Polowanie w silniku synchronicznym

Polowanie w silniku synchronicznym

Kluczowe wnioski:

• Definicja polowania: Polowanie w silniku synchronicznym to zjawisko, w którym rotor oscyluje wokół nowej pozycji równowagi ze względu na nagłe zmiany obciążenia.

• Przyczyny polowania: Polowanie może być spowodowane nagłymi zmianami obciążenia, niespodziewanymi  dostosowaniami prądu pola, obciążeniami momentu harmonicznych lub awariami w systemie zasilania.

• Efekty polowania: Ta niestabilność może powodować utratę synchronizacji przez silnik, indukować naprężenia mechaniczne, zwiększać straty i podnosić temperatury.

• Techniki redukcji polowania: Aby zmniejszyć polowanie, używaj cewek hamujących do przeciwstawiania się poślizgowi rotora i montuj koła zamachowe, aby stabilizować prędkość rotora.

• Typy silników synchronicznych: Zrozumienie różnych typów  silników synchronicznych pomaga w wyborze odpowiedniego projektu silnika, aby zminimalizować  efekty polowania.

Stosujemy termin „POLOWANIE” w kontekście działania trójfazowych silników synchronicznych. Opisuje on, jak rotor musi „polować” na nową pozycję równowagi po nagłym zastosowaniu obciążenia. To zjawisko nazywane jest polowaniem w silniku synchronicznym. Przeanalizujmy warunek równowagi silnika synchronicznego.

Steady state operation of synchronous motor is a condition of equilibrium in which the electromagnetic torque is equal and opposite to load torque. In steady state, rotor runs at synchronous speed thereby maintaining a constant value of torque angle (δ). If there is a sudden change in load torque, the equilibrium is disturbed and there is resulting torque which changes the speed of the motor.

Co to jest polowanie?

Niezaladowana maszyna synchroniczna rozpoczyna pracę z kątem obciążenia równym zero. Gdy obciążenie wału rośnie, rośnie także kąt obciążenia. Jeśli do niezaladowanej maszyny nagle zastosuje się obciążenie P1, maszyna chwilowo zwolni.

Ponadto, kąt obciążenia (δ) wzrasta z zera do δ1. Na początku, moc elektryczna generowana odpowiada mechanicznemu obciążeniu, P1. Ponieważ nie osiągnięto równowagi, rotor przesuwa się poza δ1 do δ2, generując więcej mocy elektrycznej niż wcześniej.

Rotor osiąga prędkość synchroniczną, ale nie utrzymuje jej, przyspieszając poza tę prędkość. To przyspieszenie powoduje, że kąt obciążenia maleje, uniemożliwiając ponowne osiągnięcie równowagi.

W konsekwencji, rotor oscyluje wokół swojej nowej pozycji równowagi, proces ten nazywany jest polowaniem lub wahaniem fazowym. Polowanie występuje zarówno w silnikach, jak i generatorach synchronicznych, gdy następuje nagła zmiana obciążenia.

Przyczyny polowania w silniku synchronicznym 

1.  Nagła zmiana obciążenia.

2.  Nagła zmiana prądu pola.

3.  Obciążenie zawierające moment harmoniczny.

4.  Awaria w systemie zasilania.

Efekty polowania w silniku synchronicznym

1.  Może prowadzić do utraty synchronizacji.

2.  Powoduje naprężenia mechaniczne w wałku rotora.

3.  Zwiększa straty maszyny i powoduje wzrost temperatury.

4.  Powoduje większe skoki prądu i przepływu mocy.

5.  Zwiększa możliwość rezonansu.

Redukcja polowania w silniku synchronicznym

Aby zmniejszyć polowanie, należy zastosować dwie techniki. Są to –

•    Użycie cewek hamujących: Składa się ono z niskoprzewodowych cewek miedzianych / aluminiowych umieszczonych w szczelinach twarzy biegunów w maszynie o wyróżniających się biegunach. Cewki hamujące tłumią polowanie, produkując moment przeciwny do poślizgu rotora. Wielkość momentu tłumienia jest proporcjonalna do prędkości poślizgu.

•    Użycie koła zamachowego: Napęd główny wyposażony jest w duże i ciężkie koło zamachowe. To zwiększa bezwładność napędu głównego i pomaga w utrzymaniu stałej prędkości rotora.

•    Projektowanie maszyny synchronicznej z odpowiednimi współczynnikami mocy synchronizującej.