Què són l'angle de potència i la càrrega en el cas d'un motor síncron?

Angle de potència i càrrega en motors síncrons

L'angle de potència (Power Angle) i la càrrega en motors síncrons tenen una relació estreta. Entendre aquests conceptes ajuda a comprendre millor el principi de funcionament i el rendiment dels motors síncrons. Aquí tens una explicació detallada:

1. Angle de potència (Power Angle)

Definició

L'angle de potència (també conegut com a angle de torsió o angle elèctric, denotat com δ) és la diferència de fase entre l'eix del camp magnètic del rotor i l'eix del camp magnètic de l'estator. Representa la posició del camp magnètic del rotor respecte al camp magnètic de l'estator.

Impacte

• Transferència de potència: L'angle de potència afecta directament la potència activa absorbida pel motor síncron de la xarxa. Quan més gran sigui l'angle de potència, més potència activa absorirà el motor.

• Estabilitat: Un angle de potència excessivament gran pot fer que el motor perdi la sincronització, provocant un fenomen de "deslizament".

2. Càrrega

Definició

La càrrega es refereix a la càrrega mecànica impulsada pel motor síncron, normalment expressada en unitats de potència (quilowatts o cavalls vapor).

Relació

Relació entre l'angle de potència i la càrrega: L'angle de potència δ i la càrrega P d'un motor síncron tenen una relació no lineal, que es pot expressar amb la fórmula següent:

On:

• P és la potència activa absorbida pel motor (vatios o quilovatios).

• E és la FEM (força electromotriu) sense càrrega del motor (volts).

• V és el voltatge de la xarxa (volts).

• Xs és la reactància síncrona del motor (ohms).

• δ és l'angle de potència (radiants).

3. Representació gràfica de les característiques de l'angle de potència

Corba de característiques

• Corba de característiques: La relació entre l'angle de potència i la càrrega es pot representar amb una corba de característiques. Aquesta corba és normalment no lineal i segueix una funció sinusoidal.

• Punt de màxima potència: Quan l'angle de potència δ arriba a 90 graus (π/2 radiants), el motor absorbeix la màxima potència activa Pmax:

Punt de deslizament: Quan l'angle de potència supera els 90 graus, el motor pot perdre la sincronització, provocant una condició de "deslizament".

4. Factors d'influència

Voltatge de la xarxa

Variació del voltatge: Les variacions del voltatge de la xarxa V afecten la relació entre l'angle de potència i la càrrega. Un increment del voltatge permet al motor absorbir més potència activa.

Paràmetres del motor

Reactància síncrona: La reactància síncrona Xs és un paràmetre intern important del motor, que afecta la relació entre l'angle de potència i la càrrega. Una reactància síncrona més alta resulta en menys absorció de potència activa pel motor.

Variació de la càrrega

Increment de la càrrega: Quan la càrrega augmenta, el motor ajusta automàticament l'angle de potència per absorbir més potència activa fins a arribar a un nou punt d'equilibri.

5. Resum

• Angle de potència δ: Representa la diferència de fase entre el camp magnètic del rotor i el camp magnètic de l'estator, influint directament la potència activa absorbida pel motor.

• Càrrega P: La càrrega mecànica impulsada pel motor, que té una relació no lineal amb l'angle de potència.

• Fórmula de relació: P=（EV/Xs） sin(δ) descriu la relació entre l'angle de potència i la càrrega.

• Punt de màxima potència: Quan l'angle de potència δ arriba a 90 graus, el motor absorbeix la màxima potència activa Pmax=EV/ Xs.

• Punt de deslizament: Quan l'angle de potència supera els 90 graus, el motor pot perdre la sincronització.

Entendre aquests conceptes ajuda a dissenyar i operar millor els motors síncrons, assegurant la seva operació estable en diverses condicions.