Косинус Фи (ПЧ-АД) , Прошу помочь разобраться Опции

[Гость_Scan_*]

Всем добрый день. У меня имеется вопрос, думаю вы как эксперты сможете на него ответить. Много тем на эту тематику в интернете, но я нигде не нашел определенного и четкого ответа. Расматриватся связка Преобразователя частоты (ROBICON Perfect Harmony - Siemens) и Асинхронного двигателя. Преобразователь частоты имеет cos f = 0,96, Асинхронный электродвигатель имеет cos f = 0,86.
Вопросы:
1. Какой все же будет cos f этой установки (ПЧ+АД). Будет ли он равен cos f (ПЧ), или же будет равен cos f (ПЧ) * cos f (АД)? Прошу аргументировано дать ответ на тот или иной вариант. А если есть, ссылку на учебник, где конкретно рассмотрен данный вопрос.
2. И с чем связан такой высокий cos f в ПЧ? Это cos f вводного трансформатора ПЧ? Или же это связано с тем, что применяются звенья постоянного тока (мост Ларионова)?

[Pantryk]

Из сети он будет потреблять с cos f выпрямителя частотника (т.е. 0,96). В промежутке между частотником и АД будет 0,86. Такой высокий cos входной это особенность выпрямителя. Но т.к. выпрямитель потребляет несинусоидальный ток, то строго говоря нельзя говорить о косинусе между напряжением и током. Можно сказать про косинус между напряжением и первой гармоникой тока. Вообще косинус это просто тригонометрическая функция, значение которой при синусоидальных токах и напряжениях численно равно коэффициенту мощности. Т.е. нас на самом деле интересует коэффициент мощности - соотношение между полной и активной мощностью (но из за численного равенства с косинусом этот коэффициент настолько сильно ассоциируется с косинусом, что косинус уже и считают коэффициентом мощности). И вот если у вас самый примитивный выпрямитель, то гармонические составляющие тока, являющиеся колебательным процессом - не производят работы (т.е. по сути дела являются реактивным током). В итоге получается, что для импульсных блоков питания (не оснащенных входными активными корректорами фактора мощности) cos f достаточно высок, но коэффициент мощности все равно низкий (порядка 0,6-0,7).

Если вы видели осцилограмму потребляемого тока выпрямителем, то можно объяснить еще так. Полная мощность определяется действующим значение тока за период, умноженным на напряжение S=U*I. А потребленная энергия за период(мощность) будет намного меньше, т.к потребляется она не весь период, а только некоторую его часть.

Сообщение отредактировал Pantryk - 16.3.2015, 17:24

[Гость_Scan1_*]

Спасибо за ответ. Все как я и предполагал. Да, я прекрасно понимаю чем отличаются косинус фи и коэффициент мощности. Касательно испульсных блоков питания я все понял, но сейчас идет речь именно касательно связки ЧРП+АД. Также дополнительно прикладываю к своему сообщению структуру ЧРП, а также схему силовой ячейки.
1. Получается за счет наличия звена постоянного тока (мост Ларионава), а также фильтра подавление гармоник (между мостом и IGBT транзисторами) ЧРП имеет высокий коэффициент мощности (cos f)? Извините конечно за вопрос, но не могли бы Вы подсказать в какой литературе можно найти описание того, что именно наличие выпрямителей обеспечивает высокий коэффициент мощности (cos f)?
2. Получается из сети мы теперь уже будем брать питание с cos f = 0,96, а двигатель как брал питание , так и будет брать питание с ЧРП с cos f = 0,86, то есть какая реактивная мощность на двигателе была, такой и осталась.

ссылка на структуру ЧРП+ схема управления ячейкой
Посетить мою домашнюю страницу

[Pantryk]

1. Да, высокий cos это особенность выпрямителя. Литературу не подскажу, но это замечательно видно по осцилограме.
2. Да, но это при номинальной частоте. При отличной от номинальной и косинус может быть не паспортный.

[Гость_Scan_*]

1. Да, высокий cos это особенность выпрямителя. Литературу не подскажу, но это замечательно видно по осцилограме.
2. Да, но это при номинальной частоте. При отличной от номинальной и косинус может быть не паспортный.

Спасибо большое, попробую глубже изучить теорию выпрямителей. Если у кого есть материал по данному вопросу, прошу отправить ссылку на документацию. А какой формулой можно определить зависимость cos f от частоты?

Также хотел бы уточнить, на выходе ПЧ у нас подключен АД, который по сути и является причиной реактивной мощности, пропустит ли выпрямитель обратно в сеть реактивную составляющую тока? или этому восприпятствует емкостной фильтр на выходе выпрямителя? то есть получается данный емкостной фильтр помимо сглаживания нелинейности, выполняет и роль компенсатора реактивной мощности? или я в чем то ошибаюсь?

