Как влияе намаляването на възбудата на синхронния двигател върху неговото потребление на ток

Ефекти на намаляването на възбудата върху потреблението на ток в синхронните мотори

Намаляването на възбудата на синхронния мотор има значителни ефекти върху неговото потребление на ток, като основно влияе върху няколко ключови аспекта:

1. Промени в тока на якора

Токът на якора (т.е. статорен ток) на синхронния мотор се състои от две компоненти: активен ток и реактивен ток. Тези два фактора определят общия ток на якора.

• Активен ток: Свързан с механичната мощност на мотора, обикновено определена от товара.

• Реактивен ток: Използван за установяване на магнитното поле, тесно свързан с възбудителния ток.

Когато възбудителният ток е намален, силата на магнитното поле на мотора се ослабява, водейки до следните промени:

Увеличение на реактивния ток: За да се поддържа същият коефициент на мощност, моторът трябва да извлече повече реактивен ток от мрежата, за да компенсира по-слабото магнитно поле. Това води до увеличение на общия ток на якора.

Дисбаланс на тока: Ако възбудата е твърде ниска, моторът може да влезе в състояние на недостиг на възбуда, където не само извлича активна мощност, но и изисква голяма количество реактивна мощност от мрежата. Това може да доведе до дисбаланс на тока, колебания на напрежението или нестабилност.

2. Промени в коефициента на мощност

Коефициентът на мощност на синхронния мотор е важен показател за неговата ефективност. Коефициентът на мощност може да бъде класифициран в два състояния:

Предварителен коефициент на мощност (състояние на прекомерна възбуда): Когато възбудителният ток е висок, моторът генерира излишъчен магнитен поток, причинявайки му да доставя реактивна мощност обратно в мрежата, резултиращо в предварителен коефициент на мощност.

Закъснял коефициент на мощност (състояние на недостиг на възбуда): Когато възбудителният ток е намален, моторът не може да генерира достатъчен магнитен поток и трябва да извлече реактивна мощност от мрежата, резултиращо в закъснял коефициент на мощност.

Следователно, намаляването на възбудителния ток влошава коефициента на мощност (правейки го по-закъснял), водейки до по-голям спорадичен ток и увеличено общо потребление на ток.

3. Промени в електромагнитния момент

Електромагнитният момент на синхронния мотор е свързан както с възбудителния ток, така и с тока на якора. По-конкретно, електромагнитният момент T може да бъде изразен като:

където:

T е електромагнитният момент, k е константа, ϕ е магнитният поток в въздушната преграда (пропорционален на възбудителния ток), Ia е токът на якора.

Когато възбудителният ток е намален, магнитният поток ϕ във въздушната преграда намалява, водейки до намаление на електромагнитния момент. За да се поддържа същият товарен момент, моторът трябва да увеличи тока на якора, за да компенсира тази загуба. Следователно, намаляването на възбудителния ток води до увеличение на тока на якора, което увеличава общото потребление на ток.

4. Проблеми със стабилност

Ако възбудителният ток е намален прекомерно, моторът може да влезе в състояние на недостиг на възбуда, потенциално довеждащо до загуба на синхронизация. В това състояние, моторът не може да поддържа синхронизация с мрежата, което може да доведе до сериозни електрически и механични повреди. Освен това, стабилността и динамичната реакция на мотора ще се влошат в състояние на недостиг на възбуда.

5. Влияние върху регулирането на напрежението

Синхронните мотори могат да регулират напрежението на мрежата чрез коригиране на възбудителния ток. Ако възбудителният ток е намален, способността на мотора да поддържа напрежението на мрежата също намалява, потенциално довеждайки до падане на напрежението на мрежата, особено при тежки товари.

Резюме

Намаляването на възбудителния ток на синхронния мотор влияе върху неговото потребление на ток по следните основни начини:

• Увеличение на тока на якора: Поради необходимостта да се извлече повече реактивен ток от мрежата, за да се компенсира ослабеното магнитно поле, общият ток на якора се увеличава.

• Влошаване на коефициента на мощност: Намаляването на възбудителния ток влошава коефициента на мощност (правейки го по-закъснял), което увеличава изискванията за реактивен ток.

• Намаление на електромагнитния момент: За да се поддържа същият товарен момент, моторът трябва да увеличи тока на якора, което води до увеличено потребление на ток.

• Намаление на стабилността и способността за регулиране на напрежението: Недостатъчната възбуда може да доведе до загуба на синхронизация или нестабилност на напрежението.

Следователно, в практически приложения, е важно да се коригира възбудителният ток в съответствие с изискванията на товара, за да се осигури ефективна и стабилна работа на мотора.