Компенсация реактивной мощности асинхронных двигателей
В таблице, приведенной ниже, представлены значения, мощности косинусного (фазового) конденсатора, подключаемого к клеммам асинхронного двигателя, для компенсации реактивной мощности без самовозбуждения. В любом случае необходимы измерения, чтобы максимальный ток текущий через конденсатор не превышал 90%, тока холостого хода двигателя.
Максимальная мощность двигателя | Максимальная скорость вращения, об/мин | |||
|
| 3000 | 1.500 | 1. |
л.с. | кВт | Максимальная мощность Квар | ||
11 | 8 | 2 | 2 | 3 |
15 | 11 | 3 | 4 | 5 |
20 | 15 | 4 | 5 | 6 |
25 | 18 | 5 | 7 | 7,5 |
30 | 22 | 6 | 8 | 9 |
40 | 30 | 7,5 | 10 | 11 |
50 | 37 | 9 | 11 | 12,5 |
60 | 45 | 11 | 13 | 14 |
100 | 75 | 17 | 22 | 25 |
150 | 110 | 24 | 29 | 33 |
180 | 132 | 31 | 36 | 38 |
218 | 160 | 35 | 41 | 44 |
274 | 200 | 43 | 47 | 53 |
340 | 250 | 52 | 57 | 63 |
380 | 280 | 57 | 63 | 70 |
482 | 355 | 67 | 76 | 86 |
Однако, если мощность конденсатора больше чем величины, обозначенные в вышеупомянутой таблице или если:
Qc> 90% Io √3U, то местная компенсация реактивной мощности двигателя возможна.
Необходимо добавить контактор (C.2) в схему управления двигателем. Контакторы (С.1) (С.2) включаются одновременно.
Зависимость между мощностью конденсатора в кВАр и емкостью в мкФ
[кВАр];
[мФ], где
— емкость конденсатора, [мкФ];
— мощность конденсатора, [кВАр];
— частота сети [Гц];
— напряжение [В];
— число ПИ (3,141592654).
НИЗКОВОЛЬТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ 0,4 кВ
Мощность электродвигателя | Компенсирующий конденсатор | ||||||
220 В | 380 В | 440 В | |||||
кВт | л. | мкФ | кВАр | мкФ | кВАр | мкФ | |
0,2 | 1/4 | 15 | 0,27 | — | — | — | — |
0,4 | 1/2 | 20 | 0,36 | — | — | — | — |
0,75 | 1 | 30 | 0,55 | — | — | — | — |
1,5 | 2 | 50 | 0,91 | 10 | 0,544 | 10 | 0,730 |
2,2 | 3 | 75 | 1,37 | 15 | 0,817 | 15 | 1,095 |
3,7 | 5 | 100 | 1,82 | 20 | 1,089 | 20 | 1,460 |
5,5 | 7,5 | 175 | 3,19 | 50 | 2,722 | 40 | 2,919 |
7,5 | 10 | 200 | 3,65 | 75 | 4,083 | 40 | 2,919 |
11 | 15 | 300 | 5,47 | 100 | 5,444 | 75 | 5,474 |
15 | 20 | 400 | 7,30 | 100 | 5,444 | 75 | 5,474 |
22 | 30 | 500 | 9,12 | 150 | 8,166 | 100 | 7,299 |
30 | 40 | 800 | 14,60 | 200 | 10,888 | 175 | 12,772 |
37 | 50 | 900 | 16,42 | 250 | 13,609 | 200 | 14,597 |
с.
ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ 6-10 кВ
Мощность электрического двигателя | Косинус фи двигателя на шильде | Необходимый косинус фи | ||||||
0,9 | 0,95 | 0,98 | ||||||
Компенсирующий конденсатор | ||||||||
кВт | л. | мкФ | кВАр | мкФ | кВАр | мкФ | кВАр | |
37 | 50 | 0,80 | 9,83 | 10 | 15,59 | 15 | 20,24 | 20 |
40 |
| 0,805 | 10,11 | 10 | 16,33 | 15 | 21,36 | 20 |
50 |
| 0,815 | 11,33 | 15 | 19,12 | 20 | 25,40 | 25 |
55 | 75 | 0,820 | 11,75 | 15 | 20,31 | 20 | 27,22 | 25 |
60 | 80 | 0,825 | 12,04 | 15 | 21,38 | 20 | 28,92 | 30 |
75 | 100 | 0,830 | 14,08 | 15 | 25,75 | 25 | 35,17 | 30 |
100 |
| 0,840 | 16,16 | 15 | 31,73 | 30 | 44,29 | 40 |
110 | 150 | 0,845 | 16,34 | 20 | 33,46 | 30 | 47,28 | 50 |
125 |
| 0,850 | 16,93 | 20 | 36,38 | 50 | 52,09 | 50 |
150 | 200 | 0,855 | 18,34 | 20 | 41,68 | 50 | 60,53 | 50 |
200 |
| 0,860 | 21,81 | 20 | 52,94 | 50 | 78,06 | 75 |
220 | 300 | 0,900 | 0,00 | 0 | 34,24 | 30 | 61,88 | 50 |
с.Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети без потери мощности
Главная > Энергетика > Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети без потери мощности
Как известно, при включении трёхфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть, по распространенным конденсаторным схемам: «треугольник», или «звезда», мощность двигателя используется только наполовину (в зависимости от применяемого двигателя).
Кроме того, затруднён запуск двигателя под нагрузкой.
В предлагаемой статье описан метод подключения двигателя без потери мощности.
В различных любительских электромеханических станках и приспособлениях чаще всего используются трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. К сожалению, трехфазная сеть в быту — явление крайне редкое, поэтому для их питания от обычной электрической сети любители применяют фазосдвигающий конденсатор, что не позволяет в полном объеме реализовать мощность и пусковые характеристики двигателя. Существующие же тринисторные «фазосдвигающие» устройства еще в большей степени снижают мощность на валу двигателей.
Вариант схемы устройства запуска трехфазного электродвигателя без потери мощности приведен на рис. 1.
Обмотки двигателя 220/380 В соединены треугольником, а конденсатор С1 включен, как обычно, параллельно одной из них. Конденсатору «помогает» дроссель L1, включенный параллельно другой обмотке. При определенном соотношении емкости конденсатора С1, индуктивности дросселя L1 и мощности нагрузки можно получить сдвиг фаз между напряжениями на трех ветвях нагрузки, равный точно 120°.
На рис. 2 приведена векторная диаграмма напряжений для устройства, представленного на рис. 1, при чисто активной нагрузке R в каждой ветви. Линейный ток Iл в векторном виде равен разности токов Iз и Ia, а по абсолютному значению соответствует величине Iф√3, где Iф=I1=I2=I3=Uл/R — фазный ток нагрузки, Uл=U1=U2=U3=220 В — линейное напряжение сети.
К конденсатору С1 приложено напряжение Uc1=U2, ток через него равен Ic1 и по фазе опережает напряжение на 90°.
Аналогично к дросселю L1 приложено напряжение UL1=U3, ток через него IL1 отстает от напряжения на 90°.
При равенстве абсолютных величин токов Ic1 и IL1 их векторная разность при правильном выборе емкости и индуктивности может быть равной Iл.
Сдвиг фаз между токами Ic1 и IL1 составляет 60°, поэтому треугольник из векторов Iл, Iс1 и IL1 — равносторонний, а их абсолютная величина составляет Iс1=IL1=Iл=Iф√3. В свою очередь, фазный ток нагрузки Iф=Р/ЗUL, где Р — суммарная мощность нагрузки.
Иными словами, если емкость конденсатора С1 и индуктивность дросселя L1 выбрать такими, чтобы при поступлении на них напряжения 220 В ток через них был бы равен Ic1=IL1=P/(√3⋅Uл)=P/380, показанная на рис.
1 цепь L1C1 обеспечит на нагрузке трехфазное напряжение с точным соблюдением сдвига фаз.
