Mikä on kentän heikennys ja mikä on sen vaikutus induktiomotoriin?
Kenttäheikennys viittaa prosessiin, jossa moottorin magneettikentän voimakkuutta säädellään toiminnassa muuttaakseen sen suorituskykyä. DC-moottoreissa kenttäheikennys saavutetaan yleensä vähentämällä viritysvirtaa. AC-moottoreissa, erityisesti induktiomoottoreissa ja pysyvän magnetin synkronimoottoreissa, kenttäheikennys voidaan toteuttaa muuttamalla sähköntarjonnan taajuutta tai ohjaamalla inverterin ulostuloa.
Kenttäheikennyksen vaikutukset induktiomoottoreihin
Induktiomoottoreissa kenttäheikennysteknologiaa käytetään pääasiassa laajentaaksemme moottorin nopeusalueen, erityisesti korkeilla nopeuksilla. Seuraavat ovat kenttäheikennyksen tärkeimpiä vaikutuksia induktiomoottoreihin:
1. Nopeusalueen laajentaminen
Korkeanopeinen toiminta: Korkeilla nopeuksilla induktiomoottorin vastavirta (Back EMF) kasvaa, mikä johtaa statorivirtan tehokomponentin vähenemiseen ja siten moottorin ulostulovoiman rajoittumiseen. Kenttäheikennyksen avulla magneettikentän voimakkuutta voidaan vähentää, mikä pienentää Back EMF:n ja mahdollistaa moottorin toiminnan korkeammilla nopeuksilla, laajentamalla siten nopeusalueen rajoja.
Vakiovirtauksen nopeudenohjaus: Joissakin sovelluksissa moottorin on ylläpidettävä vakio ulostulovirtaus laajalla nopeusalueella. Kenttäheikennys mahdollistaa moottorin vakiovirtauksen ylläpitämisen korkeilla nopeuksilla, saavutettaessa vakiovirtauksen nopeudenohjaus.
2. Voiman vähentäminen
Voiman vähentyminen: Kenttäheikennys vähentää magneettikentän voimakkuutta, mikä puolestaan vähentää voimaa. Vaikka moottori voi ylläpitää korkeampia nopeuksia, voima vähennee vastaavasti. Siksi kenttäheikennys on sovelias korkeanopeisiin operaatioihin, joissa ei tarvita suurta voimaa.
3. Dynaamisen suorituskyvyn parantaminen
Dynaaminen reaktio: Kenttäheikennys voi parantaa moottorin dynaamista reaktiota. Korkeilla nopeuksilla kenttäheikennys antaa moottorille mahdollisuuden reagoida nopeammin kuormamuutoksiin, parantaen siten järjestelmän dynaamista suorituskykyä.
Vakaus: Kenttäheikennyksen sopivalla ohjauksella moottorin vakautta ja häiriökiinteyttä voidaan parantaa.
4. Tehokkuus ja hukkapotenssi
Tehokkuus: Kenttäheikennys voi vaikuttaa moottorin tehokkuuteen. Korkeilla nopeuksilla tehokkuus voi laskea voiman vähenemisen vuoksi. Kuitenkin kenttäheikennyksen ohjausstrategian optimoimalla voidaan ylläpitää korkeampaa tehokkuutta jossain määrin.
Hukkapotentiaali: Kenttäheikennys voi lisätä sekä teräs- että kuparihukkapotentiaalia moottorissa. Teräshukkapotentiaali kasvaa magneettikentän voimakkuuden muutosten vuoksi, mikä aiheuttaa lisääntyneitä hystereesi- ja pyörrihukkia. Kuparihukkapotentiaali kasvaa virtamuutosten vuoksi, mikä johtaa lisääntyneisiin ohutappuihin.
Menetelmät kenttäheikennyksen saavuttamiseksi
Induktiomoottoreissa kenttäheikennys voidaan saavuttaa seuraavilla menetelmillä:
Tarjonnan taajuuden muuttaminen: Muuttamalla sähköntarjonnan taajuutta variablen taajuuden ajurilla (VFD), moottori voidaan ajaa eri nopeuksilla. Korkeilla nopeuksilla tarjonnan taajuutta voidaan asianmukaisesti vähentää saavuttaakseen kenttäheikennyksen.
Inverterin ulostulon ohjaus: Inverterin ulostulovoltan ja -taajuuden ohjaamalla voidaan säätää moottorin magneettikentän voimakkuutta. Modernit inverterit usein sisältävät edistyneitä ohjausalgoritmeja, jotka voivat tarkasti ohjata kenttäheikennyksen astetta.
Viritysohjaus: Jossakin erikoisesti suunnitelluissa induktiomoottoreissa magneettikentän voimakkuutta voidaan ohjata virityskierroksen avulla saavuttaaksesi kenttäheikennyksen.
Yhteenveto
Induktiomoottoreissa kenttäheikennysteknologiaa käytetään pääasiassa laajentaaksemme moottorin nopeusalueen, erityisesti korkeilla nopeuksilla. Kenttäheikennyksen avulla Back EMF voidaan vähentää, mikä mahdollistaa moottorin toiminnan korkeammilla nopeuksilla, vaikkakin voiman kustannuksella. Kenttäheikennys voi myös parantaa moottorin dynaamista suorituskykyä ja vakautta, mutta se voi vaikuttaa tehokkuuteen ja lisätä hukkapotentiaalia tietyissä tilanteissa.
