Ökar låg spänning strömförbrukning?
Bakgrund:
I vår industri har vi huvudsäkingar på 200A och vid fikabordet diskuterades idag elförbrukning och hur nätägaren påverkar vår strömförbrukning.
Vi har vid tillfällen haft en låg inkommande spänning (375V). Våra reparatörer har ibland ringt ut ellevio och för att verifiera detta på plats och då har ellevio tydligen "lagt på eller av" några varv på transformatorn och vi har fått en stabilare spänning runt 400V.
Detta har inträffat ett par gånger, att dom fått justera.
Vi har många elmotorer och lysrörsbelysningar. Induktiva och kapacitiva laster som startar och går om vartannat.
Fråga:
En av våra reparatörer menar att vi får en högre ström när nätägaren levererar en låg spänning. Att vi får mer varmgång i motorer, han säger att vår reaktiva effekt ökar.
Stämmer detta? Ökar detta det vår energiförbrukning?
Vi har inga kondensatorbatterier
I vår industri har vi huvudsäkingar på 200A och vid fikabordet diskuterades idag elförbrukning och hur nätägaren påverkar vår strömförbrukning.
Vi har vid tillfällen haft en låg inkommande spänning (375V). Våra reparatörer har ibland ringt ut ellevio och för att verifiera detta på plats och då har ellevio tydligen "lagt på eller av" några varv på transformatorn och vi har fått en stabilare spänning runt 400V.
Detta har inträffat ett par gånger, att dom fått justera.
Vi har många elmotorer och lysrörsbelysningar. Induktiva och kapacitiva laster som startar och går om vartannat.
Fråga:
En av våra reparatörer menar att vi får en högre ström när nätägaren levererar en låg spänning. Att vi får mer varmgång i motorer, han säger att vår reaktiva effekt ökar.
Stämmer detta? Ökar detta det vår energiförbrukning?
Vi har inga kondensatorbatterier
Panor82
Hobbyelektriker
· Östergötland
· 371 inlägg
Panor82
Hobbyelektriker
- Östergötland
- 371 inlägg
Spänningen från leverantören/nätägaren får variera +/- 10% till dreras matningspunkt alltså 360/207 V till 440/253 V enligt SS-EN 50 160 för allmän distribution. Sedan kan det speciellt inom industrier förekomma ytterligare spänningsfall mellan 3-5% kanske mer beroende på omständigheterna.
Panor82
Hobbyelektriker
· Östergötland
· 371 inlägg
Panor82
Hobbyelektriker
- Östergötland
- 371 inlägg
Det ökar marginellt i motorerna men inget som direkt påverkar vid små drifter då ni endast har 200 A huvudsäkring. Däremot så är motorer oftast specade för en viss spänning variation oftast mellan 5-10%. IE3 har jag för mig är +/- 10%. Är man i närheten av dom toleransera finns risken att motorerna går varmare och i längden kan dom ta skada och eventuellt få kortare livslängder.
I princip så utför ju motorn ett mekaniskt arbete. Om vi antar att det arbetet "kostar" 1 kW i ett givet ögonblick, så måste ju motorn leverera 1 kW mekaniskt arbete, oavsett vilken drivspänning den får. Och den måste förbruka 1 kW elektrisk effekt (+ lite mer för förluster, värme etc). Sjunker spänningen 10% så måste den "arbetande" strömmen öka 10%.H Hensås skrev:
Då kommer effekter in i stil med att den ökande strömmen även skapar värme, som inte är nyttig effekt, så det behövs ännu mer ström för att motorn skall leverera 1 kW mekaniskt arbete.
Kanske det skulle löna sig att sätta in faskompensering. Om det är en industri betalar ni väl för hela den skenbara effekten. Det går säkert sänka strömmen ganska ordentligt när det är mycket motordrifter. Det låter ju som det kanske är lite större motorer också.
Ok, helt klart att strömmen ökar då spänningen sjunker vid drift av tex asynkronmotorer.
