Cosinus phi meting wijkt af van typeplaatje motor

Beste Circuits online gebruikers,

Voor mijn stage ben ik onderzoek aan het doen naar mogelijke energiebesparing door middel van statische cosinus phi compensatie op asynchrone elektromotor.

Hierbij heb ik een meerdere metingen gedaan aan de voeding, van een 3 fase elektro motor, met een power analyzer. Na het uitwerken van de verschillende gegevens viel het op dat de cosinus phi van de meting niet over een komt met de op gegeven cosinus phi van het type plaatje.

Nu zoek ik een verklaring voor dit verschil.
Tijdens de meting is de motor belast door middel van een compressor.
Verder zien alle motor meetgegevens er normaal uit.

Verder heb ik het typeplaatje van de motor toegevoegd met bijbehorende Excel sheet met de meetgegevens,

Zou jullie mij een richting aan kunnen geven waarin ik verder zou moeten zoeken om het verschil in cosinus phi tussen meting en type plaatje te verklaren. Of welke gegevens verder nog een mogelijke rol kunnen spelen in dit verschil?

Verder wordt de motor gestart met een motorrelais.
Een soft starter of frequentieregelaar heeft dus geen invloed op de cosinus phi.
De piekstroom is ook goed terug te zien in de meting.

[Bericht gewijzigd door GJ_ op 13 mei 2022 20:26:12 (99%)]

GJ_

Moderator

Je haalt de nominale stroom niet tijdens je meting en de spanning wijkt ook af t.o.v. die op het typeplaatje.

Neem een motor met de juiste spanning en belast die gewoon tot nominaal.

Frederick E. Terman

Honourable Member

Op 12 mei 2022 14:20:58 schreef Mechatronica_student:
statische cosinus phi compensatie

Ik wil niet voorzeggen, maar eigenlijk zit je al fout door te focussen op die COS φ.
Die fasehoek hangt af van de verhouding van twee dingen. Welke twee?
Welke daarvan is variabel, welke zo goed als constant?
En welke wil je compenseren?

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Op 12 mei 2022 18:13:37 schreef Frederick E. Terman:
Welke daarvan is variabel, welke zo goed als constant?

Uit de vraag blijkt al dat de TS de aanname heeft gedaan dat ie denkt dat die variabele constant moet zijn, want het staat op het typeplaatje.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
Toeternietoe

Dubbelgeïsoleerd

Zoals je nu al weet is de cos phi (medej afhankelijk van de belasting.
Misschien kun je een grafiekje maken stroom / cos phi
Klopt verder alles wel?
Ik heb nog niets grondig bekeken maar zie wel:
Een cos phi van 1 en dan toch blindvermogen?
Stroom door de nul, heb je echt de nul aangesloten.

Daar waar een schakeling rookt, vloeit de meeste stroom (1e hoofdwet van Toeternietoe)

Energiebesparing door cosphicompensatie?
Marginaal.
Je compenseert enkel de blindstroom door de installatiebekabeling. Het reële verbruik en rendement van de motor staat hier los van.
De kWh meter trekt zich daar niks van aan en zal hetzelfde verbruik registreren met of zonder compensatie.
In verhouding tot het geleverde vermogen zullen de kabelverliezen minimaal zijn en hooguit een fractie van een procentje bedragen.

De reden voor cosphicompensatie is dat bij een inductieve belasting de wijktransformatoren forser moeten uitgevoerd worden om hetzelfde vermogen te transporteren.
Grote kantoorgebouwen met veel tlverlichting moesten daarom een compenserende condensatorbatterij installeren.

Bij motoren is die cosphi afhankelijk van de belasting en de vraag is hoe die motor belast wordt? Met een constante belasting of een variërende. Dan is het moeilijk een vaste compensatie te kiezen omdat je soms overcompenseert en soms ondercompenseert.

Ondertussen zijn er steeds meer elektronische transfootjes en omvormers allerhande in gebruik waardoor de belasting van het net eerder capacitief wordt.

Waar tl lampen met klassieke ballast sterk inductief waren, zijn elektronische ballasten en ledbuizen eerder capacitief.

Misschien is het het overwegen waard of het NIET compenseren van de motorinductiviteit mogelijk eerder gunstig zou zijn voor de wijk of bedrijfstransformator. Dan dient de motor zelf als compensatie voor de capacitieve faseverschuiving .

Ik ben een notoire onzinverkoper, want wat ik beweer past vaak niet in ieders kraam.

