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感應電機提高功率因數以降低機械損耗

發電廠里的轉機拖動設備95%是交流異步電動機,而交流異步電動機是低功率因數的設備。如果提高其功率因數,就可以充分發揮供電設備潛力, 同時又可降低生產成本和節約電能。下面就如何提高功率因數的問題進行討論。
(一)合理調整運行設備,提高功率因數
在未進行人工補償前,應考慮對電廠現有設備進行檢查和調整,使其合理運行,從而提高功率因數。
一般電廠內的設備都是配套的,無需在容量和選型上考慮,我們只需考慮運行中的電動機,避免爪現"大馬拉小車"現象。當負載率低于40%時,可以考慮更換小容量的電動機;當負載率低于30%時,可將三角接線的繞組改為星形接線,這樣電動機的效率和功率因數均會提高。
對老系列的電動機進行改造或淘汰,更換Y系列的節能電動機。
正確使用和維護電動機,注意控制其頻繁起動(頻繁起動時功率因數很低)。精心檢修,在電動機安裝時調整好中心線及電動機轉、定子間隙,因為氣隙不均會造成空載電流增大、功率因數降低。
(二)加裝變頻器,提高功率因數
使用變頻器,即在普通的交流異步電動機上加裝變頻器進行調速來提高功率因數,也是常用的節能方法。此方法安裝簡單,操作方便,節能效果顯著。變頻器在國外早已大量使用,我國也開始普及,下面分析一下普通電動機采用變頻器后的損耗情況。
感應電動機投入電源后要吸收電功率,即輸入功率P,經過內部電磁轉化,
變成轉軸上的機械功率輸出,即輸出功率P2。在轉化過程中要產生損耗,則電動機采用頻率變換器供電后并以恒轉矩運行時,電動機的損耗會有以下變化:(1)電動機的轉、定子銅損是與頻率變化無關的常數,但是在實際拖動中, 為了補償定子繞組電壓降,要適當降低頻率或者適當提高外施電源電壓,因此U/∫不能保持比值不變。再有,為了令電動機處于最佳運行狀態,也要求改變U/∫的比值,所以實際電流也會有些變化。因此,銅耗也會隨頻率改變而改變, 但變化不大。
(2)鐵損耗。鐵損耗隨頻率的降低而降低,但是由于采用電壓型逆變器的變頻電源供給電動機,電源電壓波形中含有高次諧波分量,與具有正弦波的電源相比,鐵損耗要增加。并且所有雜散損耗也均隨高次諧波分量的增大而增大。(3)機械損耗。通常軸承摩擦損耗與電動機轉速的1~2次方成正比,而通風損耗與電動機轉速的3次方成正比,所以當電源頻率降低時,機械損耗也降低。但由于機械損耗在整個電動機的損耗中只占總損耗的5%以下,所以其變化量可忽略不計。
綜合以上分析可以看出,使用變頻電源后電動機總的損耗降低了。

 

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