Файл: Тасбулатов Х.Т. Электропривод в сельском хозяйстве.pdf

где Р — активная Мощность в кет (I квт=

—1000 вт) ;

Uл — линейное напряжение в вольтах (е); І л — линейный ток в амперах (а). Однако точно учесть мгновенное значение

коэффициента мощности трудно, так как ве­ личина его меняется каждый раз как изме­ няется нагрузка потребителя. Поэтому при расчетах за электроэнергию и расчетах ком­ пенсационных установок пользуются средне­ взвешенным значением коэффициента мощно­ сти (cos ціер.вэв) *, который на основании пока­ заний счетчиков активной и реактивной энер­ гии** за определенный промежуток времени (час, сутки, месяц, год) определяется по фор­ муле

гии, учитываемое счетчика­ ми.

* Среднеарифметическое значение коэффициента мощности находят путем ряда отсчетов его через оди­ наковые промежутки времени и последующее деление суммы отсчетов на их количество, т. е.

понятия, соответствующие активной и реактивной мощ­ ностям (формулы 1 и 6).

Таким образом, активная энергия \Va = P-t, а реак­ тивная энергия Wp= Qt, где t — время.

14 350 квтч и 7300 кварк, в конце того же меся­ ца соответственно—15 860 квтч и 8320 кварк.

Определить общий средневзвешенный ко­ эффициент мощности данного объекта за ме­ сяц.

Решение.

Суммарное потребление активной и реак­ тивной энергии определяется как разность по­ казаний счетчиков.

Wa = 15 86014 350= 1510 квтч. Wp =8320-7300=1020 кварк.

Общий средневзвешенный коэффициент мощности определяется по формуле

CO S ®ср. взв —

/Ю 2 0 'а

\15l0/

= 0,83, или 83%.

Согласно существующим директивам Сове­ та Министров СССР потребители, получающие электроэнергию от энергосистем Министерства энергетики и электрификации, обязаны повы­ сить коэффициент мощности электроустановок до 92—95%:

Классификация электроустановок по характеру потребления мощности

По характеру потребления активной и ре­ активной мощности все установки можно раз­ делить на следующие группы:

132

1. Установки, потребляющие только актив­ ную мощность: электрические лампы нака­ ливания, электронагревательные приборы и установки сопротивлений, применяемые при обогреве почвы, воздуха, воды и для других целей; сушильные устройства с применением инфракрасных лучей и т. п.

2. Установки, потребляющие активную и реактивную (индуктивную) составляющие мощности, асинхронные двигатели, трансфор­ маторы, линии электропередачи и др.

3. Установки, вырабатывающие и отдаю­ щие в сеть емкостную реактивную мощность; конденсаторы и синхронные компенсаторы.

4. Установки, потребляющие активную и вырабатывающие реактивную мощность; синхронные двигатели и асинхронные двигате­ ли с фазокомпенсаторами.

Факторы, влияющие на величину коэффициента мощности

Различные группы потребителей имеют разные по значению коэффициенты мощности.

На величину естественного коэффициента мощности влияют: характер нагрузки электро­ установок, номинальная мощность электро­ двигателя, номинальная скорость вращения двигателя, форма использования двигателя, конструкция ротора, величина механической нагрузки электродвигателя и нагрузка транс­ форматоров. Рассмотрим все эти факторы в от­ дельности.

Характер нагрузки. Электроустановки кол­

7 3 5

хозов и совхозов — одни из потребите­ лей активной и реактивной электрической энергии.

Активная энергия, доставляемая потреби­ телям, преобразуется в другие виды энергии (например, в энергию механическую). Процесс преобразования связан с потерями, на которые идет часть активной энергии.

При безпндукцпонной нагрузке в цепи пе­ ременного тока сдвига фаз (ср) между напря­ жением и током не наблюдается п коэффи­ циент мощности равняется 1. При этом потреб­

возбуждении также работают с коэффициен­ том мощности, равном 1. Асинхронные двига­ тели (а также трансформаторы) являются потребителями реактивной энергии: они обла­ дают значительной индуктивностью и всегда работают с коэффициентом мощности ниже единицы (cos ср< 1).

Асинхронные двигатели потребляют около 70%, трансформаторы — до 20—25% п линии электропередачи — 5—10% всей реактивной мощности системы.

Таким образом, крупными потребителями реактивной энергии в хозяйствах колхозов, совхозов являются асинхронные двигатели и трансформаторы, которые в основном и оп­ ределяют величину естественного коэффициен­ та мощности.

Номинальная мощность электродвигателей. Коэффициент мощности мелких двигателей равен приблизительно 0,7, а двигателей

т .

средних и крупных мощностей — 0,8—0,9. Объясняется это тем, что на величину реактив­ ной мощности влияет в основном воздушный зазор, который у двигателей больших мощно­ стей относительно меньше, чем у двигателей малых мощностей.

В последнем случае отношение реактивной

то маломощные двигатели имеют невысокий коэффициент мощности. Например, асинхрон­ ные электродвигатели типа АО при скорости вращения 950 об/мин и номинальной мощно­ сти 1 кет имеют коэффициент мощности 0,72; при номинальной мощности 20 кет — 0,84.

Номинальная скорость вращения. Асин­ хронные двигатели с меньшей номинальной скоростью вращения имеют большие размеры и большую боковую поверхность ротора по сравнению с двигателями быстроходными и поэтому обладают более низким коэффи­ циентом мощности.

Например, асинхронные электродвигатели типа АО мощностью 7,0 кет при разных номи­ нальных скоростях имеют

при /г= 1440 об/мин cos ср = 0,86, при « = 735 об/мин cos ср = 0,78.

Форма исполнения. Двигатели закрытого типа по сравнению с двигателями открытого или защищенного типа при одинаковой мощ­ ности имеют большие размеры и поэтому так*

135

же обладают более низким коэффициентом мощности.

Конструкция ротора. В двигателях с фаз­ ным ротором благодаря лобовым соединениям обмоток ротора и ответвлениям к кольцам наблюдаются добавочные магнитные потоки рассеяния. Поэтому такие двигатели имеют более низкий коэффициент мощности, чем дви­ гатели с короткозамкнутым ротором.

Нагрузка электродвигателя. В условиях эксплуатации коэффициент мощности в зна­ чительной степени зависит от механической нагрузки двигателей. С уменьшением нагрузки соответственно уменьшается активный ток двигателя, тогда как реактивный ток остается почти постоянным. Но относительная величи­ на реактивного тока возрастает, и коэффи­ циент мощности двигателя уменьшается, а это, в свою очередь, снижает средневзвешенный коэффициент мощности потребителя.

Кривая изменения коэффициента мощно­ сти при изменении нагрузки на валу асинхрон­ ного двигателя показана на рисунке 55; по

трансформаторов, питающих электроустанов­ ки, вызывает снижение коэффициента мощ­ ности.

Так как асинхронные двигатели и транс­ форматоры являются наиболее распространен­ ными установками, их недогрузка является основной причиной низкого коэффициента мощности сетей потребителя.

136

Малая нагрузка двигателя п трансформа­ торов — в большинстве случаев результат их неправильного выбора по мощности (выбора с запасом).

Способы повышения коэффициента мощности

Повышение коэффициента мощности элек­ троустановок может быть достигнуто повыше­ нием естественного cos ср, т. е. снижением реактивной составляющей мощности, отдавае­ мой в сеть, а также рационализацией энерго­ хозяйства без применения специальных ком­ пенсационных устройств.

Повышение коэффициента мощности до­ стигается при правильном выборе мощности электродвигателей и условий их эксплуатации, при повышении качества ремонта электродви­ гателей и замене уже работающих и мало за­ груженных двигателей и трансформаторов установками меньшей мощности.

Известно, что асинхронный электродвига­ тель работает с наилучшими к.п.д. и коэффи­ циентом мощности при загрузке его от 75% до номинальной. Поэтому эксплуатация двигате­ лей, загруженных менее 75%, нерентабельна.

Мало загруженные двигатели следует за­ менить электродвигателями меньшей мощно­ сти или, если возможно, переключить их обмотки с треугольника на звезду при нагруз­ ке не более 35% от номинальной. При таком переключении в 1,73 раза уменьшается напря­ жение, подведенное к каждой обмотке статора

137