Op 13 mei 2022 10:30:04 schreef grotedikken:

De kWh meter trekt zich daar niks van aan en zal hetzelfde verbruik registreren met of zonder compensatie.

Wat particulieren betreft wel, maar uit dit topic https://www.circuitsonline.net/forum/view/158230 meen ik te verstaan dat het voor bedrijven anders ligt. De kWh-meter zal het niet registreren, maar het wordt doorgerekend.

Ik veronderstel dat er stage gelopen wordt in een bedrijf en dat er toch is over nagedacht om er een afstudeerproject van te maken?

Natuurlijk is de term energiebesparing een vrij ruim begrip.

Tuurlijk, maar bij bijvoorbeeld tl verlichting in grote kantoorgebouwen of
fabrieken was er een bijna constant verbruik gedurende 8 à 9 u.
Motoren draaien doorgaans niet zolang tenzij de aandrijfmotor van een lopende band of een pompgemaal of zo.

Omdat het compensatie van blindvermogen betreft doe je in principe helemaal geen energiebesparing.
Behalve een heel klein beetje in de kabelverliezen.

Als het bedrijf als geheel een ongustige cosphi vertoont kan er idd een toeslag gevraagd worden, maar dat heeft niks te maken met energiebesparing.

Omdat tl steeds meer vervangen wordt door ledverlichting en veel andere moderne verbruikers groot en klein ook eerder capactitef zijn en dat steeds minder inductieve verbruikers op het net zitten lijkt het me interessant om de cosphi van de betreffende stroomgroep of de ganse site in zn geheel eens te meten.
Is die capacitief, dan zou extra compensatie voor de motor overbodig zijn en zelfs ongewenst.
De resultaten van een studie kunnen soms verrassend zijn.

Ik ben een notoire onzinverkoper, want wat ik beweer past vaak niet in ieders kraam.

Op 13 mei 2022 13:25:44 schreef grotedikken:
-Omdat het compensatie van blindvermogen betreft doe je in principe helemaal geen energiebesparing.
Behalve een heel klein beetje in de kabelverliezen.

Is die capacitief, dan zou extra compensatie voor de motor overbodig zijn en zelfs ongewenst.
De resultaten van een studie kunnen soms verrassend zijn.

Toch zie je zo een condensator wel heel vaak bij een motor in elektrisch gereedschap. Zo een condensator is ook goedkoop en het is dus geen gekke oplossing om ze wat verliezen te beperken.

Dat laatste vroeg ik me in vorige topic ook af. Moeten bedrijven/ kantoor panden die juist sterk capacitief zijn ook maatregelen nemen omdat te verminderen en hoe doe je dat?

Alleen worden die condensatoren in handgereedschap gebruikt om te ontstoren, niet ter compensatie van blindvermogen. Zeker bij handgereedschap is dat zo marginaal weinig ten opzichte van de totale blindstroom op het net, dat het echt de moeite niet loont dáár een condensator voor in het apparaat te stoppen.

http://www.m-voorloop.nl --- Ik? Welnee! Ik zit nog lang niet achter de germaniums.
Frederick E. Terman

Honourable Member

Voor het geval van de beginpost zou je met drie stuks 40 µF (in ster tussen fasen en nul) of drie stuks 13,3 µF (in driehoek tussen de fasen) de blindstroom precies gecompenseerd hebben, en dat is daar onafhankelijk van de belasting.
Dat zijn flinke condensatoren - geen 'start'-condensatoren.

Die ontstoorcondensatoren zijn veel kleiner, in de orde van 0,1 µF of zo.

Ik merk dat @TS inmiddels weggerend is. ;)

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Op 13 mei 2022 18:40:23 schreef benleentje:
[...]Toch zie je zo een condensator wel heel vaak bij een motor in elektrisch gereedschap. Zo een condensator is ook goedkoop en het is dus geen gekke oplossing om ze wat verliezen te beperken.

in motoren zitten startcondensatoren en ontstoorcondensatoren, geen cosphi compenserende condensatoren.

Dat laatste vroeg ik me in vorige topic ook af. Moeten bedrijven/ kantoor panden die juist sterk capacitief zijn ook maatregelen nemen omdat te verminderen en hoe doe je dat?

Dat zou ik ook welles willen weten.

40 jaar geleden hadden kantoren en bedrijven door de tl verlichting en motoren doorgaans een inductieve blindstroom die al of niet gecompenseerd werd door een condensatorbatterij.

