單臺鼠籠式異步電動機(jī)無功就地補(bǔ)償技術(shù)

張少春

【摘 要】本文從供電系統(tǒng)對企業(yè)功率因數(shù)要求的角度出發(fā)。論述了功率因數(shù)過低對電網(wǎng)的危害和無功功率補(bǔ)償方法；對鼠籠式異步電動機(jī)補(bǔ)償裝置容量的計(jì)算方法、無功功率就地補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)以及補(bǔ)償裝置的接線形式進(jìn)行了較為深入的探討。最后提出幾點(diǎn)使用就地補(bǔ)償裝置注意的問題，使異步電動機(jī)更加經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】鼠籠式異步電機(jī)；功率因數(shù)；無功補(bǔ)償

Reactive Local Compensation Technology of single Squirrel-cage Induction Motor

ZHANG Shao-chun

（Baotou Steel Group Design and Research Institute， Baotou Inner Mongolia 014010， China）

【Abstract】From the perspective of power supply systems requirements to the enterprise，this paper discusss the disadvantage of low power factor and analysis the method of reactive power compensation hazards.The paper has a depth discussion of squirrel-cage induction motor calculated compensation device capacity，features of reactive power compensation on the spot and the junction of compensator device. Finally， a few questions on the spot using a compensation device to note that a more economical operation of asynchronous motors.

【Key words】Squirrel cage induction motor； Power factor； Reactive power compensation

0 前言

鼠籠式異步電動機(jī)在我國的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中都占有相當(dāng)大的比例，其用電量所占的比重也相當(dāng)?shù)拇螅鋵儆诟行载?fù)載，對電網(wǎng)的功率因素有非常大的影響，所以研究鼠籠式異步電動機(jī)的就地?zé)o功就地補(bǔ)償技術(shù)有深遠(yuǎn)的意義， 可以為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。就低壓用戶而言，其自然功率因數(shù)較低， 根據(jù)國家對供電系統(tǒng)功率因數(shù)的要求，企業(yè)必須提高自然功率因數(shù)， 采用無功就地補(bǔ)償技術(shù)是解決問題的有效措施。

1 供電系統(tǒng)對功率因素的要求及功率因素過低的危害

1.1 供電系統(tǒng)對功率因素的要求

企業(yè)絕大多數(shù)用電設(shè)備為感性負(fù)載，其中三相異步電動機(jī)的用電占企業(yè)用電量的70%，感性負(fù)載運(yùn)行時要從電力系統(tǒng)吸收無功功率。供電系統(tǒng)輸出一定的有 功功率時，無功功率部分的增大引起總供電電流的增大。

a.總供電電流的增加，電力系統(tǒng)的變壓器，電氣設(shè)備，供電線路的容量必然要增加，因而增加了設(shè)備的投資.對同一供電設(shè)備，無功功率增加，必然限制供電設(shè)備有 功功率有效輸出的增加。

b.傳送同樣的有功功率，由于電流的增大，供電設(shè)備及線路的銅損增加，因而引起 電能損耗的增加。

c.供電電流增加后，供電線路的壓降增加，影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。

1.2 功率因素過低的危害

鼠籠異步電動機(jī)等屬于感性負(fù)載，是利用交變磁場完成能量的轉(zhuǎn)換，依據(jù)電磁感應(yīng)原理，感性負(fù)載主要從電網(wǎng)中的能量可分為兩部分，一部分是用來建立交變磁場以完成能量的轉(zhuǎn)換，這部分能量稱為無功功率，一部分是轉(zhuǎn)換為人們需求的有用功例如熱能、機(jī)械能等，這部分能量成為有功功率，兩部分功率合成為實(shí)在功率，三種功率之間的關(guān)系由式1確定：

