Hva er effektvinkelen og belastningen i tilfelle en synkron motor?

Kraftvinkel og last i synkronmotorer

Kraftvinkelen (Power Angle) og lasten i synkronmotorer har en tett sammenheng. Å forstå disse konseptene hjelper til å bedre forstå arbeidsprinsippet og ytelsen til synkronmotorer. Her er en detaljert forklaring:

1. Kraftvinkel (Power Angle)

Definisjon

Kraftvinkel (også kjent som dreievinkel eller elektrisk vinkel, betegnet som δ) er faseforskjellen mellom rotorers magnetfeltakse og statorers magnetfeltakse. Den representerer posisjonen til rotorers magnetfelt i forhold til statorers magnetfelt.

Påvirkning

• Kraftoverføring: Kraftvinkelen påvirker direkte den aktive effekten som synkronmotoren absorberer fra nettet. Jo større kraftvinkel, jo mer aktiv effekt absorberer motoren.

• Stabilitet: En for stor kraftvinkel kan føre til at motoren mister synkronisering, noe som fører til et "slipp"-fenomen.

2. Last

Definisjon

Last refererer til den mekaniske lasten som drevs av synkronmotoren, typisk uttrykt i effektenheter (kilowatt eller hestekrefter).

Forhold

Forholdet mellom kraftvinkel δ og last P i en synkronmotor er ikke-lineært, og kan uttrykkes ved følgende formel:

Der:

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

• E er den tomgangs EMF (elektromotorisk spenning) til motoren (volt).

• V er nettspenningen (volt).

• Xs er synkronreaktansen til motoren (ohm).

• δ er kraftvinkelen (radianer).

3. Grafisk fremstilling av kraftvinkelkarakteristika

Karakteristikkurve

• Karakteristikkurve: Forholdet mellom kraftvinkel og last kan vises ved en karakteristikkurve. Denne kurven er typisk ikke-lineær og følger en sinusfunksjon.

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

Slippunkt: Når kraftvinkelen overstiger 90 grader, kan motoren miste synkronisering, noe som fører til et "slipp"-tilstand.

4. Påvirkende faktorer

Nettspenning

Spenningsvariasjon: Endringer i nettspenningen V påvirker forholdet mellom kraftvinkel og last. En økning i spenning tillater motoren å absorbere mer aktiv effekt.

Motorparametre

Synkronreaktans: Synkronreaktansen Xs er et viktig internparameter for motoren, som påvirker forholdet mellom kraftvinkel og last. En høyere synkronreaktans resulterer i mindre aktiv effektabsorpsjon av motoren.

Lastvariasjon

Økning i last: Når lasten øker, justerer motoren automatisk kraftvinkelen for å absorbere mer aktiv effekt inntil et nytt likevektspunkt er nådd.

5. Oppsummering

• Kraftvinkel δ: Representerer faseforskjellen mellom rotorers magnetfelt og statorers magnetfelt, og påvirker direkte den aktive effekten som motoren absorberer.

• Last P: Den mekaniske lasten som drevs av motoren, har et ikke-lineært forhold med kraftvinkelen.

• Forholdformel: P=（EV/Xs） sin(δ) beskriver forholdet mellom kraftvinkel og last.

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

• Slippunkt: Når kraftvinkelen overstiger 90 grader, kan motoren miste synkronisering.

Å forstå disse konseptene hjelper til å bedre designe og operere synkronmotorer, og sikre deres stabile drift under ulike forhold.