Tegenwoordig zou het best idd weleens andersom kunnen zijn. Had ik ook al aan gedacht.
Maar dat kan enkel een meting uitwijzen.

Als dat zo is,,dan heeft een compensatie voor de TS zn motor uiteraard geen enkele zin en is zelfs contraproductief.

Ik begrijp evenwel niet waar hij het idee van energiebesparing haalt bij cosphi compensatie. Door de blindstroom op te heffen verbruik je niet minder.

Ik ben een notoire onzinverkoper, want wat ik beweer past vaak niet in ieders kraam.
mvdk

Golden Member

Door de blindstroom op te heffen verbruik je niet minder.

Nou...
Blindstroom veroorzaakt (een beetje) warmte.
Warmte is watts energie.
Ik blijf van mening dat je het beste (gemiddeld, die cos phi kan veranderen) bij de motor kan compenseren. Dan kun je bij aanleg besparen op kabeldikte.

@mvdk ja dat begrijp ik dat kan zeker bij grote motoren zinvol zijn. Zijn toch beste dure kabels zeker als ze te dik zijn.
Maar voor motoren onder de 3kW zoals in dit topic zijn het gewoon standaard kabels van 1,5mm2 of 2,5mm2.

Op 13 mei 2022 19:25:36 schreef grotedikken:
[...]in motoren zitten startcondensatoren en ontstoorcondensatoren, geen cosphi compenserende condensatoren. [...]

Ja dat was een vergissing. Toch zie je heel soms wel een cos phi condensator op een motor. Ben het denk 1 of 2 keer tegen gekomen.

Die ontstoorcondensatoren zijn veel kleiner, in de orde van 0,1 µF of zo.

Toch soms ook wel tot 1,5µF heb ik ze gezien.

Op 13 mei 2022 19:25:36 schreef grotedikken:

Ik begrijp evenwel niet waar hij het idee van energiebesparing haalt bij cosphi compensatie. Door de blindstroom op te heffen verbruik je niet minder.

Hier heb je alvast een punt, vandaar dat ik schreef dat energie besparen een ruim begrip is.

Door aan compensatie te doen stijgt de cos phi maar tegelijkertijd zakt de stroom terwijl het opgenomen vermogen van de motor hetzelfde blijft.

P = U x I x cos phi

De P van de motor gaat niet veranderen door aan compensatie te doen.

Natuurlijk hoe meer stroom door de leidingen hoe dikker deze moeten zijn... vanuit het perspectief van de leverancier gezien is de keuze snel gemaakt. Het gaat niet over 1 bedrijf die ze van stroom moeten voorzien

Laat ons het besparen op de energiefactuur noemen als het niet doorgerekend wordt aan bedrijven.

Frederick E. Terman

Honourable Member

Op 13 mei 2022 20:39:09 schreef mvdk:
Ik blijf van mening dat je het beste (gemiddeld, die cos phi kan veranderen) bij de motor kan compenseren.

De COS phi varieert hier (en meestal) doordat de belasting (het van de motor gevraagde) vermogen varieert. Daardoor varieert de 'reële' stroom. De blindstroom (de 'imaginaire' stroom) blijft praktisch constant, kijk maar in zijn spreadsheet. Het is die constante blindstroom die je compenseert, en dat kan dus met vaste condensatoren. De variabele reële stroom verandert daar niets aan.
(Trouwens, al zóu de compensatie niet volledig zijn: een sterke reductie van de blindstroom in de toevoer is al een grote vooruitgang.)

Daarom heb ik ook een hekel aan die malle COS phi-aanbidding. Neem je weinig vermogen af, dan daalt de COS phi. Paniek! Terwijl de blindstroom daarbij gewoon hetzelfde blijft.

--
In het voorbeeld is de blindstroom best hoog, zodat de stroom in de toevoerdraden ruim anderhalf keer zo hoog is als wat nodig is. De verliezen (over het hele traject!) zijn dus ruim dubbel zo hoog als zou kunnen. Het is dus helemaal niet gek daar eens naar te kijken.

En als de conclusie is dat compensatie geen zin heeft, wel, dan is dát de uitkomst van de les. Hoe dan ook is het leerzaam.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Overigens, door de belasting door de compressor neemt naarmate de druk toeneemt ook de stroomafname toe. Je ziet de cosphi dan ook langzaam stijgen naarmate de stroom toeneemt. Het blindvermogen blijft de ganse tijd constant! vlak voor de motor uitgaat zit de cosphi aan 0,75. de motor wordt dus zeker niet overbelast, heeft een rustig leventje.

maar met een blindvermogen van 2kW kan een statische cosphi verbetering je tientallen watts verlies voorkomen. Nu is dat relatief gezien niet zoveel, maar in het geval van het milieu : alle beetjes helpen.

