Il fattore di potenza del motore a induzione: da cosa dipende e come cambia
Sulla targhetta (targhetta dati) di ciascun motore a induzione, oltre ad altri parametri operativi, il suo parametro è indicato come coseno phi — cosfi… Il coseno phi è anche chiamato fattore di potenza del motore a induzione.
Perché questo parametro si chiama cos phi e in che modo è correlato alla potenza? Tutto è abbastanza semplice: phi è la differenza di fase tra corrente e tensione e se si rappresenta graficamente la potenza attiva, reattiva e totale che si verifica durante il funzionamento di un motore a induzione (trasformatore, forno a induzione, ecc.), Si scopre che il rapporto di potenza attiva a piena potenza - questo è coseno phi - Cosphi, o in altre parole - fattore di potenza.
Alla tensione di alimentazione nominale e al carico nominale sull'albero di un motore a induzione, il coseno phi o fattore di potenza sarà semplicemente uguale al valore di targa.
Ad esempio, per il motore AIR71A2U2, il fattore di potenza sarà 0,8 con un carico sull'albero di 0,75 kW.Ma l'efficienza di questo motore è del 79%, quindi la potenza attiva consumata dal motore al carico nominale dell'albero sarà superiore a 0,75 kW, ovvero 0,75 / Efficienza = 0,75 / 0,79 = 0,95 kW.
Tuttavia, al carico nominale dell'albero, il parametro di potenza o Cosphi è correlato proprio all'energia consumata dalla rete. Ciò significa che la potenza totale di questo motore sarà pari a S = 0,95 / Cosfi = 1,187 (KVA). Dove P = 0,95 è la potenza attiva consumata dal motore.
In questo caso il fattore di potenza o Cosphi è legato al carico sull'albero motore, perché a diversa potenza meccanica dell'albero sarà diversa anche la componente attiva della corrente statorica. Quindi, in modalità inattiva, cioè quando nulla è collegato all'albero, il fattore di potenza del motore non supererà, di norma, 0,2.
Se il carico sull'albero inizia ad aumentare, aumenterà anche il componente attivo della corrente dello statore, quindi il fattore di potenza aumenterà e con un carico vicino al nominale sarà di circa 0,8 - 0,9.
Se ora il carico continua ad aumentare, cioè a caricare l'albero al di sopra del valore nominale, il rotore rallenterà, aumenterà scivolare S, la resistenza induttiva del rotore inizierà a contribuire e il fattore di potenza inizierà a diminuire.
Se il motore è al minimo per una certa parte del tempo di funzionamento, è possibile ricorrere alla riduzione della tensione applicata, ad esempio passando da un triangolo a una stella, quindi la tensione di fase degli avvolgimenti diminuirà di una radice di 3 volte , la componente induttiva dal rotore inattivo diminuirà e la componente attiva negli avvolgimenti dello statore aumenterà leggermente. Pertanto, il fattore di potenza aumenterà leggermente.
In linea di principio, i sistemi alimentati in corrente alternata, come i motori asincroni, hanno sempre, oltre alle componenti attive, induttive e capacitive, quindi, ogni mezzo ciclo, una certa parte dell'energia viene restituita alla rete, la cosiddetta potenza reattiva Q.
Questo fatto crea problemi ai fornitori di energia elettrica: il generatore è costretto a fornire piena potenza S alla rete, che ritorna al generatore, ma i cavi necessitano comunque di una sezione adeguata per questa piena potenza, e naturalmente c'è un riscaldamento parassitario di i fili della corrente reattiva circolano avanti e indietro... Si scopre che il generatore deve fornire piena potenza, parte della quale è praticamente inutile.
In forma puramente attiva, il generatore della centrale potrebbe fornire molta più energia elettrica all'utenza e per questo è necessario che il fattore di potenza sia vicino all'unità, cioè come in un carico puramente attivo dove Cosphi = 1.
Per garantire tali condizioni, installano alcune grandi imprese unità di compensazione della potenza reattiva, cioè sistemi di bobine e condensatori che vengono collegati automaticamente in parallelo ai motori asincroni quando il loro fattore di potenza diminuisce.
Risulta che l'energia reattiva circola tra il motore a induzione e l'installazione data, non tra il motore a induzione e il generatore nella centrale elettrica. Pertanto, il fattore di potenza dei motori asincroni viene portato quasi a 1.