أسباب تقليل معامل القدرة وطرق تحسينه

القيمة الفنية والاقتصادية لعامل القدرة

تحدد قيمة عامل القدرة درجة استخدام القوة النشطة لمصدر الطاقة. الأعلى معامل القدرة للمستقبلات الكهربائيةكان ذلك أفضل لمولدات محطات الطاقة ومحركاتها الرئيسية (التوربينات ، إلخ) ، ومحولات المحطات الفرعية وشبكات الطاقة.

تؤدي القيم المنخفضة لـ cos phi (cos phi) بنفس قيم الطاقة النشطة إلى تكاليف إضافية لبناء محطات ومحطات فرعية وشبكات أكثر قوة ، فضلاً عن تكاليف تشغيل إضافية.

تتغير القوة الحقيقية لمستخدمي طاقة المرافق باستمرار بمرور الوقت. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن عمل الأقسام أو ورش العمل الفردية للمؤسسات لا يتزامن مع الوقت. بالإضافة إلى ذلك ، قد تعمل بعض المعدات عند التحميل الجزئي أو حتى في حالة الخمول.يؤدي التغيير في الطاقة النشطة والمتفاعلة للمستقبلات الكهربائية إلى تغييرات في cos phi.

أسباب انخفاض معامل القدرة

المستهلكون الرئيسيون للطاقة التفاعلية هم المحركات الكهربائية غير المتزامنة والمحولات وأفران الحث وآلات اللحام ومصابيح تفريغ الغاز وما إلى ذلك.

المحرك التعريفي الذي يعمل بحمل قريب من التصنيف له أعلى قيمة cos phi. مع انخفاض حمل المحرك ، ينخفض ​​عامل القدرة.

هذا يرجع إلى حقيقة أن الطاقة النشطة في أطراف المحرك الكهربائي تتغير بما يتناسب مع حمله ، في حين أن الطاقة التفاعلية ، بسبب تغيير طفيف في تيار المغنطة ، تظل ثابتة عمليًا. في وضع الخمول ، يكون cos phi هو أصغر قيمة ، والتي ، اعتمادًا على نوع المحرك الكهربائي والطاقة وسرعة الدوران ، تتراوح بين 0.1 و 0.3.

تحتوي محولات الطاقة ، مثل المحركات الحثية ، على عامل قدرة تحميل مخفض أقل من 75٪.

تتميز المحركات الحثية ذات الحمولة الزائدة أيضًا بانخفاض cos phi بسبب زيادة تدفقات التسرب المغناطيسي.

يمكن للمحركات التي تتمتع بظروف تبريد أفضل من المحركات المغلقة أن تحمل حمولة أكبر (طاقة نشطة) وبالتالي سيكون لها قيمة cos phi أعلى.

تتميز المحركات الدوارة ذات القفص السنجابي ، نظرًا لانخفاض قيم مقاومة التسرب الاستقرائي ، بنسبة cos phi أعلى من المحركات الدوارة ذات الجرح.

ستزداد قيمة cos phi للآلات من نفس النوع مع زيادة القدرة المقدرة وسرعة الدوار ، لأن هذا يقلل من الحجم النسبي لتيار المغنطة.

تؤدي الزيادة في الجهد على الجانب الثانوي من محولات الطاقة بسبب انخفاض الحمل (على سبيل المثال ، أثناء النوبات الليلية وأثناء استراحة الغداء) إلى زيادة الجهد مقارنة بالجهد الاسمي لأطراف المحركات الكهربائية العاملة . وهذا بدوره يؤدي إلى زيادة التيار المغنطيسي والقدرة التفاعلية للمحركات الكهربائية ، مما يؤدي إلى عامل طاقة أقل.

يؤدي دوران الجزء المتحرك ، الذي يحدث مع تآكل المحامل ، بحيث لا يلمس الجزء المتحرك الجزء الثابت ، إلى زيادة فجوة الهواء بين الجزء الثابت والدوار ، مما يؤدي إلى زيادة تيار المغنطة وانخفاض في كوس فاي.

يؤدي تقليل عدد الأسلاك في فتحة الجزء الثابت أثناء إعادة اللف إلى زيادة تيار المغنطة وانخفاض في cos phi للمحرك الحثي.

إن استخدام مصابيح تفريغ الغاز (DRL و الفلوريسنت) ذات المقاومة الحثية (الخنق) في الدائرة في حالة عدم وجود أجهزة تعويضية يقلل أيضًا من عامل الطاقة للتركيبات الكهربائية (انظر - كيف يتم ترتيب كوابح مصباح الفلورسنت وعملها).

