Wat is de krachtshoek en belasting in het geval van een synchroon motor?

Krachtshoek en belasting in synchrone motoren

De krachtshoek (Power Angle) en de belasting in synchrone motoren hebben een nauw verband. Het begrijpen van deze concepten helpt bij het beter doorgronden van het werkingprincipe en de prestaties van synchrone motoren. Hieronder volgt een gedetailleerde uitleg:

1. Krachtshoek (Power Angle)

Definitie

Krachtshoek (ook bekend als koppelhoek of elektrische hoek, aangeduid met δ) is het fasenverschil tussen de as van het rotor magnetisch veld en de as van het stator magnetisch veld. Het vertegenwoordigt de positie van het rotor magnetisch veld ten opzichte van het stator magnetisch veld.

Invloed

• Krachtsoverdracht: De krachtshoek beïnvloedt direct het actieve vermogen dat de synchrone motor uit het net absorbeert. Hoe groter de krachtshoek, hoe meer actief vermogen de motor absorbeert.

• Stabiliteit: Een te grote krachtshoek kan ertoe leiden dat de motor synchronisatie verliest, wat resulteert in een "slip" fenomeen.

2. Belasting

Definitie

Belasting verwijst naar de mechanische belasting die wordt aangedreven door de synchrone motor, meestal uitgedrukt in vermogens-eenheden (kilowatt of paardenkracht).

Relatie

Krachtshoek en belasting relatie: De krachtshoek δ en de belasting P van een synchrone motor hebben een niet-lineair verband, dat kan worden uitgedrukt door de volgende formule:

Waarbij:

• P is het actieve vermogen dat door de motor wordt geabsorbeerd (watt of kilowatt).

• E is de ledigloop EMK (elektromotieve kracht) van de motor (volt).

• V is de netspanning (volt).

• Xs is de synchrone reactantie van de motor (ohm).

• δ is de krachtshoek (radialen).

3. Grafische weergave van krachtshoekkenmerken

Kenmerkenkromme

• Kenmerkenkromme: Het verband tussen krachtshoek en belasting kan worden weergegeven door een kenmerkenkromme. Deze kromme is meestal niet-lineair en volgt een sinusfunctie.

• Maximumvermogen punt: Wanneer de krachtshoek δ 90 graden (π/2 radialen) bereikt, absorbeert de motor het maximale actieve vermogen Pmax:

Slippunt: Wanneer de krachtshoek 90 graden overschrijdt, kan de motor synchronisatie verliezen, wat resulteert in een "slip" conditie.

4. Beïnvloedende factoren

Netspanning

Spanningsvariatie: Veranderingen in de netspanning V beïnvloeden het verband tussen de krachtshoek en de belasting. Een toename van de spanning stelt de motor in staat om meer actief vermogen te absorberen.

Motorkenmerken

Synchrone reactantie: De synchrone reactantie Xs is een belangrijk intern kenmerk van de motor, waardoor het verband tussen krachtshoek en belasting wordt beïnvloed. Een hogere synchrone reactantie resulteert in minder actief vermogen absorptie door de motor.

Belastingsvariatie

Toename van belasting: Wanneer de belasting toeneemt, past de motor automatisch de krachtshoek aan om meer actief vermogen te absorberen tot een nieuw evenwichtspunt is bereikt.

5. Samenvatting

• Krachtshoek δ: Vertegenwoordigt het fasenverschil tussen het rotor magnetisch veld en het stator magnetisch veld, en beïnvloedt direct het actieve vermogen dat door de motor wordt geabsorbeerd.

• Belasting P: De mechanische belasting die door de motor wordt aangedreven, heeft een niet-lineair verband met de krachtshoek.

• Verbandformule: P=（EV/Xs） sin(δ) beschrijft het verband tussen krachtshoek en belasting.

• Maximumvermogen punt: Wanneer de krachtshoek δ 90 graden bereikt, absorbeert de motor het maximale actieve vermogen Pmax=EV/ Xs.

• Slippunt: Wanneer de krachtshoek 90 graden overschrijdt, kan de motor synchronisatie verliezen.

Het begrijpen van deze concepten helpt bij het beter ontwerpen en bedienen van synchrone motoren, waarbij hun stabiele werking onder verschillende omstandigheden wordt gewaarborgd.