Таблица 1
| P, Вт | IC1=IL1, A | C1, мкФ | L1, Гн |
|---|---|---|---|
| 100 | 0.26 | 3.8 | 2.66 |
| 200 | 0.53 | 7.6 | 1.33 |
| 300 | 0.79 | 11.4 | 0.89 |
| 400 | 1.05 | 15.2 | 0.67 |
| 500 | 1.32 | 19.0 | 0.53 |
| 600 | 1.58 | 22.9 | 0.44 |
| 700 | 1.84 | 26.7 | 0.38 |
| 800 | 2.11 | 30.5 | 0.33 |
| 900 | 2.37 | 34.3 | 0.30 |
| 1000 | 2.63 | 38.1 | 0.27 |
| 1100 | 2.89 | 41. 9 | 0.24 |
| 1200 | 3.16 | 45.7 | 0.22 |
| 1300 | 3.42 | 49.5 | 0.20 |
| 1400 | 3.68 | 53.3 | 0.19 |
| 1500 | 3.95 | 57.1 | 0.18 |
В табл. 1 приведены значения тока Ic1=IL1. емкости конденсатора С1 и индуктивности дросселя L1 для различных величин полной мощности чисто активной нагрузки.
Реальная нагрузка в виде электродвигателя имеет значительную индуктивную составляющую. В результате линейный ток отстает по фазе от тока активной нагрузки на некоторый угол ф порядка 20…40°.
На шильдиках электродвигателей обычно указывают не угол, а его косинус — широко известный cosφ, равный отношению активной составляющей линейного тока к его полному значению.
Индуктивную составляющую тока, протекающего через нагрузку устройства, показанного на рис.
1, можно представить в виде токов, проходящих через некоторые катушки индуктивности Lн, подключенные параллельно активным сопротивлениям нагрузки (рис. 3,а), или, что эквивалентно, параллельно С1, L1 и сетевым проводам.
Из рис. 3,б видно, что поскольку ток через индуктивность противофазен току через емкость, катушки индуктивности LH уменьшают ток через емкостную ветвь фазосдвигающей цепи и увеличивают через индуктивную. Поэтому для сохранения фазы напряжения на выходе фазосдвигающей цепи ток через конденсатор С1 необходимо увеличить и через катушку уменьшить
Векторная диаграмма для нагрузки с индуктивной составляющей усложняется. Ее фрагмент, позволяющий произвести необходимые расчеты, приведен на рис. 4.
Полный линейный ток Iл разложен здесь на две составляющие: активную Iлcosφ и реактивную Iлsinφ.
В результате решения системы уравнений для определения необходимых значений токов через конденсатор С1 и катушку L1:
IC1sin30° + IL1sin30° = Iлcosφ, IC1cos30° — IL1cos30° = Iлsinφ,
получаем следующие значения этих токов:
IC1 = 2/√3⋅Iлsin(φ+60°), IL1 = 2/√3⋅Iлcos(φ+30°).
При чисто активной нагрузке (φ=0) формулы дают ранее полученный результат Ic1=IL1=Iл.
На рис. 5 приведены зависимости отношений токов Ic1 и IL1 к Iл от cosφ, рассчитанные по этим формулам Для (cosφ = √3/2 = 0,87) ток конденсатора С1 максимален и равен 2/√3Iл = 1.15Iл, а ток дросселя L1 вдвое меньше.
Этими же соотношениями с хорошей степенью точности можно пользоваться для типовых значений cosφ, равных 0,85…0,9.
Таблица 2
| P, Вт | IC1, A | IL1, A | C1, мкФ | L1, Гн |
|---|---|---|---|---|
| 100 | 0.35 | 0.18 | 5.1 | 3.99 |
| 200 | 0.70 | 0.35 | 10.2 | 2.00 |
| 300 | 1.05 | 0.53 | 15.2 | 1.33 |
| 400 | 1.40 | 0.70 | 20.3 | 1.00 |
| 500 | 1.75 | 0. 88 | 25.4 | 0.80 |
| 600 | 2.11 | 1.05 | 30.5 | 0.67 |
| 700 | 2.46 | 1.23 | 35.6 | 0.57 |
| 800 | 2.81 | 1.40 | 40.6 | 0.50 |
| 900 | 3.16 | 1.58 | 45.7 | 0.44 |
| 1000 | 3.51 | 1.75 | 50.8 | 0.40 |
| 1100 | 3.86 | 1.93 | 55.9 | 0.36 |
| 1200 | 4.21 | 2.11 | 61.0 | 0.33 |
| 1300 | 4.56 | 2.28 | 66.0 | 0.31 |
| 1400 | 4.91 | 2.46 | 71.1 | 0.29 |
| 1500 | 5.26 | 2.63 | 76.2 | 0.27 |
В табл.
