Co to jest kąt mocy i obciążenie w przypadku silnika synchronicznego?

Kąt mocy i obciążenie w synchronicznych silnikach elektrycznych

Kąt mocy (Power Angle) i obciążenie w synchronicznych silnikach elektrycznych mają bliski związek. Zrozumienie tych pojęć pomaga lepiej uchwycić zasady działania i wydajność synchronicznych silników elektrycznych. Oto szczegółowe wyjaśnienie:

1. Kąt mocy (Power Angle)

Definicja

Kąt mocy (znany również jako kąt momentu lub kąt elektryczny, oznaczony jako δ) to faza różnicy między osią pola magnetycznego wirnika a osią pola magnetycznego stojana. Reprezentuje on pozycję pola magnetycznego wirnika względem pola magnetycznego stojana.

Wpływ

• Przenoszenie mocy: Kąt mocy bezpośrednio wpływa na aktywną moc, jaką synchroniczny silnik elektryczny pobiera z sieci. Im większy kąt mocy, tym większą aktywną moc silnik absorbuje.

• Stabilność: Zbyt duży kąt mocy może spowodować utratę synchronizacji przez silnik, prowadząc do zjawiska "slip".

2. Obciążenie

Definicja

Obciążenie odnosi się do mechanicznego obciążenia napędzanego przez synchroniczny silnik elektryczny, zwykle wyrażone w jednostkach mocy (kilowaty lub konie mechaniczne).

Związek

Związek między kątem mocy i obciążeniem: Kąt mocy δ i obciążenie P synchronicznego silnika elektrycznego mają nieliniowy związek, który można wyrazić następującym wzorem:

Gdzie:

• P to aktywna moc pobierana przez silnik (waty lub kilowaty).

• E to EMF (siła elektromotoryczna) przy bezobciążeniu silnika (wolty).

• V to napięcie sieci (wolty).

• Xs to reaktancja synchroniczna silnika (ohmy).

• δ to kąt mocy (radiany).

3. Graficzne przedstawienie charakterystyk kąta mocy

Krzywa charakterystyczna

• Krzywa charakterystyczna: Związek między kątem mocy a obciążeniem można przedstawić za pomocą krzywej charakterystycznej. Ta krzywa jest zwykle nieliniowa i podąża za funkcją sinusową.

• Punkt maksymalnej mocy: Gdy kąt mocy δ osiąga 90 stopni (π/2 radianów), silnik absorbuje maksymalną aktywną moc Pmax:

Punkt slip: Gdy kąt mocy przekracza 90 stopni, silnik może utracić synchronizację, prowadząc do zjawiska "slip".

4. Czynniki wpływające

Napięcie sieci

Zmiana napięcia: Zmiany napięcia sieci V wpływają na związek między kątem mocy a obciążeniem. Zwiększenie napięcia pozwala silnikowi absorbuować więcej aktywnej mocy.

Parametry silnika

Reaktancja synchroniczna: Reaktancja synchroniczna Xs jest ważnym wewnętrznym parametrem silnika, wpływającym na związek między kątem mocy a obciążeniem. Wyższa reaktancja synchroniczna skutkuje mniejszym poborem aktywnej mocy przez silnik.

Zmiana obciążenia

Zwiększenie obciążenia: Gdy obciążenie zwiększa się, silnik automatycznie dostosowuje kąt mocy, aby absorbuować więcej aktywnej mocy, aż do osiągnięcia nowego punktu równowagi.

5. Podsumowanie

• Kąt mocy δ: Reprezentuje fazę różnicy między polem magnetycznym wirnika a polem magnetycznym stojana, bezpośrednio wpływając na aktywną moc absorbowaną przez silnik.

• Obciążenie P: Mechaniczne obciążenie napędzane przez silnik, mające nieliniowy związek z kątem mocy.

• Wzór związku: P=（EV/Xs） sin(δ) opisuje związek między kątem mocy a obciążeniem.

• Punkt maksymalnej mocy: Gdy kąt mocy δ osiąga 90 stopni, silnik absorbuje maksymalną aktywną moc Pmax=EV/ Xs.

• Punkt slip: Gdy kąt mocy przekracza 90 stopni, silnik może utracić synchronizację.

Zrozumienie tych pojęć pomaga lepiej zaprojektować i eksploatować synchroniczne silniki elektryczne, zapewniając ich stabilne działanie w różnych warunkach.