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感应电机提高功率因数以降低机械损耗

发电厂里的转机拖动设备95%是交流异步电动机,而交流异步电动机是低功率因数的设备。如果提高其功率因数,就可以充分发挥供电设备潜力, 同时又可降低生产成本和节约电能。下面就如何提高功率因数的问题进行讨论。
(一)合理调整运行设备,提高功率因数
在未进行人工补偿前,应考虑对电厂现有设备进行检查和调整,使其合理运行,从而提高功率因数。
一般电厂内的设备都是配套的,无需在容量和选型上考虑,我们只需考虑运行中的电动机,避免爪现"大马拉小车"现象。当负载率低于40%时,可以考虑更换小容量的电动机;当负载率低于30%时,可将三角接线的绕组改为星形接线,这样电动机的效率和功率因数均会提高。
对老系列的电动机进行改造或淘汰,更换Y系列的节能电动机。
正确使用和维护电动机,注意控制其频繁起动(频繁起动时功率因数很低)。精心检修,在电动机安装时调整好中心线及电动机转、定子间隙,因为气隙不均会造成空载电流增大、功率因数降低。
(二)加装变频器,提高功率因数
使用变频器,即在普通的交流异步电动机上加装变频器进行调速来提高功率因数,也是常用的节能方法。此方法安装简单,操作方便,节能效果显著。变频器在国外早已大量使用,我国也开始普及,下面分析一下普通电动机采用变频器后的损耗情况。
感应电动机投入电源后要吸收电功率,即输入功率P,经过内部电磁转化,
变成转轴上的机械功率输出,即输出功率P2。在转化过程中要产生损耗,则电动机采用频率变换器供电后并以恒转矩运行时,电动机的损耗会有以下变化:(1)电动机的转、定子铜损是与频率变化无关的常数,但是在实际拖动中, 为了补偿定子绕组电压降,要适当降低频率或者适当提高外施电源电压,因此U/∫不能保持比值不变。再有,为了令电动机处于最佳运行状态,也要求改变U/∫的比值,所以实际电流也会有些变化。因此,铜耗也会随频率改变而改变, 但变化不大。
(2)铁损耗。铁损耗随频率的降低而降低,但是由于采用电压型逆变器的变频电源供给电动机,电源电压波形中含有高次谐波分量,与具有正弦波的电源相比,铁损耗要增加。并且所有杂散损耗也均随高次谐波分量的增大而增大。(3)机械损耗。通常轴承摩擦损耗与电动机转速的1~2次方成正比,而通风损耗与电动机转速的3次方成正比,所以当电源频率降低时,机械损耗也降低。但由于机械损耗在整个电动机的损耗中只占总损耗的5%以下,所以其变化量可忽略不计。
综合以上分析可以看出,使用变频电源后电动机总的损耗降低了。

 

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