Hvad er strøm vinkel og belastning i tilfældet med en synkron motor?

Effektvinkel og belastning i synkronmotorer

Effektvinklen (Power Angle) og belastningen i synkronmotorer har en tæt sammenhæng. At forstå disse koncepter hjælper med at bedre forstå arbejdsmåden og ydeevnen af synkronmotorer. Her er en detaljeret forklaring:

1. Effektvinkel (Power Angle)

Definition

Effektvinklen (også kendt som drejningsmomentvinkel eller elektrisk vinkel, betegnet som δ) er fasenforskellen mellem rotor-magnetfeltets akse og stator-magnetfeltets akse. Den repræsenterer positionen af rotor-magnetfeltet i forhold til stator-magnetfeltet.

Indflydelse

• Effektoverførsel: Effektvinklen påvirker direkte den aktive effekt, som synkronmotoren absorberer fra nettet. Jo større effektvinklen, jo mere aktiv effekt absorberer motoren.

• Stabilitet: En for stor effektvinkel kan føre til, at motoren mister synkronisering, hvilket resulterer i et "glid" fænomen.

2. Belastning

Definition

Belastning refererer til den mekaniske belastning, der drevet af synkronmotoren, typisk udtrykt i effektenheder (kilowatt eller hestekraft).

Forhold

Effektvinkel og belastningsforhold: Effektvinklen δ og belastningen P af en synkronmotor har et ikke-lineært forhold, som kan udtrykkes ved følgende formel:

Hvor:

• P er den aktive effekt, som motoren absorberer (watt eller kilowatt).

• E er den tomgangs EMF (elektromotorisk spænding) af motoren (volt).

• V er nettets spænding (volt).

• Xs er synkronreaktansten af motoren (ohm).

• δ er effektvinklen (radianer).

3. Grafisk repræsentation af effektvinkelkarakteristikker

Karakteristikkurve

• Karakteristikkurve: Forholdet mellem effektvinkel og belastning kan vises ved en karakteristikkurve. Denne kurve er typisk ikke-lineær og følger en sinusfunktion.

• Maksimal effektpunkt: Når effektvinklen δ når 90 grader (π/2 radianer), absorberer motoren den maksimale aktive effekt Pmax:

Glidpunkt: Når effektvinklen overstiger 90 grader, kan motoren miste synkronisering, hvilket fører til et "glid" tilstand.

4. Påvirkende faktorer

Nettet spænding

Spændingsvariation: Ændringer i netspændingen V påvirker forholdet mellem effektvinkel og belastning. En stigning i spændingen gør det muligt for motoren at absorbere mere aktiv effekt.

Motorparametre

Synkronreaktanst: Synkronreaktansten Xs er en vigtig intern parameter for motoren, der påvirker forholdet mellem effektvinkel og belastning. En højere synkronreaktanst resulterer i mindre aktiv effektabsorption af motoren.

Belastningsvariation

Stigning i belastning: Når belastningen stiger, justerer motoren automatisk effektvinklen for at absorbere mere aktiv effekt, indtil et nyt ligevægtspunkt er nået.

5. Sammenfatning

• Effektvinkel δ: Representerer fasenforskellen mellem rotor-magnetfeltet og stator-magnetfeltet, og påvirker direkte den aktive effekt, som motoren absorberer.

• Belastning P: Den mekaniske belastning, der drevet af motoren, har et ikke-lineært forhold til effektvinklen.

• Forholdformel: P=（EV/Xs） sin(δ) beskriver forholdet mellem effektvinkel og belastning.

• Maksimal effektpunkt: Når effektvinklen δ når 90 grader, absorberer motoren den maksimale aktive effekt Pmax=EV/ Xs.

• Glidpunkt: Når effektvinklen overstiger 90 grader, kan motoren miste synkronisering.

At forstå disse koncepter hjælper med at bedre designe og operere synkronmotorer, og sikrer deres stabile drift under forskellige betingelser.