Le facteur de puissance du moteur à induction - de quoi il dépend et comment il change

Sur la plaque signalétique (plaque signalétique) de chaque moteur à induction, en plus d'autres paramètres de fonctionnement, son paramètre est indiqué comme cosinus phi — cosfi… Le cosinus phi est également appelé facteur de puissance du moteur à induction.

Pourquoi ce paramètre est-il appelé cos phi et comment est-il lié à la puissance ? Tout est assez simple: phi est la différence de phase entre le courant et la tension, et si vous tracez le graphique de la puissance active, réactive et totale qui se produit lors du fonctionnement d'un moteur à induction (transformateur, four à induction, etc.), il s'avère que le rapport de la puissance active à la pleine puissance - c'est le cosinus phi - Cosphi, ou en d'autres termes - le facteur de puissance.

À la tension d'alimentation nominale et à la charge nominale de l'arbre d'un moteur à induction, le cosinus phi ou facteur de puissance sera simplement égal à sa valeur de plaque signalétique.

Par exemple, pour le moteur AIR71A2U2, le facteur de puissance sera de 0,8 avec une charge sur l'arbre de 0,75 kW.Mais le rendement de ce moteur est de 79%, donc la puissance active consommée par le moteur à la charge nominale de l'arbre sera supérieure à 0,75 kW, soit 0,75 / Rendement = 0,75 / 0,79 = 0,95 kW.

Néanmoins, à charge nominale sur l'arbre, le paramètre de puissance ou Cosphi est lié précisément à l'énergie consommée par le réseau. Cela signifie que la puissance totale de ce moteur sera égale à S = 0,95 / Cosfi = 1,187 (KVA). Où P = 0,95 est la puissance active consommée par le moteur.

Dans ce cas, le facteur de puissance ou Cosphi est lié à la charge de l'arbre du moteur, car avec une puissance mécanique différente de l'arbre, la composante active du courant du stator sera également différente. Ainsi, en mode ralenti, c'est-à-dire lorsque rien n'est connecté à l'arbre, le facteur de puissance du moteur ne dépassera généralement pas 0,2.

Si la charge de l'arbre commence à augmenter, la composante active du courant du stator augmentera également, donc le facteur de puissance augmentera et, à une charge proche de la valeur nominale, il sera d'environ 0,8 - 0,9.

Si maintenant la charge continue d'augmenter, c'est-à-dire de charger l'arbre au-dessus de la valeur nominale, le rotor ralentira, augmentera glisser m, la résistance inductive du rotor commencera à contribuer et le facteur de puissance commencera à diminuer.

Si le moteur tourne au ralenti pendant une certaine partie du temps de fonctionnement, vous pouvez recourir à la réduction de la tension appliquée, par exemple en passant d'un triangle à une étoile, puis la tension de phase des enroulements diminuera d'une racine de 3 fois , la composante inductive du rotor de ralenti diminuera et la composante active dans les enroulements du stator augmentera légèrement. Ainsi, le facteur de puissance augmentera légèrement.

En principe, les systèmes entraînés par courant alternatif, tels que les moteurs asynchrones, ont toujours, en plus des composants actifs, inductifs et capacitifs, par conséquent, chaque demi-cycle, une certaine partie de l'énergie est renvoyée au réseau, ce que l'on appelle puissance réactive Q. 

Ce fait crée des problèmes pour les fournisseurs d'électricité : le générateur est obligé de fournir la pleine puissance S au réseau, qui revient au générateur, mais les fils ont encore besoin d'une section appropriée pour cette pleine puissance, et bien sûr il y a un échauffement parasite de les fils du courant réactif circulant dans les deux sens... Il s'avère que le générateur est tenu de délivrer la pleine puissance, dont une partie est fondamentalement inutile.

Sous une forme purement active, le générateur de la centrale pourrait fournir beaucoup plus d'électricité à l'utilisateur et pour cela il faut que le facteur de puissance soit proche de l'unité, c'est-à-dire comme dans une charge purement active où Cosphi = 1.

Pour assurer ces conditions, certaines grandes entreprises installent unités de compensation de puissance réactive, c'est-à-dire des systèmes de bobines et de condensateurs qui sont automatiquement connectés en parallèle avec des moteurs asynchrones lorsque leur facteur de puissance diminue.

Il s'avère que l'énergie réactive circule entre le moteur asynchrone et l'installation considérée, et non entre le moteur asynchrone et le générateur de la centrale électrique. Ainsi, le facteur de puissance des moteurs asynchrones est ramené à près de 1.