Hvad forårsager spændingsfald, når der er en stigning i belastning på elektriske maskiner som transformatorer og motorer?
Når belastningen på motorer som transformatorer og motorer øges, er spændingsfaldet (spændingsfald) normalt forårsaget af flere årsager:
Linje-resistens
Årsag
Øget strøm: Når belastningen øges, øges strømmen, der løber gennem kraftledningen.
Ohms lov: Ifølge Ohms lov (V=IR) fører en øgning i strøm til en øgning i spændingsfald. her
V er spændingsfaldet,
I står for strøm,
R er ledningens resistens
Forklaring
Fordi der findes en bestemt resistens i kraftledningen, vil det, når strømmen passerer gennem ledningen, producere et spændingsfald. Dette spændingsfald er proportionalt med strømmen og er proportionalt med ledningens resistens.
Ved øget belastning øges strømmen, hvilket resulterer i et øget spændingsfald, hvilket nedbringer spændingen ved belastningsenden.
Transformator intern resistens
Årsag
Transformator intern resistens: Transformatorerne har selv en bestemt intern resistens (herunder vindingsresistens og leckage-induktans), når belastningen øges, øges strømmen, der løber gennem transformatorerne, hvilket resulterer i et øget spændingsfald ved begge ender af transformatorerne.
Forklaring
Transformatorernes interne resistens vil forårsage et spændingsfald, især under tung belastning, vil dette spændingsfald være mere tydeligt.Når belastningen øges, skal transformatorerne overføre mere strøm, og den interne resistens i transformatorerne forårsager et spændingsfald, hvilket reducerer spændingen ved belastningsenden.
Motorstart
Årsag
Startstrøm: Motoren forbruger en stor mængde strøm i det øjeblik, den starter, hvilket kaldes startstrøm.
Startstrøm forårsager spændingsfald: Startstrømmen er meget større end strømmen, når motoren kører normalt, så spændingsfaldet er mere betydeligt i det øjeblik, hvor motoren starter.
Forklaring
Når motoren starter, har den brug for en stor startstrøm, fordi drejningsmomentet skal overkomme statisk friktion.
Denne større startstrøm skaber et større spændingsfald i kraftledninger og transformatorer, hvilket føder til, at spændingen falder.
Systemstabilitet
Årsag
Utilstrækkelig systemkapacitet: Hvis den samlede systemkapacitet ikke er tilstrækkelig til at håndtere en pludselig øgning i belastningen, vil spændingen falde.
Utilstrækkelig reguleringsevne: Hvis systemet mangler tilstrækkelig reguleringsevne til at opretholde spændingsstabilitet, vil spændingen falde, når belastningen øges.
Forklaring
I et netværkssystem, hvis den samlede kapacitet ikke er nok til at understøtte samtidig drift af alle belastninger, vil systemet ikke kunne give tilstrækkelig spænding, når belastningen øges.
Desuden, hvis reguleringsevnen i systemet er utilstrækkelig, f.eks. hvis der ikke er nok reaktiv effekt-kompensation, er reguleringsevnen begrænset, og spændingen vil falde, når belastningen øges.
Reaktiv effekt
Årsag
Øget reaktiv effekt efterspørgsel: Når belastningen øges, især induktionsmotorbelastning, øges også efterspørgslen på reaktiv effekt.
Reaktiv effekt forårsager spændingsfald: Reaktiv effekt forårsager også spændingsfald under transmission.
Forklaring
Enheder som induktionsmotorer har brug for reaktiv effekt for at etablere magnetiske felt, når de kører, hvilket fører til øget reaktiv effekt efterspørgsel i systemet.
Reaktiv effekt vil også producere spændingsfald under transmission, især i tilfælde af utilstrækkelig reaktiv effekt-kompensation i nettet, vil spændingsfaldet være mere tydeligt.
Systemdesign
Årsag
Urimeligt design: Hvis systemet ikke er designet til fuldt ud at tage højde for øget belastning, kan det føre til spændingsfald.
Ukorrekt udstyrvalg: Hvis det valgte udstyr (som transformatorer, ledninger osv.) ikke har tilstrækkelig kapacitet, vil spændingen falde, når belastningen øges.
Forklaring
Når elektriske systemer designer, skal du tage højde for de maksimale belastningsforhold, der kan forekomme, og sikre, at systemet har tilstrækkelig kapacitet og margen til at imødegå øget belastning.
Hvis udstyret ikke er korrekt valgt, f.eks. hvis ledningens tværsnit er for lille eller transformatorens kapacitet er utilstrækkelig, vil spændingsfaldet blive forårsaget, når belastningen øges.
Konklusion
Når belastningen på motorer som transformatorer og motorer øges, er spændingsfaldet hovedsagelig forårsaget af en kombination af faktorer som linje-resistens, transformator intern resistens, motorstartstrøm, utilstrækkelig systemkapacitet, øget reaktiv effekt efterspørgsel, og urimeligt systemdesign. For at reducere indflydelsen af spændingsfald, kan vi træffe foranstaltninger som at øge ledningens tværsnit, vælge transformator med passende kapacitet, rationelt designe systemet og styrke reaktiv effekt-kompensation.