Tänker jag rätt i dessa exempel:
Om vi har en asynkronmotor, 11kW 400V, cos 0.8
Scenario 1 Hög spänning
P=u*i*cos*1.73 = 440*16*0,8*1,73=9755W
Scenario 2 Låg spänning
360V*19,58*0,8*1,73=9755W
Normal spänning
400V*16*0.8*1,73= 8857W
Borde det inte vara möjligt att motorskydd löser ut vid för låg spänning då strömmen blir högre än inställt motorskydd. Eller tänker jag galet? Det har vi problem med.
Tänker jag rätt i dessa exempel:
Om vi har en asynkronmotor, 11kW 400V, cos 0.8
Scenario 1 Hög spänning
P=u*i*cos*1.73 = 440*16*0,8*1,73=9755W
Scenario 2 Låg spänning
360V*19,58*0,8*1,73=9755W
Normal spänning
400V*16*0.8*1,73= 8857W
Borde det inte vara möjligt att motorskydd löser ut vid för låg spänning då strömmen blir högre än inställt motorskydd. Eller tänker jag galet? Det har vi problem med.
Elektrisk energi är väl spänning gånger ström gånger tiden det tar att utföra arbetet. W=U*I*t
Så för att utföra samma arbete med en lägre spänning som denna tråd handlar om måste man alltså öka tiden eller strömmen.
Jag tänker på det klassiska skolexemplet där två personer gör samma arbete och om den ena gör arbetet dubbelt så fort så blir effektutvecklingen dubbelt så hög för personen som gjorde det snabbare.
Effekten blir alltså energin delat på tiden. P=W/t
Så jag tror det är rätt. Strömmen måste då öka för att samma arbete ska utföras på samma tid som du och hempularen säger. Frågan är om det blir så eller om effekten blir lägre istället? Tillförd elektrisk energi blir till mekanisk energi. Den tillförda energin är lägre? Energi kan väl bara omvandlas eller hur det nu var.
Har aldrig tänkt på detta desto mer. Det var en bra fråga. Något man borde ha koll på men kunskaperna sviktar.
Så för att utföra samma arbete med en lägre spänning som denna tråd handlar om måste man alltså öka tiden eller strömmen.
Jag tänker på det klassiska skolexemplet där två personer gör samma arbete och om den ena gör arbetet dubbelt så fort så blir effektutvecklingen dubbelt så hög för personen som gjorde det snabbare.
Effekten blir alltså energin delat på tiden. P=W/t
Så jag tror det är rätt. Strömmen måste då öka för att samma arbete ska utföras på samma tid som du och hempularen säger. Frågan är om det blir så eller om effekten blir lägre istället? Tillförd elektrisk energi blir till mekanisk energi. Den tillförda energin är lägre? Energi kan väl bara omvandlas eller hur det nu var.
Har aldrig tänkt på detta desto mer. Det var en bra fråga. Något man borde ha koll på men kunskaperna sviktar.
Hej HensåsH Hensås skrev:
Vi tittar på data för en 11 kW 4-polig BEVI trefasmotor från sid 9 i ”Produktkatalog Elmotorer”
https://www.bevi.com/static/files/73/bevi-produktkatalog-elmotorer-sv.pdf
En starkt förenklad beräkning vad som händer.
Om du sänker spänningen till en trefasmotor som har en konstant last så ökar bland annat eftersläpningen och rotorns förluster.
Detta innebär att det asynkrona varvtalet (som för denna motor är 1470) sjunker något. Om vi sedan förutsätter att belastningen (effektuttaget på motoraxeln) är konstant (11 kW) då ökar motorströmmen för att kompensera den lägre spänningen.
För trefasmotorn gäller:
Motorns uteffekt = verkningsgraden x huvudspänningen x strömmen x 1,73 x fasförskjutningen (ström spänning)
Sätter vi in data för trefasmotorn (3SIE 160-M2A) på sid 9.
