Com va afectar la disminució de l'excitació d'un motor síncron a la seva absorció de corrent

Efectes de la reducció de l'excitació en el consum d'electricitat en motors síncrons

La reducció de l'excitació d'un motor síncron té efectes significatius en el seu consum d'electricitat, impactant principalment diversos aspectes clau:

1. Canvis en la corrent de l'armadura

La corrent de l'armadura (és a dir, la corrent del estator) d'un motor síncron consta de dos components: la corrent activa i la corrent reactiva. Aquests determinen conjuntament la corrent total de l'armadura.

• Corrent activa: Relacionada amb la potència mecànica de sortida del motor, típicament determinada per la càrrega.

• Corrent reactiva: Utilitzada per establir el camp magnètic, està molt relacionada amb la corrent d'excitació.

Quan la corrent d'excitació es redueix, la fortalesa del camp magnètic del motor s'afebleix, provocant els següents canvis:

Augment de la corrent reactiva: Per mantenir el mateix factor de potència, el motor necessita treure més corrent reactiva de la xarxa per compensar el camp magnètic més feble. Això resulta en un augment de la corrent total de l'armadura.

Desequilibri de la corrent: Si l'excitació és massa baixa, el motor pot entrar en un estat subexcitat on no només treu potència activa sinó que també necessita una gran quantitat de potència reactiva de la xarxa. Això pot portar a un desequilibri de la corrent, fluctuacions de tensió o inestabilitat.

2. Canvis en el factor de potència

El factor de potència d'un motor síncron és un indicador crucial de la seva eficiència. El factor de potència es pot categoritzar en dos estats:

Factor de potència avançat (estat sobreexcitat): Quan la corrent d'excitació és alta, el motor genera un excés de flux magnètic, fent que aporti potència reactiva de volta a la xarxa, resultant en un factor de potència avançat.

Factor de potència retardat (estat subexcitat): Quan la corrent d'excitació es redueix, el motor no pot generar suficient flux magnètic i ha de treure potència reactiva de la xarxa, resultant en un factor de potència retardat.

Per tant, reduir la corrent d'excitació agrava el factor de potència del motor (fent-lo més retardat), conduint a una major demanda de corrent reactiva i un augment del consum total de corrent.

3. Canvis en el torque electromagnètic

El torque electromagnètic d'un motor síncron està relacionat tant amb la corrent d'excitació com amb la corrent de l'armadura. Específicament, el torque electromagnètic T es pot expressar com:

on:

T és el torque electromagnètic, k és una constant, ϕ és el flux magnètic a la fenda d'aire (proporcional a la corrent d'excitació), Ia és la corrent de l'armadura.

Quan la corrent d'excitació es redueix, el flux magnètic a la fenda d'aire ϕ disminueix, provocant una reducció del torque electromagnètic. Per mantenir el mateix torque de càrrega, el motor ha de incrementar la corrent de l'armadura per compensar aquesta pèrdua. Per tant, reduir la corrent d'excitació porta a un increment de la corrent de l'armadura, augmentant així el consum total de corrent.

4. Problemes de stabilitat

Si la corrent d'excitació es redueix massa, el motor pot entrar en un estat subexcitat, potencialment portant a una pèrdua de sincronisme. En aquesta condició, el motor no pot mantenir la sincronització amb la xarxa, el que pot causar greus fallades elèctriques i mecàniques. A més, la stabilitat i la resposta dinàmica del motor es deterioraran en un estat subexcitat.

5. Impacte en la regulació de tensió

Els motors síncrons poden regular la tensió de la xarxa ajustant la corrent d'excitació. Si la corrent d'excitació es redueix, la capacitat del motor per suportar la tensió de la xarxa també disminueix, podent portar a una caiguda de la tensió de la xarxa, especialment en condicions de càrrega pesada.

Resum

Reduir la corrent d'excitació d'un motor síncron afecta el seu consum d'electricitat de les següents maneres principals:

• Augment de la corrent de l'armadura: Degut a la necessitat de treure més corrent reactiva de la xarxa per compensar el camp magnètic més feble, la corrent total de l'armadura augmenta.

• Deteriorament del factor de potència: Reduir la corrent d'excitació agrava el factor de potència (fent-lo més retardat), incrementant encara més la demanda de corrent reactiva.

• Reducció del torque electromagnètic: Per mantenir el mateix torque de càrrega, el motor ha de incrementar la corrent de l'armadura, portant a un augment del consum de corrent.

• Disminució de la stabilitat i la capacitat de regulació de tensió: Una excitació insuficient pot portar a una pèrdua de sincronisme o inestabilitat de tensió.

Per tant, en les aplicacions pràctiques, és important ajustar la corrent d'excitació adequadament basant-se en les exigències de càrrega per assegurar una operació eficient i estable del motor.