Cách giảm kích thích của động cơ đồng bộ ảnh hưởng như thế nào đến lượng điện tiêu thụ của nó

Tác động của việc giảm kích thích lên tiêu thụ dòng điện trong động cơ đồng bộ

Giảm kích thích của động cơ đồng bộ có tác động đáng kể đến tiêu thụ dòng điện của nó, chủ yếu ảnh hưởng đến một số khía cạnh chính:

1. Thay đổi Dòng Điện Cấp

Dòng điện cấp (tức là dòng điện stator) của động cơ đồng bộ bao gồm hai thành phần: dòng điện có công và dòng điện phản kháng. Cùng nhau, chúng xác định tổng dòng điện cấp.

• Dòng Điện Có Công: Liên quan đến công suất cơ học đầu ra của động cơ, thường được xác định bởi tải.

• Dòng Điện Phản Kháng: Được sử dụng để tạo ra từ trường, có liên quan chặt chẽ với dòng điện kích thích.

Khi dòng điện kích thích bị giảm, cường độ từ trường của động cơ yếu đi, dẫn đến các thay đổi sau:

Tăng Dòng Điện Phản Kháng: Để duy trì cùng hệ số công suất, động cơ cần phải lấy thêm dòng điện phản kháng từ lưới điện để bù đắp cho từ trường yếu. Điều này dẫn đến tăng tổng dòng điện cấp.

Bất cân xứng Dòng Điện: Nếu kích thích quá thấp, động cơ có thể rơi vào trạng thái thiếu kích thích, nơi nó không chỉ lấy công suất có công mà còn yêu cầu một lượng lớn công suất phản kháng từ lưới điện. Điều này có thể dẫn đến bất cân xứng dòng điện, dao động điện áp hoặc mất ổn định.

2. Thay đổi Hệ Số Công Suất

Hệ số công suất của động cơ đồng bộ là chỉ số quan trọng về hiệu quả. Hệ số công suất có thể được phân loại thành hai trạng thái:

Hệ Số Công Suất Dẫn (Trạng Thái Quá Kích Thích): Khi dòng điện kích thích cao, động cơ tạo ra dư thừa từ thông, khiến nó cung cấp công suất phản kháng trở lại lưới điện, dẫn đến hệ số công suất dẫn.

Hệ Số Công Suất Trễ (Trạng Thái Thiếu Kích Thích): Khi dòng điện kích thích bị giảm, động cơ không thể tạo đủ từ thông và phải lấy công suất phản kháng từ lưới điện, dẫn đến hệ số công suất trễ.

Do đó, giảm dòng điện kích thích làm xấu đi hệ số công suất (làm nó càng trễ hơn), dẫn đến nhu cầu dòng điện phản kháng cao hơn và tăng tổng tiêu thụ dòng điện.

3. Thay đổi Mô-men Điện Từ

Mô-men điện từ của động cơ đồng bộ liên quan đến cả dòng điện kích thích và dòng điện cấp. Cụ thể, mô-men điện từ T có thể được biểu diễn như sau:

T có thể được biểu diễn bằng:

trong đó:

T là mô-men điện từ, k là hằng số, ϕ là từ thông trong khe hở (tỷ lệ với dòng điện kích thích), Ia là dòng điện cấp.

Khi dòng điện kích thích bị giảm, từ thông khe hở ϕ giảm, dẫn đến giảm mô-men điện từ. Để duy trì cùng mô-men tải, động cơ phải tăng dòng điện cấp để bù đắp cho sự mất mát này. Do đó, giảm dòng điện kích thích dẫn đến tăng dòng điện cấp, do đó tăng tổng tiêu thụ dòng điện.

4. Vấn đề về Độ Ổn Định

Nếu dòng điện kích thích bị giảm quá nhiều, động cơ có thể rơi vào trạng thái thiếu kích thích, có thể dẫn đến mất đồng bộ. Trong điều kiện này, động cơ không thể duy trì đồng bộ với lưới điện, điều này có thể gây ra sự cố điện và cơ khí nghiêm trọng. Ngoài ra, độ ổn định và phản ứng động của động cơ sẽ suy giảm trong trạng thái thiếu kích thích.

5. Tác động lên Điều Chỉnh Điện Áp

Động cơ đồng bộ có thể điều chỉnh điện áp lưới bằng cách điều chỉnh dòng điện kích thích. Nếu dòng điện kích thích bị giảm, khả năng hỗ trợ điện áp lưới của động cơ cũng giảm, có thể dẫn đến giảm điện áp lưới, đặc biệt là trong điều kiện tải nặng.

Tóm Lược

Giảm dòng điện kích thích của động cơ đồng bộ ảnh hưởng đến tiêu thụ dòng điện của nó theo các cách chính sau:

• Tăng Dòng Điện Cấp: Do cần lấy thêm dòng điện phản kháng từ lưới điện để bù đắp cho từ trường yếu, tổng dòng điện cấp tăng.

• Suy Giảm Hệ Số Công Suất: Giảm dòng điện kích thích làm xấu đi hệ số công suất (làm nó càng trễ hơn), tăng thêm nhu cầu dòng điện phản kháng.

• Giảm Mô-men Điện Từ: Để duy trì cùng mô-men tải, động cơ phải tăng dòng điện cấp, dẫn đến tăng tiêu thụ dòng điện.

• Giảm Độ Ổn Định và Khả Năng Điều Chỉnh Điện Áp: Kích thích không đủ có thể dẫn đến mất đồng bộ hoặc mất ổn định điện áp.

Do đó, trong thực tế, điều quan trọng là phải điều chỉnh dòng điện kích thích một cách phù hợp dựa trên yêu cầu tải để đảm bảo hoạt động động cơ hiệu quả và ổn định.