力率低下の原因と改善方法

力率の技術的および経済的価値

力率の値は、電源の有効電力の利用度を特徴づけます。より高いです 受電器の力率、発電所の発電機とその原動機（タービンなど）、変電所の変圧器、送電網が優れているほど。

同じ有効電力の値でcos phi（cos phi）の値が低いと、より強力な発電所、変電所、ネットワークの建設に追加のコストがかかり、また追加の運用コストもかかります。

電力会社のパワー ユーザーの真の力は、時間の経過とともに常に変化します。これは、企業の個々のセクションやワークショップの作業が時間的に一致しないという事実によるものです。さらに、一部の機器は部分負荷またはアイドル状態で動作している場合もあります。受電器の有効電力と無効電力が変化すると、cos phi が変化します。

力率が低い理由

無効エネルギーの主な消費者は、非同期電動機、変圧器、誘導炉、溶接機、ガス放電ランプなどです。

定格に近い負荷で動作する誘導モーターは、cos phi 値が最も高くなります。モーター負荷が減少すると、力率が減少します。

これは、電動機の端子における有効電力が負荷に比例して変化するのに対し、無効電力は励磁電流のわずかな変化により実質的に一定のままであるという事実によるものです。アイドル時、cos phi は最小値を持ち、電気モーターの種類、出力、回転速度に応じて 0.1 ～ 0.3 の範囲になります。

誘導モーターなどの電力変圧器の負荷力率は 75% 未満に低下します。

過負荷の誘導モーターは、漏洩磁束が増加するため、cos phi も低くなります。

密閉型モーターよりも冷却条件が良好なモーターは、より多くの負荷 (有効電力) を運ぶことができるため、cos phi が高くなります。

かご形ローターモーターは、誘導漏れ抵抗値が低いため、巻線ローターモーターよりも高い cos phi を持ちます。

同じタイプの機械の cos phi の値は、定格出力とローター速度が増加するにつれて増加します。これは、磁化電流の相対的な大きさが減少するためです。

負荷の減少（たとえば、夜勤中や昼休み中）による電源変圧器の二次側の電圧の上昇は、動作中の電気モーターの端子の公称電圧と比較して電圧の上昇につながります。 。これにより、電動機の励磁電流と無効電力が増加し、力率が低下します。

ベアリングの摩耗に伴ってローターがステーターに接触しないようにローターが回転すると、ステーターとローターの間のエアギャップが増加し、これにより磁化電流が増加し、磁化電流が減少します。コスファイ。

巻き戻し中に固定子スロット内のワイヤの数を減らすと、磁化電流が増加し、誘導電動機の cos phi が減少します。

補償装置がない場合、回路内に誘導抵抗（チョーク）を持つガス放電ランプ（DRL および蛍光灯）を使用すると、電気設備の力率も低下します（—を参照）。 蛍光灯安定器の配置と仕組み).

力率改善技術

電気設備の力率を高めるには、まず第一に、電気機器の正しく合理的な操作を通じて、つまり自然な方法で行う必要があります。電動モーターの出力は、駆動機構に必要な出力に厳密に従って選択する必要があり、すでに設置されているが負荷が軽い電動モーターは、対応して出力の低い電動モーターと交換する必要があります。

ただし、新しく設置した電気モーターの効率が以前に設置した電気モーターよりも低いことが判明した場合、そのような交換によって電気モーター自体およびネットワーク内の有効エネルギー損失が増加する可能性があることを考慮する必要があります。一。したがって、そのような置き換えの実現可能性は計算によって検証する必要があります。

さらに、許容加熱や過負荷の条件、場合によっては加速時間に応じてバックアップ電動機をチェックする必要があります。原則として、負荷が40％未満の電動機が交換の対象となります。負荷が70%を超えると交換では採算が合わなくなります。

あらゆる考えられるケースにおいて、位相回転子よりもかご形モータの方が優先されるべきです。環境条件により、開放型または保護設計での電気モーターの使用が許可される場合は、密閉型電気モーターの使用を放棄する必要があります。

さまざまな機械や機構を駆動する電気モーターは、常に全負荷で動作しているわけではありません。たとえば、新しい機械加工部品を機械に取り付けるときに、電気モーターが低 cos phi で空転することがあります。したがって、10 秒以上の相互作用期間が続くアイドル時間には、電気モーターをネットワークから切断することをお勧めします (この要件は、有効電力を節約するためにも必須です)。

インタラクション期間とは、工具を元の位置に後退させ、機械から加工部品を取り外し、機械に新しい部品を取り付け、工具を作業位置に移動するのに費やされる時間です。動作期間と相互運用期間が交互に行われるマシンやメカニズムでは、自動アイドル リミッターをインストールすることをお勧めします。

また、平均して定格電力の 30% 未満の負荷がかかっている変圧器を交換するか、一時的に接続を外すことをお勧めします。

非同期電動機の品質の高い修理は、cos phi の値の増加に大きく影響します。きちんと修理されたエンジンには銘板が付いているはずです。ステーターとローターの間のエアギャップのサイズを注意深く監視し、標準からの逸脱を許可せず、計算に従って溝にアクティブなワイヤーの数を配置する必要があります。再生されたモーターは、無負荷電流のチェックを含め、徹底的にテストする必要があります。

場合によっては、自然力率を改善するための手段では、技術プロセスの条件によっては cos phi を 0.92 ～ 0.95 まで増やすことができません。このような電気設備では、無効電力を補償するために人為的な方法が使用されており、次のような方法で力率を高めています。 特別な補償装置.

このようなデバイスには、静的コンデンサ、同期補償器、過励磁同期モーターなどが含まれます。しかし、同期電動機や補償器が工場で高出力で製造されることはほとんどありません。力率を高めるために最も広く使用されているものは次のとおりです。 静電コンデンサ.

コンデンサの静電容量を適切に選択すると、電圧と電流の間の位相角を任意の必要な値にすることができます。電源ネットワークの電流削減は無効成分によって実現され、コンデンサバンクの容量性電流によって補償されます。