[Костян челябинск...]

мне кажется, вы слишком глубоко копаете. Ну если вы студент, то конечно, не мешало бы это все знать. Но тогда и вопрос этот на семинаре преподавателю лучше задать. И для репутации и для точного ответа. А если вы эксплуатируете или проектируете привод - то это уже слишком глубоко. Как электромонтер в бригаде по приводам говорю.

[Гость_Scan_*]

мне кажется, вы слишком глубоко копаете. Ну если вы студент, то конечно, не мешало бы это все знать. Но тогда и вопрос этот на семинаре преподавателю лучше задать. И для репутации и для точного ответа. А если вы эксплуатируете или проектируете привод - то это уже слишком глубоко. Как электромонтер в бригаде по приводам говорю.

В том то и дело, что информация слишком двойственная, поэтому и приходится копать так глубоко. Если считать, что выпрямитель все же пропускает реактивную составляющую, тогда о каком высоком коэффициенте мощности преобразователя можно говорить, и в литературе также встречал источники, которые говорили о потреблении реактивной мощности через выпрямители. Но с другой стороны, есть производители, которые уверяют, что коэффициент мощности преобразователя 0,96 и подключение ПЧ в разрыв между сетью и двигателем, автоматом повышает коэффициент мощности установки до 0,96. Но если окажется, что все же через выпрямитель проходит реактивная составляющая, то о каком высоком коэффициенты мы можем говорить. В связи с этим, дабы самому уже понять физику процесса, я завел эту тему.

[Pantryk]

На выходе выпрямителя нет никакой реактивной мощности - там постоянный ток. Потом постоянный ток инвертером преобразуется в переменный. Грубо говоря в данном случае реактивную составляющую для двигателя делает инвертор, а выпрямитель поставляет из сети только активную.

[Roman D]

Проще всего принять систему ПЧ+двигатель за ЧЯ и забыть сомнения, как кошмарный сон.

[SoVa+]

На выходе выпрямителя нет никакой реактивной мощности - там постоянный ток. ..

Ее там, на выходе, ни у кого и не должно быть. Не забывайте, что реактивную мощность "ищут" не на выходе, а на входе потребителя. Т.к. источником создания реактивной мощности и является потребитель.

.... Грубо говоря в данном случае реактивную составляющую для двигателя делает инвертор, а выпрямитель поставляет из сети только активную.

Начну с этой фразы, которая является по сути верной (как и большинство из того, что утверждал Pantryk выше).
Студент Scan, рекомендую сейчас и в дальнейшем для понимания сути какого-либо физического процесса прибегнуть к такому приему, как идеализация объекта.
Допустим, имеем "идеальный" выпрямитель с коэффициентом мощности, равным единице.
(ПРИМЕЧАНИЕ. Коэффициент мощности есть произведение коэффициента сдвига (косинуса фи) на коэффициент искажений. Что такое кос. ФИ указано выше Pantrykом, а коэф. искажений есть показатель относительного содержания первой гармоники тока в полном токе)
За выпрямителем стоит, допустим, идеальный без потерь фильтр, а далее - идеальный инвертор. На выход инвертора подключим идеальную индуктивную нагрузку.
В результате. При подключении такого устройства к сети получаем первоначальное появление тока выпрямителя синусоидальной формы без сдвига фазы относительно питающего напряжения (т.е. с коэф. мощности = 1) на время заряда фильтра, одновременно с этим нагрузке передается чистая реактивная мощность, коэффициент мощности в нагрузке = 0.
Итак получаем: для сети нагрузкой является ПЧ с коэф. мощности единица, а для ПЧ - нагрузка с коэф. мощности ноль. Если, как мы допустили, нагрузка не имеет активного сопротивления, то энергия из сети не потребляется, и тока выпрямителя ВООБЩЕ не будет, тут ни о каком коэффициенте мощности говорить не приходится, в то время. как инвертор беспрестанно "молотит", гоняя чистую реактивную мощность и ток по нагрузке.
Данный пример порождает вопрос: НУ И ГДЕ ТУТ СВЯЗЬ МЕЖДУ ДВУМЯ ПОКАЗАТЕЛЯМИ КАЧЕСТВА потребляемой энергии? Да ни какой связи нет! И ни о каком таком "прохождении реактивной составляющей через выпрямитель" не может быть и речи.
В реальности, с учетом наличия активных потерь во всей рассматриваемой цепи ПЧ - индуктивная нагрузка, имеем в нагрузке коэфициент мощности, отличный от нуля, а в сети - наличие активной мощности наряду с реактивной (форма тока отлична от синусоидальной и имеет сдвиг фазы).
Сейчас точно не помню. относительно к.м. 0,96, - для однофазной сети это идеальный вариант, когда форма сетевого тока в полупериоде принимается прямоугольником с основанием 180 эл.град, даже без сдвига фазы. Посчитайте сами. Это будет для студента полезно. Рассчитываете действующие значения полного тока прямоугольной формы и - первой его гармоники, далее определяете коэф. искажения. как отношение 1 гарм. к полному току.