P2+Q2=S2；P=Scos？準(zhǔn)（1）

由式1可知COS？準(zhǔn)在0～1的范圍內(nèi)變化，當(dāng)有功功率一定時，功率因數(shù)COS？準(zhǔn)就決定了視在功率的大小，功率因數(shù)較低導(dǎo)致視在功率較大，占有電網(wǎng)容量大，但是只有小部分轉(zhuǎn)化為有功功率。功率因數(shù)過低的危害主要分以下兩個方面論述：

a.功率因素對視在功率的影響

功率因數(shù)對視在功率的影響如下表所示，由表1可知功率因素的降低導(dǎo)致視在功率的增加，進(jìn)而導(dǎo)致所占電網(wǎng)容量增加，對其他的設(shè)備產(chǎn)生影響。

b.功率因數(shù)對線路銅耗的影響

當(dāng)系統(tǒng)所需有功功率不變時，功率因素的較低導(dǎo)致實(shí)在容量的增加，視在功率增加直接導(dǎo)致線路電流的增加。線路的銅耗由式2確定

P銅耗=I2R（2）

由式2知，線路電流的增加導(dǎo)致銅耗的增加，增大了能量的損失。

表2 功率因素對視在功率的影響

由上分析可知，無功功率是保證依靠電磁感應(yīng)原理工作的電氣設(shè)備的必不可少的條件，由于無功率的存在而使負(fù)載功率因數(shù)降低。當(dāng)功率因數(shù)過低時，從而導(dǎo)致供電設(shè)備利用率下降，線路損耗增大，供電電壓質(zhì)量變差。

2 無功就地補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)

由于在集中補(bǔ)償設(shè)備管理上欠妥，致使集中補(bǔ)償設(shè)備失靈，失去自動跟蹤補(bǔ)償作用，或者采用手動投切時，不及時、不準(zhǔn)確，這樣都會增加電能損失。而在電動機(jī)無功就地補(bǔ)償后：

（1）具備集中補(bǔ)償優(yōu)點(diǎn)；

（2）高壓配電線路及配電變壓器也配電線路的無功流動問題；

（3）最主要是解決了低壓配電線路的無功流動問題；

（4）使電動機(jī)在較合理狀態(tài)下運(yùn)行， 維持了電動機(jī)的額定力矩， 避免電動機(jī)發(fā)熱。

3 無功補(bǔ)償?shù)脑砑把a(bǔ)償電容器容量的計(jì)算

3.1 無功補(bǔ)償?shù)脑?/p>

異步電動機(jī)為感性負(fù)載，如圖1所示為異步電機(jī)無功補(bǔ)償?shù)南蛄繄D，電機(jī)補(bǔ)償電容后的總的無功由補(bǔ)償前的Q2減少為Q1，（Qc=Q2-Q1）， 即用容性無功去補(bǔ)償電機(jī)感性無功QL中的大部分， 從而使得對電源容量的占有量由S2減少為S1。

3.2 補(bǔ)償電容器容量的計(jì)算

根據(jù)異步電機(jī)無功補(bǔ)償?shù)南嗔繄D可得：

視在功率：S1=■kVA

有功功率：P=■kW

無功功率：Q1=■kVAR

在設(shè)備有功功率P不變的情況下，并聯(lián)補(bǔ)償電容器后，功率因數(shù)從cos？準(zhǔn)1高到cos？準(zhǔn)2，即補(bǔ)償電容器容量等于設(shè)備減少從電源吸取的無功功率為：

Qc=Q1-Q2=P（tgφ1-tgφ2）

=P（■-■kVAR

相應(yīng)的補(bǔ)償電路如圖2所示。

4 結(jié)束語

無功補(bǔ)償裝置在低壓電網(wǎng)中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的優(yōu)化，并且降低電能損耗，提高電能的利用率，還能提高電壓的質(zhì)量。所以，對于不一樣的無功功率，在選擇無功補(bǔ)償裝時根據(jù)無功功率的原理，不同的原理采用不同的無功補(bǔ)償?shù)难b置和方法。低壓電網(wǎng)的無功補(bǔ)償對于電壓電網(wǎng)來說非常重要，可以提高低壓電網(wǎng)的運(yùn)行效率，降低線路的電能耗損。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]