Cos phi i.c.m frequentieregelaar

Hallo!

Het gaat om een situatie waar een elektromotor (30kW) op 20% van zijn nominale koppel belast wordt. Dit is vastgesteld door de aangesloten servoregelaar.

Ik weet dat de cos phi van een elektromotor instort als deze ver onder de nominaal belast wordt. Hoe zit dit echter als deze is aangesloten op een regelaar? Ik lees ook verhalen dat door het verlagen van de spanning dit gecompenseerd wordt.

Situatie:
koppel: 20% van 185Nm = 37Nm
Toerental: 880rpm

Puit = 37 * (880/60 * 2*PI) = 3410W

Uitgelezen uit regelaar:
I = 35A
U = 100V

Met deze informatie wil ik graag weten hoeveel energie er nu omgezet wordt in warmte:

Pin = 1.732 * 35 * 100 = 6062W

Efficiency = 3410 / 6062 = 0.56

Stel mechanisch rendement = 0.8 dan zou cos phi = 0.56/0.8 = 0.7 zijn.

Dit zou niet overeenkomen met:
http://www.energypulse.net/Images/Articles/040309/Figure-4.gif

Vragen:

1) Klopt de berekening omtrent cos phi, zo ja waarom is dit dan nog wel zoveel hoger als in de grafiek?

2) Mag ik dan dus stellen dat: 6062 - 3410 = 2652W aan warmte verlies is?

Wat voor type is de elektromotor? Die curve is waarschijnlijk voor een standaard kortsluitanker inductie motor. Permanent magneet motoren hebben bijvoorbeeld een veel constantere cosinus phi.

Je hebt de waardes uitgelezen uit de frequentie regelaar. Maar welke stroom heb je gemeten? En welke spanning? Frequenties regelaars van bijvoorbeeld SEW kunnen de totale uitgangsstroom meten maar ook het koppel vormende stroom etc. Nu valt er niet zoveel over te zeggen. Wel goed dat je de berekening probeert te onderbouwen!

Die 2652W verlies klopt niet, dat voelde je natuurlijk zelf ook wel aan.

In de term:
Pin = 1.732 * 35 * 100 = 6062W hoort de cos phi te zitten. Volgens mij gaat het daar mis.

Als je mechanisch rendement 0.8 is zou het electrisch vermogen: 3410W / 0.8 = 4262,5 W moeten zijn wat je motor in gaat.

De "schijnbare" cos phi is dan na oplossing:
Pin = 1.732 * 35 * 100 * cos-phi = 4262,5
=> cos-phi = 0,70

Komt op hetzelfde neer maar je kunt niet van zo'n verlies uit gaan.
Verder is er nog het verlies van je FO. Vaak kun je dat opzoeken in de documentatie.

Het voordeel van een FO is volgens mij dat je het blind vermogen (en dus ook het rendement) kunt reduceren als je geen volledige last hebt.

Wat heb je gemeten als de motor zonder FO wordt gebruikt met dezelfde 20% last? Dan zul je waarschijnlijk een hoger vermogen in de motor "verstoken".

Henri's Law 1: De wet van behoud van ellende. Law 2: Ellende komt nooit alleen.

Op 7 september 2016 20:40:28 schreef henri62:
Die 2652W verlies klopt niet, dat voelde je natuurlijk zelf ook wel aan.

In de term:
Pin = 1.732 * 35 * 100 = 6062W hoort de cos phi te zitten. Volgens mij gaat het daar mis.

Als je mechanisch rendement 0.8 is zou het electrisch vermogen: 3410W / 0.8 = 4262,5 W moeten zijn wat je motor in gaat.

De "schijnbare" cos phi is dan na oplossing:
Pin = 1.732 * 35 * 100 * cos-phi = 4262,5
=> cos-phi = 0,70

Komt op hetzelfde neer maar je kunt niet van zo'n verlies uit gaan.
Verder is er nog het verlies van je FO. Vaak kun je dat opzoeken in de documentatie.

Het voordeel van een FO is volgens mij dat je het blind vermogen (en dus ook het rendement) kunt reduceren als je geen volledige last hebt.

Wat heb je gemeten als de motor zonder FO wordt gebruikt met dezelfde 20% last? Dan zul je waarschijnlijk een hoger vermogen in de motor "verstoken".

Juist, dus het blindvermogen zorgt voor een verhoogde stroom tussen motor en drive maar zorgt niet voor warmte ontwikkeling in de motor. Daar is puur alleen het mechanische rendement verantwoordelijk voor? Hier schaar ik koperverliezen en dat soort zaken voor het gemak ook maar even bij.

Meting zonder FO is niet gedaan.

Op 7 september 2016 20:55:25 schreef VanBussum:
[...]
Meting zonder FO is niet gedaan.

Dat is jammer, dan hadden we een mooi vergelijk gehad. Maar ja 30 kW schakel je ook niet zomaar even in, op zijn minst heb je een softstarter oid nodig.

P.S. Een motor heeft meer verliezen dan alleen de lagers etc. Zie andere posten hier op het forum waar dat al meerdere keren verteld is.
Koper hysteresis-verliezen en de koelfan geven ook verliezen.

Henri's Law 1: De wet van behoud van ellende. Law 2: Ellende komt nooit alleen.

Dat de cos phi omlaag gaat komt omdat een "eigenlijk te hoge spanning" op de motor wordt aangeboden. De FO doet dat niet: die geeft in dit geval maar 100V. Ik verwacht dus geen slechte cos phi in deze situatie.

Ik zou zeggen dat je gewoon je mechanisch rendement kan uitrekenen uit: 3410W / 6062W = iets meer dan 50% (geen rekenmachine gepakt).

Maar ik betwijfel of die 6kW klopt. Het is een beetje de vraag hoe die amperes en volts in de FO gemeten worden. Als dat niet-standaard is, dan moet je ook niet-standaard het vermogen uitrekenen.

Wat is de nominale stroom van die motor? Als die 35A niet 20% van de nominale stroom is, dan betwijfel ik of je maar 20% van het nominale koppel trekt....

[Bericht gewijzigd door rew op 9 september 2016 07:19:06 (13%)]

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

Ik denk dat je een opsplitsing moet maken tussen de frequentiesturing als voedingsbron en je energieleverancier als voedingsbron.

De cos fi (eigenlijk power factor vermits het geen sinusvormig signaal is) die de frequentie sturing ziet is inderdaad slecht. De energie die gebruikt wordt om aktief mechanisch koppel te leveren is klein (owv de lage mechanische belasting) ten opzichte van de energie die gebruikt wordt om het magnetisch veld in de motor op te wekken.

De powerfactor die je energieleverancier ziet is echter +/- 0.95, dit is te verklaren omdat bij de meeste frequentiesturingen aan de ingang een passieve gelijkrichter zit. Deze gelijkrichter zal maar in geleiding gaan wanneer de ogenblikkelijke sinuswaarde van voedingsspanning groter is dan de nog aanwezige spanning op de condensator tussenkring. Immers de condensator werkt als energiebuffer die telkens aangevuld wordt door stroompulsen uit de diodes. Deze stroompulsen kunnen maar lopen indien de spanning over de diodes voorwaarts gepolariseerd is. Het gevolg hiervan is dat het produkt van spanning en stroom positief is, met andere woorden, door de gelijkrichter kan alleen actief vermogen.
Vandaar de goede powerfactor.

De vraag stelt zich vanwaar komt het reactief vermogen dat de asynchroon motor nodig heeft om zijn magnetisch veld op te bouwen. Dit reactief vermogen komt uit de tussenkring condensatoren van de frequentiesturing.

Wat van belang is dat zowel het rendement als de cosfi van de motor beide goed zijn.
Het rendement is vrij duidelijk, alle elektrische (actief) vermogen dat je niet in mechanische vermogen omzet ben je kwijt.
Een motor met een lage cos fi heeft meer reactief vermogen nodig, dit vermogen loopt als extra stroom door je IGBT's en veroorzaakt daar schakelverliezen.

GJ_

Moderator

Op 9 september 2016 07:18:09 schreef rew:
Wat is de nominale stroom van die motor? Als die 35A niet 20% van de nominale stroom is, dan betwijfel ik of je maar 20% van het nominale koppel trekt....

30kW motor, dus Inom is ongeveer 55A.