(11 000) 10 971 = 0,914 x 400 x 20,9 x 1,73 x 0,83 (som du ser så blir vänstra sidan inte exakt 11 000 utan 10 971, det beror bl.a. på avrundningar)
Om vi minskar spänningen till 375V då ökar strömmen till motorn vid samma uteffekt på motoraxeln.
Strömmen = 11 000/ (0,914 x 375 x 1,73 x 0,83) = 22,35 A.
I praktiken ökar strömmen något mer (än i denna starkt förenklade beräkning). Detta bland annat på grund av ökade förluster i motorn, som innebär att verkningsgraden (som i normalfallet är 0,914) minskar.
Även andra data som reaktiva effekten och fasförskjutning ändras. Det enklaste att ta rätt på detta är genom att sätta motorn i en provbänk och testköra vid lägre spänning.
Hej avh67fA avh67f skrev:
Jag sökte igen data för den motor du visade märkplåten på.
Titta på sidan 11 i dokumentet; “CATALOG | DECEMBER 2022 Low voltage Process performance motors 400 V 50 Hz, 460 V 60 Hz”
https://search.abb.com/library/Down...LanguageCode=en&DocumentPartId=&Action=Launch
Där ser du en figur som visar hur motorn klarar att leverera angivet vridmoment vid varierande spänning (Y axis) och frekvens (X axis).
När det gäller normkrav på motorer så klarar man sällan att flera parametrar går till ”ändlägena” samtidigt. Det ser man i figuren, där hörnen på den mörka rektangel är ”avklippta”.
Bra tänkt avh67f och Martin.A avh67f skrev:
Men effekten förblir densamma (5,5kW) om man tittar på skylten på dessa "ringa" spänningsvariationer.
Vore roligt med ett test i provbänk på mer drastiska spänningar.
Går detta mäta med vanlig direktmätare eller behöver man effektmätare?
Som ursprungsfrågan, Alltså om energiförbrukningen ökar när nätägaren sänker spänningen? Eller går det ut på ett.
Hej HensåsH Hensås skrev:
Trefasmotorn är konstruerad (optimerad) för att arbeta vid en viss nominell arbetspunkt gällande spänning, frekvens, belastning på motoraxeln etc.
Om du t.ex. ökar spänningen över denna arbetspunkt då börjar ”järnet”, som omsluts av motorlindningarna, att mättas och strömmen ökar och förlusterna ökar. Minskar du spänningen då ökar bl.a. rotorförlusterna.
Jag tolkar det så att spänningsområdet 400–415 V rimligen ligger runt dessa två begränsningar. Det skulle framgå bättre var arbetspunkten ligger om vi t.ex., hade flertalet mätdata runt denna arbetspunkt.
Om man samtidigt mäter spänningar, strömmar, effekt etc. och varierar spänningen i ett större område då kan man med erfarenhet ”ana” resultatet. Men eftersom även belastningen på motoraxeln har betydelse, så är det nog lättast och tydligast i en provbänk.
Kom ihåg, att om matningsspänningarna inte är lika stora och fasförskjutna 120 grader från varandra, då uppstår, så kallad, minusföljdsström som börjar att bromsa motorns rotation, även detta innebär ökade förluster.
Det som står på motorn är inte uppmätt för varje motor-individ, utan ett riktvärde (närmevärde) för alla motorer som är tillverkade på samma sätt. Det finns alltid viss tolerans.
Jag läste för ca 30 år sedan en utredning av professor Sune Rusk (KTH) där han hade beräknat hur snabbt rotorförlusterna ökar vid sänkt matningsspänning beräknad på dåtidens trefasmotorer, vid märklast.
Sjunker matningsspänningen under det motorn är konstruerad för, då ökar bland annat förlusterna i motorn om den lastas med en konstant last. Strömmen in till motorn ökar och det innebär ytterligare förluster i kopparlindningarna. Det innebär sammantaget att energiförbrukningen ökar. En kortsluten trefasmotor kan sägas vara ganska kräsen gällande matningsspänningen, om motorn skall arbeta med full last.
Ökande ström till motorn, innebär även ökade förluster i elnäten i industrin.
Redigerat:
