Причины ухудшения коэффициента мощности. Пути улучшения коэффициента мощности

Причины ухудшения коэффициента мощности. Пути улучшения коэффициента мощности
Величина коэффициента мощности характеризует степень использования активной мощности источника электроэнергии. Чем выше коэффициент мощности электроприемников, тем лучше используются генераторы электрических станций и их первичные двигатели (турбины и др.), трансформаторы подстанции и электрические сети.
Низкие значения cosϕ при тех же величинах активной мощности приводят к дополнительным затратам па сооружение более мощных станций, подстанций и сетей, а также к дополнительным эксплуатационным расходам.

Причины ухудшения коэффициента мощности. Пути улучшения коэффициента мощности
В настоящее время приняты следующие нормативные значения коэффициента мощности:
0,85 - при питании потребителей от генераторов электростанций на генераторном напряжении;
0,93 - при питании потребителей от районных сетей напряжением 110, 220 кВ и от сетей 35 кВ, питающихся от электростанций через две ступени трансформации;
0,95 - при питании потребителей от сетей напряжением 35 кВ, питающихся от районных электросетей через три ступени трансформации.

Причины ухудшения коэффициента мощности. Пути улучшения коэффициента мощности
Действительная мощность электроприемников предприятия непрерывно изменяется с течением времени. Это объясняется тем, что работа отдельных участков или цехов предприятий не совпадает во времени. Кроме того, часть оборудования может работать с неполной загрузкой или даже находиться в состоянии холостого хода. Изменение активной и реактивной мощностей электроприемников влечет за собой изменения cosϕ.
Причины низкого коэффициента мощности
Основными потребителями реактивной энергии являются асинхронные электродвигатели, трансформаторы и индуктивные печи, сварочные аппараты, газоразрядные лампы и т. д.

Причины ухудшения коэффициента мощности
Асинхронный электродвигатель, работающий с нагрузкой, близкой к номинальной, имеет наибольшее значение cos фи. При снижении нагрузки электродвигателя коэффициент мощности уменьшается.
Это объясняется тем, что активная мощность на зажимах электродвигателя изменяется пропорционально его загрузке, в то время как реактивная мощность вследствие незначительного изменения намагничивающего тока практически остается постоянной. При холостом ходе cos фи имеет наименьшую величину, которая в зависимости от типа электродвигателя, мощности и скорости вращения находится в пределах 0,1 - 0,3.

Причины ухудшения коэффициента мощности
Силовые трансформаторы, как и асинхронные электродвигатели, при загрузке меньше чем на 75% имеют пониженное значение коэффициента мощности.
Перегруженные асинхронные электродвигатели тоже имеют низкий cosϕ, что объясняется увеличением потоков магнитного рассеяния.
Электродвигатели, обладающие лучшими условиями охлаждения по сравнению с закрытыми электродвигателями, могут нести большую нагрузку (активную мощность) и будут иметь, следовательно, более высокий cosϕ.
Электродвигатели с короткозамкнутым ротором вследствии

Причины ухудшения коэффициента мощности
меньших значений индуктивного сопротивления рассеяния имеют cosϕ выше, чем электродвигатели с фазным ротором.
Значение cosϕ у машин одного и того же типа возрастет с ростом номинальной мощности и скорости вращения ротора, так как при этом уменьшается относительная величина намагничивающего тока.
Увеличение напряжения на вторичной стороне силовых трансформаторов вследствие снижения нагрузки (например, во время ночных смен и в часы обеденных перерывов) ведет к повышению напряжения по сравнению с номинальным на зажимах работающих электродвигателей. Это в свою очередь

Причины ухудшения коэффициента мощности
приводит к увеличению намагничивающего тока и реактивной мощности электродвигателей, что влечет за собой у меньшие коэффициента мощности.
Обточка ротора, которую производят при износе подшипников, чтобы ротор не задевал статор, приводит к увеличению, воздушного зазора между статором и ротором, что вызывает увеличение намагничивающего тока и понижение cosϕ.
Уменьшение числа проводников в пазу статора при перемотке вызывает увеличение намагничивающего тока и снижение cosϕ асинхронного двигателя.

Причины ухудшения коэффициента мощности
Применение газоразрядных ламп (ДРЛ и люминесцентных), имеющих в цепи индуктивное сопротивление (дроссель) при отсутствии компенсирующих устройств, также снижает коэффициент мощности электроустановок.
Методы повышения коэффициента мощности
Повышать коэффициент мощности электроустановки нужно в первую очередь правильной и рациональной эксплуатацией электрооборудования, т. е. естественным путем. Мощность электродвигателя следует выбирать в строгом соответствии с мощностью, необходимой для приводимого механизма, а уже установленные, но слабозагруженные электродвигатели заменять

Пути улучшения коэффициента мощности
электродвигателями соответственно меньшей мощности. Однако при этом необходимо учитывать, что иногда такая замена может привести к увеличению потерь активной энергии в самом электродвигателе и сети, если к. п. д. вновь устанавливаемого электродвигателя окажется меньше установленного ранее. Поэтому следует проверить расчетом целесообразность такой замены.
Кроме того, необходима проверка заменяющего электродвигателя по условиям допустимого нагрева и перегрузки, а иногда и времени разгона. Как правило, замене подлежат электродвигатели, загруженные меньше чем на 40%. При

Пути улучшения коэффициента мощности
загрузке больше чем на 70% замена становится нерентабельной.
Во всех возможных случаях нужно отдавать предпочтение электродвигателю с короткозамкнутым, а не с фазным ротором. Нужно отказаться от применения закрытых электродвигателей, если по условиям окружающей среды допускается применение электродвигателей в открытом или защищенном исполнении.
Электродвигатели, приводящие в действие различные станки и механизмы, работают не все время с полной нагрузкой. Например, при установке новой детали для обработки на станке электродвигатель иногда работает на холостом ходу с малым cosϕ.

Пути улучшения коэффициента мощности
Поэтому целесообразно на время холостого хода при длительности межоперационного периода 10 сек и больше отключать электродвигатель от сети (это требование обязательно также в целях экономии активной электроэнергии) или устанавливать автоматические ограничители холостого хода.
Рекомендуется также заменять или временно отключать трансформаторы, загруженные в среднем меньше чем на 30% от их номинальной мощности.
Не допускать работы электрооборудования при повышенном напряжении.

Пути улучшения коэффициента мощности
В ряде случаев мероприятия по улучшению естественного коэффициента мощности не позволяют увеличить cosϕ до величины 0,92 - 0,95 по условиям технологического процесса.
На таких электроустановках применяются искусственные методы компенсации реактивной мощности - повышение коэффициента мощности применением специальных компенсирующих устройств.
К таким устройствам относятся: статические конденсаторы, синхронные компенсаторы и перевозбужденные синхронные электродвигатели. Однако синхронные электродвигатели и компенсаторы, изготовляемые на большие мощности, на