Сообщение отредактировал SoVa+ - 27.3.2015, 11:56

[Гость_Гость_*]

Следующий вопрос который должен задать Гость_Scan_*: -- а может ли ПЧ работать в "перевозбужденном режиме - ток опережает напряжение сети " ?
Синхронные двигатели благодаря возбуждению постоянным током могут работать с cos ф = 1 и не потребляют при этом реактивной мощности из сети, а при работе, с перевозбуждением отдают реактивную мощность в сеть. В результате улучшается коэффициент мощности сети и уменьшаются падение напряжения и потери в ней, а также повышается коэффициент мощности генераторов, работающих на электростанциях.
В перевозбужденном режиме ток опережает напряжение сети, то есть является по отношению к этому напряжению емкостным, а в недовозбужденных - отстающим, индуктивным. В таком режиме синхронная машина превращается в компенсатор - в генератор реактивного тока.
Старый десантник советовал: - изучайте мат часть (ТОЭ), будет о чем поговорить на допросе.

[Гость_Гость_*]

- в случае недокомпенсации реактивной мощности сеть перегружена токами индуктивного характера, что приводит к нагреву кабелей, снижению пропускной способности, падению сетевого напряжения, увеличению счетов за электроэнергию;
-в случае перекомпенсации реактивной мощности сеть перегружена токами емкостного характера, а это также определяет нагрев кабельных линий, снижение пропускной способности, но повышает сетевое напряжение и практически не влияет на оплату по счетам;
-перекомпенсация реактивной мощности однозначно хуже недокомпенсации, поскольку повышение сетевого напряжения опасно рисками коротких замыканий, выхода из строя электроприборов, оборудования, возникновения пожара.
Может происходить резонансное явление при переходе через cos ф = 1 туда и обратно, это когда XL=Xc, в результате резонанса импульсы напряжения запредельные ненормируемые уничтожают изоляцию контура (электроустановки)

Такое бывае когда индуктивная двигательная нагрузка резко отключается а конденсаторная утановка не успевает отриагировать.

И это тащит за собой установку УЗИПов
Энергозбережение -- дело дорогое.

Энергоэффективность -- дело дорогое. ПЧ+ АКУ+УЗИП

[чукча]

-- а может ли ПЧ работать в "перевозбужденном режиме - ток опережает напряжение сети " ?

Не может. Коэф. мощности частотника определяется не сдвигом фазы тока, а искажениями его формы.

а также повышается коэффициент мощности генераторов, работающих на электростанциях.

У генератора вообще нет и не может быть коэффициента мощности, ибо это характеристика нагрузки, а не генератора.

Старый десантник советовал: - изучайте мат часть (ТОЭ)

Да, и желательно до, а ещё лучше вместо писания всякой ахинеи на форуме.

Сообщение отредактировал чукча - 28.4.2022, 10:35

[Гость_упавший с Луны_*]

У генератора вообще нет и не может быть коэффициента мощности, ибо это характеристика нагрузки, а не генератора.

Откроем навскидку первый попавшийся сайт изготовителей генераторов:

Допустим, вы приобретаете дизельную электростанцию номинальной мощностью 1000 кВА с показателем коэффициента мощности cos φ равным 0,8. В таком случае генератор может отдать подключенным нагрузкам активную мощность, равную только 800 кВА (Pa = Pном х cos φ = 1000 кВА х 0,8 = 800 кВА). При увеличении коэффициента мощности генератора до 0,9 мы, соответственно, получаем отдаваемую нагрузке активную мощность, равную 900 кВА. Таким образом, можно сказать, что чем выше показатель cos φ (коэффициент мощности генератора), тем большую активную (рабочую) мощность может отдать генератор потребителям.

[чукча]

приобретаете дизельную электростанцию номинальной мощностью 1000 кВА с показателем коэффициента мощности cos φ равным 0,8

А коэф. мощности нагрузки вообще пофиг?

генератор может отдать подключенным нагрузкам активную мощность, равную только 800 кВА

Даже школьники знают, что активная мощность не бывает в кВА.

Не знаю, кто пишет тексты для таких сайтов, может скучающая барышня на рецепшуне, может уборщица на полставки, но точно не технические специалисты. Ну и правда, а чё парица, если бландинки вроде вас успешно схавают любую ахинею.

