單臺鼠籠式異步電動機無功就地補償技術

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償方法；對鼠籠式異步電動機補償裝置容量的計算方法、無功功率就地補償?shù)奶攸c以及補償裝置的接線形式進行了較為深入的探討。最后提出幾點使用就地補償裝置注意的問題，使異步電動機更加經(jīng)濟的運行。

【關鍵詞】鼠籠式異步電機；功率因數(shù)；無功補償

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

鼠籠式異步電動機在我國的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中都占有相當大的比例，其用電量所占的比重也相當?shù)拇螅鋵儆诟行载撦d，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的就地無功就地補償技術有深遠的意義， 可以為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。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)， 采用無功就地補償技術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)用電設備為感性負載，其中三相異步電動機的用電占企業(yè)用電量的70%，感性負載運行時要從電力系統(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，電氣設備，供電線路的容量必然要增加，因而增加了設備的投資.對同一供電設備，無功功率增加，必然限制供電設備有 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，影響電氣設備的正常運行。

1.2 功率因素過低的危害

鼠籠異步電動機等屬于感性負載，是利用交變磁場完成能量的轉(zhuǎn)換，依據(jù)電磁感應原理，感性負載主要從電網(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、機械能等，這部分能量成為有功功率，兩部分功率合成為實在功率，三種功率之間的關系由式1確定：

P2+Q2=S2；P=Scos？準（1）

由式1可知COS？準在0～1的范圍內(nèi)變化，當有功功率一定時，功率因數(shù)COS？準就決定了視在功率的大小，功率因數(shù)較低導致視在功率較大，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致視在功率的增加，進而導致所占電網(wǎng)容量增加，對其他的設備產(chǎn)生影響。

b.功率因數(shù)對線路銅耗的影響

當系統(tǒng)所需有功功率不變時，功率因素的較低導致實在容量的增加，視在功率增加直接導致線路電流的增加。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原理工作的電氣設備的必不可少的條件，由于無功率的存在而使負載功率因數(shù)降低。當功率因數(shù)過低時，從而導致供電設備利用率下降，線路損耗增大，供電電壓質(zhì)量變差。

2 無功就地補償?shù)奶攸c

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

（1）具備集中補償優(yōu)點；

（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）使電動機在較合理狀態(tài)下運行， 維持了電動機的額定力矩， 避免電動機發(fā)熱。

3 無功補償?shù)脑砑把a償電容器容量的計算

3.1 無功補償?shù)脑?/p>

異步電動機為感性負載，如圖1所示為異步電機無功補償?shù)南蛄繄D，電機補償電容后的總的無功由補償前的Q2減少為Q1，（Qc=Q2-Q1）， 即用容性無功去補償電機感性無功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 補償電容器容量的計算

根據(jù)異步電機無功補償?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

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

Qc=Q1-Q2=P（tgφ1-tgφ2）

=P（■-■kVAR

相應的補償電路如圖2所示。

4 結(jié)束語

無功補償裝置在低壓電網(wǎng)中的應用，可以實現(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償?shù)难b置和方法。低壓電網(wǎng)的無功補償對于電壓電網(wǎng)來說非常重要，可以提高低壓電網(wǎng)的運行效率，降低線路的電能耗損。

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[責任編輯：楊玉潔]