Wat is veldverzwakking en wat is het effect ervan op een asynchrone motor?

Veldzwakking verwijst naar het proces van het aanpassen van de magnetische veldsterkte van een motor tijdens de bedrijfsvoering om de prestaties ervan te wijzigen. Bij gelijkstroommotoren wordt veldzwakking meestal bereikt door de opwekstroom te verlagen. Bij wisselstroommotoren, in het bijzonder asynchrone motoren en permanente magneet synchrone motoren, kan veldzwakking worden bereikt door de frequentie van de voeding te veranderen of de uitvoer van de inverter te regelen.

Effecten van Veldzwakking op Asynchrone Motoren

Bij asynchrone motoren wordt veldzwakkingstechnologie voornamelijk gebruikt om het snelheidsbereik van de motor te vergroten, vooral bij hoge snelheden. De volgende zijn de belangrijkste effecten van veldzwakking op asynchrone motoren:

1. Verhoogd Snelheidsbereik

Hoogsnelheidsbedrijf: Bij hoge snelheden neemt de tegenelektromotorkracht (Back EMF) van een asynchrone motor toe, wat leidt tot een vermindering van het actieve component van de statorstroom en daardoor beperking van het uitvoertorque van de motor. Door veldzwakking toe te passen, kan de magnetische veldsterkte worden verlaagd, waardoor de Back EMF afneemt en de motor op hogere snelheden kan werken, waardoor het snelheidsbereik wordt uitgebreid.

Constante Vermogenssnelheidsregeling: In bepaalde toepassingen moet de motor over een breed snelheidsbereik een constant uitvoervermogen behouden. Veldzwakking stelt de motor in staat om bij hoge snelheden een constant vermogen uit te brengen, waarmee constante vermogenssnelheidsregeling wordt bereikt.

2. Verminderd Torque

Torquereductie: Veldzwakking vermindert de magnetische veldsterkte, wat op zijn beurt het torque vermindert. Hoewel de motor hogere snelheden kan handhaven, zal het torque overeenkomstig afnemen. Daarom is veldzwakking geschikt voor hoogsnelheidsbewerkingen waarbij geen hoog torque vereist is.

3. Verbeterde Dynamische Prestaties

Dynamische Reactie: Veldzwakking kan de dynamische reactie van de motor verbeteren. Bij hoge snelheden stelt veldzwakking de motor in staat sneller te reageren op belastingsveranderingen, waardoor de dynamische prestaties van het systeem worden verbeterd.

Stabiliteit: Door de mate van veldzwakking goed te regelen, kunnen de stabiliteit en de storende invloed van de motor worden verbeterd.

4. Efficiëntie en Verliezen

Efficiëntie: Veldzwakking kan de efficiëntie van de motor beïnvloeden. Bij hoge snelheden kan de efficiëntie afnemen als gevolg van de vermindering van het torque. Echter, door de veldzwakkingsregelstrategie te optimaliseren, kan de efficiëntie tot op zekere hoogte behouden blijven.

Verliezen: Veldzwakking kan zowel ijzer- als koperverliezen in de motor doen toenemen. IJzerverliezen nemen toe als gevolg van veranderingen in de magnetische veldsterkte, wat leidt tot verhoogde hysterese- en wentelstroomverliezen. Koperverliezen nemen toe als gevolg van veranderingen in de stroom, wat leidt tot verhoogde weerstandsverliezen.

Methoden om Veldzwakking te Bereiken

Bij asynchrone motoren kan veldzwakking worden bereikt door de volgende methoden:

Wijziging van de Voedingfrequentie: Door gebruik te maken van een variabele frequentieregelaar (VFD) om de frequentie van de voeding te wijzigen, kan de motor op verschillende snelheden werken. Bij hoge snelheden kan de voedingfrequentie op gepaste wijze worden verlaagd om veldzwakking te bereiken.

Regeling van de Inverteruitvoer: Door de uitvoerspanning en frequentie van de inverter te regelen, kan de magnetische veldsterkte van de motor worden aangepast. Moderne inverters hebben vaak geavanceerde regelalgoritmen die de mate van veldzwakking nauwkeurig kunnen regelen.

Opwekregeling: In sommige speciaal ontworpen asynchrone motoren kan de magnetische veldsterkte worden geregeld met behulp van een opwekwinding om veldzwakking te bereiken.

Samenvatting

Veldzwakkingstechnologie in asynchrone motoren wordt voornamelijk gebruikt om het snelheidsbereik te vergroten, vooral bij hoge snelheden. Door veldzwakking toe te passen, kan de Back EMF worden verlaagd, waardoor de motor op hogere snelheden kan werken, hoewel dit ten koste gaat van het verminderde torque. Veldzwakking kan ook de dynamische prestaties en stabiliteit van de motor verbeteren, maar het kan de efficiëntie beïnvloeden en verliezen doen toenemen in bepaalde situaties.