Сообщение отредактировал чукча - 4.5.2022, 1:48

[Гость_упавший с Луны_*]

Излюбленный приём накосячившего дилетанта - перевести разговор на другую тему, придравшись к несущественной мелочи, и уйти от прямого ответа на конкретно поставленный вопрос: "Имеет генератор собственный коэффициент мощности или нет?"

Для определения общего коэффициента мощности системы Генератор+Нагрузка необходимо перемножить значения коэффициентов мощности генератора и нагрузки.

Согласен, что в предыдущей цитате была допущена опечатка в единицах измерений, но суть обсуждаемого вопроса от этого не изменилась - любой генератор имеет собственный коэффициент мощности (cosφ), который обычно равен 0,8.

[gomed12]

Для определения общего коэффициента мощности системы Генератор+Нагрузка необходимо перемножить значения коэффициентов мощности генератора и нагрузки.

Дайте ссылку на утверждение.

[чукча]

Излюбленный приём накосячившего дилетанта - перевести разговор на другую тему, придравшись к несущественной мелочи...

Вот с этим соглашусь, сивый бред на каком-то сайте для бландинак действительно слишком несущественная мелочь, чтобы это всерьез обсуждать.

Сообщение отредактировал чукча - 5.5.2022, 11:01

[Гость_упавший с Луны_*]

Оставим в покое "блАндинАк" с их сайтами и попытаемся рассуждать логически на уровне экспертов, коими мы все себя считаем (порой необоснованно)...

Для начала попытаемся выяснить, откуда берётся этот непонятный и ужасный косинус фи (cosφ), а вместе с ним ещё более непонятный коэффициент мощности. Не буду объяснять, почему у гальванических элементов, аккумуляторных батарей и выпрямителей (источников постоянного тока), а также приёмников постоянного тока, отсутствует этот самый cosφ.
Наличие cosφ - это отрицательное свойство и беда всех без исключения устройств переменного тока. Даже реальный резистор, основной характеристикой которого является активное сопротивление, обладает некоторой паразитными ёмкостью и индуктивностью, а следовательно имеет и некоторый cosφ при работе на переменном токе (который ввиду его значения, близкого к 1, обычно не учитывается)!

С машинами переменного тока всё значительно хуже. Всем известно, что асинхронные и синхронные двигатели имеют вполне конкретное значение cosφ, поскольку их обмотки обладают помимо активных (омических) сопротивлений ещё индуктивными и ёмкостными (реактивными) сопротивлениями, обусловленными чисто конструктивными характеристиками любых обмоток - их довольно большой индуктивностью и небольшой ёмкостью. Поэтому асинхронные двигатели имеют индуктивный характер относительно питающей сети.
Обмотки синхронных двигателей тоже обладают как индуктивностью, так и ёмкостью, но путём регулирования тока возбуждения синхронные двигатели могут изменять свой cosφ в некотором диапазоне и могут носить как индуктивный, так и ёмкостный характер по отношению к питающей сети. Поэтому СД могут работать в качестве компенсаторов индуктивного cosφ, присущего АД и др. нагрузкам, автоматически поддерживая высокий общий cosφ всей сети близкий к 1. (Раньше за высокий cosφ сети все электрики получали денежные премии, но потом так докомпенсировались, что стала часто возникать вредная перекомпенсация сети, поэтому эти премии убрали.

Теперь переходим к основному вопросу нашей темы - обладают ли асинхронные или синхронные генераторы собственным cosφ (т.е. внутренним cosφ, обусловленным их конструкцией)? Для ответа на этот непростой для многих вопрос, вспомним принцип обратимости электрических машин, который гласит, что любой асинхронный или синхронный двигатель может работать в генераторном режиме. Справедливо и обратное утверждение, что любой синхронный (асинхронный) генератор может работать в двигательном режиме!
Вопрос, исчезает ли при этом внутренний cosφ, обусловленный конструкцией обмоток этих машин? Напрягаем оставшиеся извилины (естественно, у кого они были) и выжимаем из себя единственный правильный ответ: Внутренний cosφ электрической машины при переходе из двигательного в генераторный режим и обратно никуда не исчезает, потому что конструкция обмоток при этом остаётся прежней!

[чукча]

Ну попробуйте "обратить" обычный асинхронный мотор с к.з. ротором в состоянии как есть. У вас ничё не получится. А чтобы получилось, туда придётся кое-что добавить. А когда добавите, даже бландинке будет ясно, что это уже другая лектрическая машина. Но вам это не ясно. Так шта тренируйтесь, пробуйте, подрастите в развитии хотя бы до такой бландинки, и только потом приходите строчить свои опусы дальше.

Сообщение отредактировал чукча - 5.5.2022, 18:45