Toeternietoe

Dubbelgeïsoleerd

Mooie zin @kris:
De stroomafname neemt toe.
Zou een zin van een politicus kunnen zijn.

Blindstroomcompensatie is goed om mileutechnische redenen. Lagere stroom, minder verliezen.
Heeft met een klein motortje economisch niet veel zin.
Maar met een klein motortje kun je natuurlijk veel makkelijker meten en conclusies trekken.

Daarna met grote motoren kijken of je het 1 op 1 op kunt schalen.
Misschien is het dan beter om in elke (grotere) motor een paar condensatoren te plaatsen ipv een frekwentieregelaar.
Mooi onderzoeksprojectje.

Daar waar een schakeling rookt, vloeit de meeste stroom (1e hoofdwet van Toeternietoe)

Op 13 mei 2022 19:25:36 schreef grotedikken:
Dat zou ik ook welles willen weten.

40 jaar geleden hadden kantoren en bedrijven door de tl verlichting en motoren doorgaans een inductieve blindstroom die al of niet gecompenseerd werd door een condensatorbatterij.

Een jaar of 13 terug of zo heb ik hier in het plaatselijke theater de cos-phi correctie inrichting van binnen mogen zien. Wij moesten op het dak van de toneeltoren zijn voor de lokale omroep, toevallig waren de techniekers daar nogal in een jolige bui en trokken elke apparaatkast open op ons verzoek :)
Die cos-phi inrichting was een gigantische 3-fase spoel én condensatorbatterij die actief bestuurd werd door ja, geen idee ;) het was in ieder geval geen passief onderdeel en het formaat was buitengewoon indrukwekkend (zeker als je bedenkt dat de hele kast op 24 meter boven de podiumvloer of zo hangt).

http://www.m-voorloop.nl --- Ik? Welnee! Ik zit nog lang niet achter de germaniums.

Op 13 mei 2022 22:04:07 schreef kris van damme:
Overigens, door de belasting door de compressor neemt naarmate de druk

maar met een blindvermogen van 2kW kan een statische cosphi verbetering je tientallen watts verlies voorkomen. Nu is dat relatief gezien niet zoveel, maar in het geval van het milieu : alle beetjes helpen.

Ik kan me niet voorstellen dat een verbruiker van 2000W tientallen watts verlies in de bekabeling veroorzaakt. Lijkt wat overdreven.

Als er geen redelijke argumenten meer zijn om iets te verantwoorden dan sleurt men het milieu er maar bij.
Het begint op religie te gelijken.

"Jullie zondig gedrag heeft de klimaatgodin boos gemaakt en ze zal de wereld vernietigen. Enkel door naar mij te luisteren en offers te brengen zul je gered worden." Precies 2000j geleden liep er iemand met dezelfde boodschap rond en de de aarde draait nog steeds.

Ik vrees dat de klimaatgodin niet tevreden zal zijn met enkel 'peanuts and paperclips.'

Alles hangt af van de afmetingen natuurlijk. Als het een gigantische motor van een MW van een gemaal betreft kan plaatselijke compensatie zinvol zijn.

Voor de andere gevallen leek het me zinvol om de cosphi van de ganse installatie eens te meten.
Vroeger was die doorgaans inductief, maar mogelijk is dat vandaag net andersom.
Als dat zo zou zijn is een motor eigenlijk zelf al een compensatie en moet dus niet gecompenseerd worden.

Verstandig met energie omspringen is iets anders dan je hoofd op hol laten brengen door onheilsprofeten.
Ik heb thuis nog nooit overwogen een dikkere draad aan mijn bureaulamp te zetten omdat ik dan 0.1W kan besparen.

Ik ben een notoire onzinverkoper, want wat ik beweer past vaak niet in ieders kraam.

Op 14 mei 2022 09:42:26 schreef grotedikken:
Voor de andere gevallen leek het me zinvol om de cosphi van de ganse installatie eens te meten.
Vroeger was die doorgaans inductief, maar mogelijk is dat vandaag net andersom.

Je kan blijven vasthouden aan de ouderwetse opvatting dat "cos phi" alles beschrijft over de power-factor van een belasting. Dat is niet meer zo.