2 приведены значения токов IC1, IL1, протекающих через конденсатор С1 и дроссель L1 при различных величинах полной мощности нагрузки, имеющей указанное выше значение cosφ = √3/2.
Для такой фазосдвигающей цепи используют конденсаторы МБГО, МБГП, МБГТ, К42-4 на рабочее напряжение не менее 600 В или МБГЧ, К42-19 на напряжение не менее 250 В.
Дроссель проще всего изготовить из трансформатора питания стержневой конструкции от старого лампового телевизора. Ток холостого хода первичной обмотки такого трансформатора при напряжении 220 В обычно не превышает 100 мА и имеет нелинейную зависимость от приложенного напряжения.
Если же в магнитопровод ввести зазор порядка 0,2…1 мм, ток существенно возрастет, а зависимость его от напряжения станет линейной.
Сетевые обмотки трансформаторов ТС могут быть соединены так, что номинальное напряжение на них составит 220 В (перемычка между выводами 2 и 2′), 237 В (перемычка между выводами 2 и 3′) или 254 В (перемычка между выводами 3 и 3′).
Сетевое напряжение чаще всего подают на выводы 1 и 1′. В зависимости от вида соединения меняются индуктивность и ток обмотки.
В табл. 3 приведены значения тока в первичной обмотке трансформатора ТС-200-2 при подаче на нее напряжения 220 В при различных зазорах в магнитопроводе и разном включении секций обмоток.
Сопоставление данных табл. 3 и 2 позволяет сделать вывод, что указанный трансформатор можно установить в фазосдвигающую цепь двигателя с мощностью примерно от 300 до 800 Вт и, подбирая зазор и схему включения обмоток, получить необходимую величину тока.
Индуктивность изменяется также в зависимости от синфазного или противофазного соединения сетевой и низковольтных (например, накальных) обмоток трансформатора.
Максимальный ток может несколько превышать номинальный ток в рабочем режиме. В этом случае для облегчения теплового режима целесообразно снять с трансформатора все вторичные обмотки, часть низковольтных обмоток можно использовать для питания цепей автоматики устройства, в котором работает электродвигатель.
Таблица 3
| Зазор в магнитопроводе, мм | Ток в сетевой обмотке, A, при соединении выводов на напряжение, В | ||
|---|---|---|---|
| 220 | 237 | 254 | |
| 0.2 | 0.63 | 0.54 | 0.46 |
| 0.5 | 1.26 | 1.06 | 0.93 |
| 1 | — | 2.05 | 1.75 |
В табл. 4 приведены номинальные величины токов первичных обмоток трансформаторов различных телевизоров и ориентировочные значения мощности двигателя, с которыми их целесообразно использовать фазосдвигающую LC-цепь следует рассчитывать для максимально возможной нагрузки электродвигателя.
Таблица 4
| Трансформатор | Номинальный ток, A | Мощность двигателя, Вт |
|---|---|---|
| ТС-360М | 1.8 | 600…1500 |
| ТС-330К-1 | 1. 6 | 500…1350 |
| СТ-320 | 1.6 | 500…1350 |
| СТ-310 | 1.5 | 470…1250 |
| ТСА-270-1, ТСА-270-2, ТСА-270-3 | 1.25 | 400…1250 |
| ТС-250, ТС-250-1, ТС-250-2, ТС-250-2М, ТС-250-2П | 1.1 | 350…900 |
| ТС-200К | 1 | 330…850 |
| ТС-200-2 | 0.95 | 300…800 |
| ТС-180, ТС-180-2, ТС-180-4, ТС-180-2В | 0.87 | 275…700 |
При меньшей нагрузке необходимый сдвиг фаз уже не будет выдерживаться, но пусковые характеристики по сравнению с использованием одного конденсатора улучшатся.
Экспериментальная проверка проводилась как с чисто активной нагрузкой, так и с электродвигателем.
