/ Ursachen des niedrigen Leistungsfaktors und dessen Korrektur (PF-Verbesserung)

Ursachen für niedrigen Leistungsfaktor und seine Korrektur (PF-Verbesserung)

Wir haben bereits gesehen, was der Leistungsfaktor ist und wasDie Nachteile sind, wenn es niedrig ist. Idealerweise sollte der Leistungsfaktor Eins sein (1). Aus praktischen Gründen sollte es so nahe wie möglich an der Einheit liegen. Wenn es niedrig ist, ist die Operation unwirtschaftlich. Zuerst werden wir lernen was bewirkt, dass der Leistungsfaktor (pf) niedrig ist.

Ursachen für niedrigen Leistungsfaktor

Induktive Lasten

  • 90% der industriellen Last bestehen aus Induktionsmaschinen (1-Liter und 3-Liter). Solche Maschinen ziehen einen Magnetisierungsstrom, um das Magnetfeld zu erzeugen, und arbeiten daher mit einem niedrigen Leistungsfaktor.
  • Bei Induktionsmotoren ist der PF bei leichten Belastungen normalerweise extrem niedrig (0,2 - 0,3) und beträgt bei Volllast 0,8 bis 0,9.
  • Der von induktiven Lasten aufgenommene Strom ist nacheilend und führt zu niedrigen pf.
  • Andere induktive Maschinen wie Transformatoren, Generatoren, Bogenlampen, Elektroöfen usw. arbeiten ebenfalls bei niedrigen Leistungen.

Variationen beim Laden des Energiesystems

  • Heute haben wir Stromsysteme miteinander verbunden. Je nach Jahreszeit und Zeit variieren die Lastbedingungen des Energiesystems. Es gibt sowohl Spitzen- als auch Niedriglastzeiten.
  • Wenn das System leicht belastet wird, steigt die Spannung und der von den Maschinen aufgenommene Strom steigt ebenfalls an. Dies führt zu einem niedrigen Leistungsfaktor.

Harmonische ströme

  • Das Vorhandensein von Oberschwingungsströmen im System reduziert auch den Leistungsfaktor.
  • In einigen Fällen tritt aufgrund unsachgemäßer Verdrahtung oder elektrischer Unfälle ein Zustand auf, der als 3-ϕ-Leistungsungleichgewicht bezeichnet wird. Dies führt auch zu einem niedrigen Leistungsfaktor.

Leistungsfaktorkorrektur

Wie oben diskutiert, ist der niedrige Leistungsfaktor hauptsächlich auf nacheilende Ströme zurückzuführen, die von induktiven Lasten aufgenommen werden. Bevor wir das studieren Schemata zur Leistungsfaktorkorrektur (PFC)Beachten Sie folgende Punkte:
  • Bei reiner Induktivität bleibt der Strom um 90 ° hinter der Spannung zurück.
  • Bei reiner Kapazität führt der Strom zu einer Spannung von 90 °.
  • Die Lösung ist also einfach. Wenn wir Kondensatoren verwenden, um den Hauptstrom zu ziehen, können wir die Auswirkungen des nacheilenden induktiven Stroms und damit aufheben verbessern Sie den Leistungsfaktor.
Ursachen für die Verbesserung des Leistungsfaktors und des Leistungsfaktors
Die obige Abbildung zeigt eine gemeinsame Schaltung. R und L sind in allen induktiven Geräten vorhanden und das C dient der Verbesserung.
Hier wird nicht IL = Strom verwendet, der von dem Schaltungskondensator C gezogen wird.
ϕL = Phasenwinkel zwischen Spannung V und Laststrom IL
IC = kapazitiver Strom, der von C gezogen wird,
I = resultierender Strom, wenn C verwendet wird,
= Phasenwinkel zwischen der Spannung V und dem Netzstrom I.
  • Wie im obigen Zeigerdiagramm gezeigt, gilt ϕ <ϕL
  • Daher ist cos c cos ϕL, wodurch der Leistungsfaktor verbessert wird
Basierend auf diesem Prinzip werden folgende Methoden verwendet Leistungsfaktorkorrektur (PFC).

Methoden zur Leistungsfaktorkorrektur oder -verbesserung

Leistungsfaktorkorrektur oder Verbesserung des Leistungsfaktors

1. Kondensatorbank

  • Einfachste methode.
  • Wird in Bereichen angewendet, in denen große induktive Lasten (Nachlaufströme) vorhanden sind.
  • Es werden statische Kondensatoren verwendet, die eine kapazitive Reaktanz erzeugen, die die induktive Reaktanz des nacheilenden Stroms aufhebt.
  • Diese Banken können stern- oder delta-verbunden sein.
  • Üblicherweise ist ein Steuersystem vorgesehen, das die Spannung überwacht und die Kondensatoren ein- oder ausschaltet.
Vorteile der Verwendung von Kondensatorbatterien zur PF-Korrektur
  • geringe Verluste
  • geringer Wartungsaufwand
  • Leicht
  • einfach zu installieren
  • kein Fundament erforderlich
Nachteile
  • kurze Lebensdauer (8-10 Jahre)
  • Kondensatoren können durch Überspannung leicht beschädigt werden
  • Einmal beschädigt, ist die Reparatur kostspielig und unwirtschaftlich
  • Durch ständiges Schalten können Schaltstöße und Oberschwingungen erzeugt werden

2. Synchronkondensator

  • Wenn ein Synchronmotor übererregt ist, zieht er den führenden Strom. In gewisser Weise verhält es sich wie ein Kondensator.
  • Wenn ein solcher Motor übererregt ist und ohne Last läuft, spricht man von einem Synchronkondensator.
  • Das attraktivste Merkmal ist, dass es erlaubtstufenlose Korrektur. In einem statischen Kondensator sind die voreingestellten kVAR konstant. In einem Synchronkondensator können wir jedoch die Felderregung variieren und somit die Menge der erzeugten kapazitiven Reaktanz steuern.
  • Synchronkondensatoren werden in großen Fabriken, Industrien und großen Umspannstationen verwendet.
Vorteile
  • längere Lebensdauer (fast 25 Jahre)
  • flexible und stufenlose Steuerung von pf
  • zuverlässig
  • wird nicht von Oberwellen beeinflusst
  • Es ist keine Umschaltung erforderlich, daher werden keine Harmonischen erzeugt
Nachteile
  • höhere Verluste
  • teuer
  • höhere Wartungskosten
  • erzeugt Lärm
  • Der Synchronmotor startet nicht selbsttätig, daher ist eine Hilfseinrichtung erforderlich.
  • unwirtschaftlich für Geräte unter 500 kVA

3. Phase Advancer

  • Kann nur für Induktionsmotoren verwendet werden
  • Wir wissen, dass die Statorwicklung einen nachlaufenden Strom in einem Motor zieht. Dieser Strom wird aus der Hauptversorgung entnommen.
  • Um pf zu verbessern, liefern wir diesen nacheilenden Strom aus einer alternativen Quelle. Diese alternative Quelle ist der Phasenverbesserer.
  • Ein Phasenvorschubgerät ist im Wesentlichen ein AC-Erreger. Es ist auf der gleichen Welle wie der Hauptmotor montiert und im Rotorkreislauf angeschlossen. Es liefert aufregende Amperewindungen mit Schlupffrequenz an den Rotorkreis. Dies verbessert den Leistungsfaktor.
  • Ein weiteres attraktives Merkmal ist, dass der Motor in einem übererregten Zustand arbeitet, wenn wir mehr Ampere-Windungen als benötigt liefern.
Vorteile
  • Durch den Motor gezogene kVAR-Verzögerungen werden reduziert, da die erregenden Amperewindungen mit der Schlupffrequenz geliefert werden.
  • Kann problemlos eingesetzt werden, wenn der Synchronmotor unzulässig ist
Nachteile
  • Unwirtschaftlich für Motoren unter 200 PS (150 kW)

Urheber: Manoj Arora ist Elektrotechnik-Student und Schriftsteller aus Gujarat, Indien. Er schreibt Gedichte und Kurzgeschichten, wenn er nicht in ein Buch eingetaucht ist.
Credits für die Grafik: Kiran Daware.

Bemerkungen