如何提高永磁同步电机的功率因数

一、影响永磁同步电机功率因数的原因

抽油机上所用的永磁同步电动机是一种异步启动的同步电机，由转子交流启动后牵入同步运行，类似于交流同步电动机。其运行是靠定子线圈在气隙中产生的旋转磁场与转子上磁钢间的相互吸引，使转子与定子气隙磁场同步旋转而做功。其转子等效为电阻电路，故功率因数高。因无励磁电流，其空载损耗小。电动机效率可达96%左右，较三相异步电动机高。

影响永磁同步电机功率因数的原因是电压质量（电压幅值）和负载率。当电网电压高于电动机的反电势点时，永磁电机呈感性负载运行；反之，电动机呈容性负载运行。因此，电网电压波动会造成电机的功率因数波动，补偿困难。若电压幅值与电动机反电势点接近，偏差在±2%电压范围内时，电机功率因数大于或等于09，否则，功率因数较低；另外，当永磁同步电机的负载率低于25%时，电机功率因数也偏低。

二、提高永磁电机功率因数的方法

通过对各单井点功率因数低的原因分析，分别采取了以下方法进行调整。

1根据实测负载率适当调换电机，以保证适当的负载率。

2稳定系统电压，尤其是重载线路末端，电压普遍偏低。

3稳定单井电压使其接近永磁同步电机的空载反电势。

4当运行电压高于永磁电机的反电势点时，可根据感性无功功率的大小，加电容补偿，以提高功率因数。

5当运行电压低于永磁电机的反电势点时，可调节变压器分接开关，适当提高二次电压的幅值，使电机运行电压在反电势点附近，提高功率因数。

6对于重负荷长线路，调节变压器分接开关后，变压器二次电压幅值仍低于永磁电机反电势点时，可更换永磁同步电机，采用电容柜补偿。

三、调整情况及效果分析

通过对采油六队部分油井的调整试验，使功率因数不达标的油井基本达标。

首先对变电所及线路电容做了调整，使末端电压有所提高。

其次，根据对单井的测试结果，采取了相应对策，有的增加电容，有的调整变压器挡位，对部分井调整了电动机功率。测试结果显示，使用永磁同步电机的各井功率因数除一台外，其他全部合格，功率因数调整电费大幅度下降。

该办法在采油六队取得成功后，现已在全厂推广应用。目前，临盘采油厂的功率因数调整电费由2004年初的50万元下降到5万元，取得了良好效果。

在电力网的运行中，不做功不转化为其它能的功率为无功功率，做功或转化为其它能的功率为有功功率，在电工技术中，将单口网络端钮电压和电流有效值的乘积，称为视在功率，功率因数cosφ,是有功功率与视在功率的比值,即 cosφ=P/S 在一定额定电压和额定电流下,功率因数越高,有功功率所占的比重越大,反之越低功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度。

提高功率因数的意义分两个方面：在发电机的额定电压、额定电流一定时,发电机的容量即是它的视在功率如果发电机在额定容量下运行,输出的有功功率的大小取决于负载的功率因数功率因数越低,发电机输出的功率越低,其容量得不到充分利用功率因数低,在输电线路上弓；起较大的电压降和功率损耗故当输电线输出功率P一定时,线路中电流与功率因数成反比,即 I=P/Ucosφ 当cosφ越低时,电流I增大,在输电线阻抗上压降增大,使负载端电压过低严重时,影响设备正常运行,用户无法用电此外,阻抗上消耗的功率与电流平方成正比,电流增大要引起线损增大。

提高功率因数的措施有：合理地选择和使用电气设备,用户的同步电动机可以提高功率因数,甚至可以使功率团数为负值,即进相运行而感应电动机的功率因数很低,尤其是空载和轻载运行时,所以应该避免感应电动机空载和轻载运行安装并联补偿电容器或静止补偿器等设备,使电路中总的无功功率减少。

1、合理选用异步电动机。异步电动机在额定负载（功率）时的功率因数为0、85－0、9，而在空载时的功率因数仅为0、2－0、3。空载或轻载时的效率肯定也要降低。因此，应根据负荷特牲和运行工况，合理选择异步电动机的容量，使其在高效率、高功率因数范围内工作。

2、轻负荷电动机降压运行。轻负荷电动机降压运行可以降低其无功功率的需要量，从而提高了供电系统的功率因数。当然，降压运行也使电动机的输出转矩减小，这一点必须充分考虑到。

一般认为，电动机负荷系数在0、45以下时。可将正常运行时为△接线的电动机改为Y形接线更为合理，从而使功率因数及效率都会有所提高。

扩展资料：

用电设备的有功功率不仅随电压与电流的大小变化，而且也随电压与电流之间的相位差而变化。当电路中有功功率恒定时，无功需要量越大，其视在功率也就越大，而为满足用电设备的需要，势必要增大变压器及线路的容量。

这样不仅增加了投资，而且增大了设备和线路的损耗，浪费了电力。另外无功功率需要量的增大，还使变压器及线路的电压损失增大，劣化电能质量，为此，必须提高功率因数，才能减少无功损耗。

变压器在空载时会功率因数比较低，因为功率因数是“有功功率”和“视在功率”的比值，也就是与“有功功率”和“无功功率”的值有关系，当变压器空载时，相对地来说，虽然有功值较小，但无功值偏大，所以造成功率因瘦身比较低；

变压器空载时，副边绕组无电流，原边电流绝大部分用于励磁。励磁电流为无功电流，因此，功率因数很低。

具体方法：

1、变压器的功率因数为有功功率与视在功率的比值。变压器的空载有功功率为变压器的空载损耗，基本固定，要提高功率因数，可以采取减小视在功率的方法。

2、增加变压器绕组的匝数，可以降低励磁电流，减小视在功率，从而提高空载功率因数。

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