Функции активной нагрузки выполняли по две параллельно соединенных лампы накаливания мощностью 60 и 75 Вт, включенные в каждую нагрузочную цепь устройства (см рис.
1), что соответствовало общей мощности 400 Вт В соответствии с табл. 1 емкость конденсатора С1 составляла 15 мкф Зазор в магнитопроводе трансформатора ТС-200-2 (0,5 мм) и схема соединения обмоток (на 237 В) были выбраны из соображений обеспечения необходимого тока 1,05 А.
Измеренные на нагрузочных цепях напряжения U1, U2, U3 отличались друг от друга на 2…3 В, что подтверждало высокую симметрию трехфазного напряжения.
Эксперименты проводились также с трехфазным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором АОЛ22-43Ф мощностью 400 Вт. Он работал с конденсатором С1 емкостью 20 мкф (кстати, такой же, как и при работе двигателя только с одним фазосдвигающим конденсатором) и с трансформатором, зазор и соединение обмоток которого выбраны из условия получения тока 0,7 А.
В результате удалось быстро запустить двигатель без пускового конденсатора и заметно увеличить крутящий момент, ощущаемый при торможении шкива на валу двигателя.
К сожалению, провести более объективную проверку затруднительно, поскольку в любительских условиях практически невозможно обеспечить нормированную механическую нагрузку на двигатель.
Следует помнить, что фазосдвигающая цепь — это последовательный колебательный контур, настроенный на частоту 50 Гц (для варианта чисто активной нагрузки), и без нагрузки подключать к сети эту цепь нельзя.
Выбор подходящих конденсаторов для коррекции коэффициента мощности
(903) 984-3061 | 2800 шоссе. 135 North, Kilgore, TX 75662
Steelman Industries
Искать на этом веб-сайте
ПРИМЕНЕНИЕ КОНДЕНСАТОРНЫХ БЛОКОВ
Конденсаторы для коррекции коэффициента мощности Конденсаторы могут быть установлены на отдельных двигателях, распределительных панелях или на главной сервисной панели. Стационарные конденсаторы могут быть подключены во всех трех местах, или автоматические системы конденсаторов, такие как Steelman VAR MANAGER, могут быть установлены на главной сервисной панели. Постоянные конденсаторы представляют собой постоянные значения KVAR, подключенные к электрической системе, в то время как автоматические конденсаторные системы изменяют количество подключенных KVAR на основе определения требований всей электрической системы.
Если в течение любого 24-часового периода нагрузки установки сильно изменяются, не рекомендуется использовать большие фиксированные конденсаторы на главном сервисном щите. В результате может возникнуть чрезмерная коррекция, которая вызовет потенциальные проблемы с конденсаторами и соседним подключенным оборудованием. В этом случае лучшей установкой будет индивидуальная коррекция двигателя или автоматическая конденсаторная система.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО ТРЕБОВАНИЯ
Чтобы определить общие требования к реактивной мощности, необходимо знать нормальную нагрузку в кВт и первоначальный коэффициент мощности. Эту информацию обычно можно получить из счета за электроэнергию или от местной энергетической компании. Чтобы вычислить общий требуемый KVAR, обратитесь к Таблице 3 и умножьте значение, найденное на пересечении «Исходного коэффициента мощности» и «Требуемого коэффициента мощности», на нормальную нагрузку, кВт. В качестве примера: улучшить коэффициент мощности нагрузки мощностью 400 кВт с 0,77 до 0,9.
2 :
KVAR = кВт x Множитель
= 400 x 0,403 (Таблица 3)
= 161,2
В приведенном выше примере для корректировки всей системы потребуется 161,2 KVAR. Если корректируются отдельные двигатели, KVAR, подключенный к отдельным двигателям, вычитается из общего KVAR, необходимого для всей системы. Баланс затем будет подключен к системе распределения. Если общая необходимая кВАр составляет 161,2, как указано в приведенном выше примере, и 100 кВАр подключены к отдельным двигателям, баланс 61,2 будет уменьшен до 60 кВАр и подключен к системе распределения. В качестве альтернативы можно использовать блок VAR MANAGER 180 KVAR на главной линии для корректировки всей установки.
