Hoe beïnvloedt het verlagen van de opwekking van een synchroon motor zijn stroomafname?

Effecten van verminderde opwekking op stroomverbruik in synchrone motoren

Het verminderen van de opwekking van een synchrone motor heeft aanzienlijke effecten op het stroomverbruik, met name op verschillende belangrijke aspecten:

1. Veranderingen in de armatuurstroom

De armatuurstroom (d.w.z. rotorstroom) van een synchrone motor bestaat uit twee componenten: actieve stroom en reactieve stroom. Samen bepalen deze de totale armatuurstroom.

• Actieve Stroom: Gerelateerd aan het mechanische vermogen van de motor, meestal bepaald door de belasting.

• Reactieve Stroom: Gebruikt om het magnetisch veld te creëren, nauw gerelateerd aan de opwekkingsstroom.

Wanneer de opwekkingsstroom wordt verlaagd, verzwakt de kracht van het magnetisch veld van de motor, wat leidt tot de volgende veranderingen:

Toename van Reactieve Stroom: Om hetzelfde vermogensfactor te behouden, moet de motor meer reactieve stroom uit het net trekken om de zwakkere magnetische veld te compenseren. Dit resulteert in een toename van de totale armatuurstroom.

Stroomonevenwicht: Als de opwekking te laag is, kan de motor in een onderopgewonden staat terechtkomen waarin hij niet alleen actief vermogen trekt, maar ook een grote hoeveelheid reactief vermogen uit het net nodig heeft. Dit kan leiden tot stroomonevenwicht, spanningsschommelingen of instabiliteit.

2. Veranderingen in de vermogensfactor

De vermogensfactor van een synchrone motor is een cruciale indicator van zijn efficiëntie. De vermogensfactor kan worden ingedeeld in twee staten:

Voorgeleide Vermogensfactor (Overopgewonden Staat): Wanneer de opwekkingsstroom hoog is, genereert de motor overmatige magnetische flux, waardoor hij reactief vermogen terug naar het net levert, wat resulteert in een voorgeleide vermogensfactor.

Achtergeleide Vermogensfactor (Onderopgewonden Staat): Wanneer de opwekkingsstroom wordt verlaagd, kan de motor onvoldoende magnetische flux genereren en moet hij reactief vermogen uit het net trekken, wat resulteert in een achtergeleide vermogensfactor.

Dus, het verlagen van de opwekkingsstroom verslechtert de vermogensfactor van de motor (waardoor deze meer achtergeleid wordt), wat leidt tot een hogere vraag naar reactieve stroom en een toename van het totale stroomverbruik.

3. Veranderingen in Elektromagnetisch Koppel

Het elektromagnetisch koppel van een synchrone motor is gerelateerd aan zowel de opwekkingsstroom als de armatuurstroom. Specifiek gezegd kan het elektromagnetisch koppel T worden uitgedrukt als:

waarbij:

T het elektromagnetisch koppel is, k een constante, ϕ de magnetische flux in de luchtgaps (evenredig met de opwekkingsstroom), Ia de armatuurstroom.

Wanneer de opwekkingsstroom wordt verlaagd, neemt de magnetische flux ϕ in de luchtgaps af, wat leidt tot een afname van het elektromagnetisch koppel. Om hetzelfde belastingskoppel te handhaven, moet de motor de armatuurstroom verhogen om dit verlies te compenseren. Dus, het verlagen van de opwekkingsstroom leidt tot een toename van de armatuurstroom, waardoor het totale stroomverbruik toeneemt.

4. Stabiliteitsproblemen

Als de opwekkingsstroom te veel wordt verlaagd, kan de motor in een onderopgewonden staat terechtkomen, wat potentieel kan leiden tot een verlies van synchronisatie. In deze toestand kan de motor geen synchronisatie met het net behouden, wat ernstige elektrische en mechanische storingen kan veroorzaken. Bovendien zal de stabiliteit en dynamische respons van de motor in een onderopgewonden staat verslechteren.

5. Invloed op Spanningsregeling

Synchrone motoren kunnen de netspanning regelen door de opwekkingsstroom aan te passen. Als de opwekkingsstroom wordt verlaagd, neemt de vermogen van de motor om de netspanning te ondersteunen ook af, wat potentiële kan leiden tot een daling van de netspanning, vooral onder zware belastingsomstandigheden.

Samenvatting

Het verminderen van de opwekkingsstroom van een synchrone motor heeft de volgende primaire effecten op het stroomverbruik:

• Toename van Armatuurstroom: Door de noodzaak om meer reactieve stroom uit het net te trekken om de verzwakte magnetische veld te compenseren, neemt de totale armatuurstroom toe.

• Verslechtering van de Vermogensfactor: Het verminderen van de opwekkingsstroom verslechtert de vermogensfactor (waardoor deze meer achtergeleid wordt), wat leidt tot een grotere vraag naar reactieve stroom.

• Vermindering van Elektromagnetisch Koppel: Om hetzelfde belastingskoppel te handhaven, moet de motor de armatuurstroom verhogen, wat leidt tot een toename van het stroomverbruik.

• Daling van Stabiliteit en Spanningsregelingsvermogen: Onvoldoende opwekking kan leiden tot een verlies van synchronisatie of spanningsinstabiliteit.

Daarom is het in praktische toepassingen belangrijk om de opwekkingsstroom adequaat aan te passen op basis van belastingsvereisten om een efficiënte en stabiele motorwerking te garanderen.