưỡng, bao gồm kiểm tra dòng không tải.

Trong một số trường hợp, các biện pháp nâng cao hệ số công suất tự nhiên không cho phép tăng cos phi lên 0,92 - 0,95 theo điều kiện của quy trình công nghệ. Trong các hệ thống lắp đặt điện như vậy, các phương pháp nhân tạo được sử dụng để bù công suất phản kháng — tăng hệ số công suất bằng cách sử dụng thiết bị bù đặc biệt.

Các thiết bị này bao gồm: tụ điện tĩnh, bộ bù đồng bộ và động cơ đồng bộ quá kích. Tuy nhiên, động cơ điện đồng bộ và máy bù được sản xuất ở công suất cao là rất hiếm trong các nhà máy. Được sử dụng rộng rãi nhất để tăng hệ số công suất là tụ điện tĩnh.

Với sự lựa chọn phù hợp về điện dung của các tụ điện, có thể đưa góc pha giữa điện áp và dòng điện đến bất kỳ giá trị cần thiết nào.Việc giảm dòng điện trong mạng cung cấp đạt được nhờ thành phần phản kháng, được bù bằng dòng điện dung của tụ điện.