تقنيات تحسين معامل القدرة

من الضروري زيادة عامل القدرة للتركيبات الكهربائية ، أولاً وقبل كل شيء ، من خلال التشغيل الصحيح والعقلاني للمعدات الكهربائية ، أي بطريقة طبيعية. يجب اختيار قوة المحرك الكهربائي بما يتفق بدقة مع الطاقة المطلوبة لآلية القيادة ، ويجب استبدال المحركات الكهربائية المثبتة بالفعل ولكن المحملة بشكل خفيف بمحركات كهربائية ذات طاقة أقل.

ومع ذلك ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه في بعض الأحيان يمكن أن يؤدي هذا الاستبدال إلى زيادة فقد الطاقة النشطة في المحرك الكهربائي نفسه وفي الشبكة ، إذا تبين أن كفاءة المحرك الكهربائي المثبت حديثًا أقل من المحرك المثبت مسبقًا واحد. لذلك ، يجب التحقق من جدوى هذا الاستبدال عن طريق الحساب.

بالإضافة إلى ذلك ، من الضروري فحص المحرك الكهربائي الاحتياطي وفقًا لظروف التسخين والحمل الزائد المسموح به ، وأحيانًا وقت التسارع. كقاعدة عامة ، تخضع المحركات الكهربائية المحملة بأقل من 40٪ للاستبدال. عندما يكون الحمل أكثر من 70٪ ، يصبح الاستبدال غير مربح.

في جميع الحالات الممكنة ، يجب تفضيل محرك قفص السنجاب على دوار الطور. من الضروري التخلي عن استخدام المحركات الكهربائية المغلقة إذا كان ، بسبب الظروف البيئية ، يسمح باستخدام المحركات الكهربائية في تصميم مفتوح أو محمي.

لا تعمل المحركات الكهربائية التي تقود مختلف الآلات والآليات بأحمال كاملة طوال الوقت. على سبيل المثال ، عند تثبيت جزء تصنيع جديد على آلة ، فإن المحرك الكهربائي يتباطأ أحيانًا مع انخفاض cos phi. لذلك ، يوصى بفصل المحرك الكهربائي عن الشبكة لفترة الخمول مع فترة تفاعل مدتها 10 ثوانٍ أو أكثر (هذا المطلب إلزامي أيضًا لتوفير الكهرباء النشطة).

فترة التفاعل هي الوقت المستغرق لسحب الأداة إلى موضعها الأصلي ، وإزالة الجزء المشكل من الماكينة ، وتثبيت جزء جديد على الجهاز ، وإحضار الأداة إلى موضع العمل.على الآلات والآليات التي تتناوب فيها فترات التشغيل مع فترات التشغيل البيني ، يوصى بتثبيت محددات الخمول التلقائية.

يوصى أيضًا باستبدال المحولات المحملة في المتوسط ​​بأقل من 30٪ من طاقتها المقدرة أو فصلها مؤقتًا.

يؤثر الإصلاح الجيد للمحرك الكهربائي غير المتزامن بشكل كبير على زيادة قيمة cos phi. يجب أن يحتوي المحرك الذي تم إصلاحه جيدًا على لوحة اسم. يجب أن تراقب بعناية حجم فجوة الهواء بين الجزء الثابت والدوار ، ولا تسمح بالانحرافات عن القاعدة ، ضع عدد الأسلاك النشطة في الأخاديد وفقًا للحساب. يجب اختبار المحركات المعاد تهيئتها جيدًا ، بما في ذلك فحص تيار عدم التحميل.

في بعض الحالات ، لا تسمح إجراءات تحسين معامل القدرة الطبيعي بزيادة cos phi إلى 0.92 - 0.95 وفقًا لظروف العملية التكنولوجية. في مثل هذه التركيبات الكهربائية ، تُستخدم طرق اصطناعية للتعويض عن القدرة التفاعلية - زيادة عامل القدرة باستخدام أجهزة تعويضية خاصة.

تتضمن هذه الأجهزة: المكثفات الساكنة والمعوضات المتزامنة والمحركات المتزامنة المفرطة الاستثارة. ومع ذلك ، فإن المحركات والمعوضات الكهربائية المتزامنة المصنعة بطاقة عالية نادرة في المصانع. الأكثر استخدامًا لزيادة عامل الطاقة هي المكثفات الساكنة.

من خلال الاختيار المناسب لسعة المكثفات ، من الممكن إحضار زاوية الطور بين الجهد والتيار إلى أي قيمة مطلوبة.يتم تحقيق الانخفاض الحالي في شبكة الإمداد بسبب المكون التفاعلي ، والذي يتم تعويضه بواسطة التيار السعوي لبنك المكثف.