БЛОКИ КВАР – ОТДЕЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Существует четыре различных метода выбора блоков кВАР подходящего размера для асинхронных двигателей. Выберите один из приведенных ниже способов в зависимости от имеющейся у вас информации.
- Используйте измерения фактической нагрузки кВт и коэффициента мощности.
Эту информацию можно использовать с таблицей 3 для расчета KVAR, необходимого для желаемого коэффициента мощности. - Используйте рекомендации производителя двигателя. Некоторые двигатели поставляются с максимальными рекомендациями KVAR.
- Используйте данные двигателя, предоставленные производителем двигателя, если известны коэффициент мощности при полной нагрузке и ток при полной нагрузке. Во-первых, умножьте ток полной нагрузки, умноженный на напряжение, умноженный на S3, и разделите на 1000. Результатом будет кВА. Затем умножьте KVA на коэффициент мощности. Этот результат и есть КВ. Затем используйте Таблицу 3, чтобы определить KVAR, необходимый для повышения коэффициента мощности при полной нагрузке до желаемого уровня.
- Используйте Таблицы 1 и 2, в которых перечислены рекомендуемые размеры блоков KVAR, необходимые для корректировки большинства асинхронных двигателей примерно до 9Коэффициент мощности 5%. Эти таблицы показывают правильный KVAR для данной мощности и числа оборотов в минуту. Для типов или размеров двигателей, не указанных в списке, обратитесь на завод-изготовитель.
Эту информацию можно использовать с таблицей 3 для расчета KVAR, необходимого для желаемого коэффициента мощности.
Для типов или размеров двигателей, не указанных в списке, обратитесь на завод-изготовитель.В некоторых двигателях подключение конденсатора к стороне нагрузки пускателя двигателя невозможно. Приложения, включающие реверсирование, затыкание или частые запуски; двигатели крана или лифта, или любой двигатель, двигатель которого может приводиться в действие нагрузкой, многоскоростные двигатели или двигатели, использующие пуск с пониженным напряжением с открытым переходом, должны быть скорректированы на распределительном щите или главном сервисном щите.
ОСТОРОЖНО
Не превышайте размер конденсатора Steelman KVAR. Не рекомендуется, чтобы общая номинальная мощность конденсатора, подключенного к стороне нагрузки контроллера двигателя, превышала номинал, необходимый для повышения коэффициента мощности двигателя без нагрузки до единицы. Опережающий коэффициент мощности может быть хуже отстающего.
Чем мы можем помочь?
Сообщите нам, как мы можем помочь найти подходящее оборудование для вашего применения.
Свяжитесь с нами
Двигатель настольной пилы LEESON: конденсаторный пуск, 3 л.с., 3450 об/мин с паспортной таблички, 230 В перем. тока, рама 145Y, CCWSE — 1XEN1|120728.00
ЛИСОН
- Вещь # 1XEN1
- производитель Модель # 120728.00
- UNSPSC # 26101602
- № страницы каталога Н/Д
Страна происхождения
США.
Страна происхождения может быть изменена.
Сменная настольная пила OEM Электродвигатели переменного тока приводят в действие стационарное металлообрабатывающее и деревообрабатывающее оборудование. Они имеют конденсаторный пуск, однофазные и используют конденсатор для обеспечения дополнительной мощности во время запуска для более высокого крутящего момента, чем двигатели с расщепленной фазой. Двигатели обычно используются с настольными пилами, токарными станками по дереву, шлифовальными машинами, шлифовальными и строгальными станками.
Коснитесь изображения, чтобы увеличить его.
Наведите курсор на изображение, чтобы увеличить его.
ЛИСОН
- Вещь # 1XEN1
- производитель Модель #
120728. 00
- UNSPSC # 26101602
- № страницы каталога Н/Д
00Страна происхождения США. Страна происхождения может быть изменена.
Сменная настольная пила OEM Электродвигатели переменного тока приводят в действие стационарное металлообрабатывающее и деревообрабатывающее оборудование. Они имеют конденсаторный пуск, однофазные и используют конденсатор для обеспечения дополнительной мощности во время запуска для более высокого крутящего момента, чем двигатели с расщепленной фазой.