Als de bron nog steeds een perfecte sinus zou zijn en een belasting een derde harmonische bevat, dan verslechtert dat de power factor.

Als de bron een afgeplatte sinus is geworden, dan verslechtert een perfecte-sinus-belasting de power-factor.

Voor de beste powerfactor moet je belasting-stroom evenredig zijn aan de voedings-spanning.

Echter... Stel dat als ik 1kWh aan energie afneem, dat er dan 5% daarvan als verliezen in het net blijven steken. Stel dat je powerfactor 0.95 is, dan kan je door die powerfactor helemaal naar 1.00 te krijgen totaal 5% van 5% = 0.25% aan energie besparen. Als het je maar lukt om de powerfactor van 0.95 naar 0.975 te krijgen hebben we het 0.125% aan besparing! Compleet verwaarloosbaar!

Ga je kijken naar een efficientere motor die geen 93% efficientie maar 94% heeft... dat scheelt zomaar een procent! Ga je kijken naar bijvoorbeeld het recupereren van de verliezen die je elders als warmte kan gebruiken, kan je zomaar 20-60% van je energierekening schelen!

Echt, voor "goed voor het millieu" hoef je echt niet op power factors te concentreren....

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Klopt wat je zegt, maar niet harmonische vervorming is een ander fenomeen. Het onderwerp ging over cosphi compensatie met als vermeend gevolg daarvan energiebesparing.

Ik probeerde enkel aan te tonen dat de energiebesparing die je daarmee verwezenlijkt marginaal tot onbestaande is.

Ik vroeg me tevens af of in een tegenwoordige installatie, waar natuurlijk ook andere verbruikers op het net staan de cosphi al niet verschoven is naar het capacitieve. In dat geval zou het compenseren van individuele inductieve lasten niet eens zinvol zijn.

Tenzij het over een enorme motor zou gaan met eigen voeding en bekabeling.

Je zou ook kunnen argumenteren dat steeds minder motoren direct op het net staan en door omvormers en dergelijke aangedreven worden.
Het is maar zeer de vraag of dergelijke motoren nog als een inductieve last kunnen gezien worden.

Ik ben een notoire onzinverkoper, want wat ik beweer past vaak niet in ieders kraam.
GJ_

Moderator

Op 14 mei 2022 10:51:22 schreef grotedikken:
Je zou ook kunnen argumenteren dat steeds minder motoren direct op het net staan en door omvormers en dergelijke aangedreven worden.
Het is maar zeer de vraag of dergelijke motoren nog als een inductieve last kunnen gezien worden.

Lijkt me niet. Direct aan het net zitten alleen een gelijkrichter en een paar condensatoren. Aan de netkant merk je dus niks van het inductieve van de motor.
En inderdaad: meer motoren hangen aan frequentieregelaars. De zuinigste kunnen niet eens zonder.
De gewone kleine motoren halen nu al gemakkelijk 90% rendement zonder regelaar. De grote (315kW) halen gemakkelijk 97%, terwijl de recordhouder ruim 99% rendement haalt. Dat is wel een extreem grote motor van 44MW. Bij de test bleek dat hij 0,25% beter was dan in de aanbieding, hetgeen de nieuwe eigenaar ruim een half miljoen dollar extra bespaart.

Op 14 mei 2022 09:42:26 schreef grotedikken:
[...]

Ik kan me niet voorstellen dat een verbruiker van 2000W tientallen watts verlies in de bekabeling veroorzaakt. Lijkt wat overdreven.

Het was dan ook een schatting, maar als je van de centrale tot thuis 1% verliest dan is dat al 20 watt.. en aangezien het om 2 kWatt aan constant blindvermogen gaat, wat is er dan verkeerd aan om die weg te compenseren?

P = U x I x √3 x cos phi
P = 2kW
cos phi = 0,8
I = 3.6A

Zeg kabel weerstand is 0,2Ω per ader.
Komt overeen met ca 20 meter 1,5mm2 of 30 meter 2,5mm2. Dus vrij reële lengtes
Verlies in 1 ader is 2.6W
Totale verlies = ca 7,5W

P = U x I x √3 x cos phi
P = 2kW
cos phi = 1
I = 2.89A

Verlies in ader is 1.66W en totaal is 4,97W

Winst 2,5W Als de motor nominaal belast word Het is inderdaad minder dan ik dacht.
Als zo een condensator zeg 20 euro kost heb je die na ca 2 jaar terugverdient. Als de motor continu draait.