Hvad er årsagerne til, at synkronmotorer har flere tab end induktionsmotorer?

Selvom både synkrona generatorer (Synchronous Generators) og induktionsmotorer (Induction Motors) fungerer baseret på princippet om elektromagnetisk induktion, er der forskelle i struktur og arbejdsmåde. Disse forskelle resulterer i, at synkrona generatorer typisk har højere tab sammenlignet med induktionsmotorer. Her følger en detaljeret analyse af årsagerne:

1. Tab i opmagnetiseringsanlæg

• Synkron Generator: Synkrona generatorer kræver et selvstændigt opmagnetiseringsanlæg for at generere rotorens magnetfelt. Dette anlæg inkluderer normalt en opmagnetiserer, en rektifier og relaterede styringssirkutter, som forbruger energi og bidrager til yderligere tab.

• Induktionsmotor: Induktionsmotorer genererer rotorens magnetfelt gennem induktion fra statorens magnetfelt, hvilket eliminere behovet for et selvstændigt opmagnetiseringsanlæg og dermed reducerer dette type tab.

2. Jernkerne-tab

• Synkron Generator: Jernkerne-tab (herunder hysteresis- og virvelstrømstab) i synkrona generatorer er typisk højere. Dette skyldes, at synkrona generatorer har stærkere magnetfelter, og jernkerne-materialerne i både rotor og stator skal udmærke sig ved højere magnetiske fluktdensiteter.

• Induktionsmotor: Jernkerne-tab i induktionsmotorer er relativt lavere pga. svagere magnetfelter og lavere magnetiske fluktdensiteter.

3. Koptab

• Synkron Generator: Stator- og rotorvindinger i synkrona generatorer er normalt længere og har flere vindinger, hvilket resulterer i højere modstand og dermed højere koptab.

• Induktionsmotor: Vindingerne i induktionsmotorer er typisk mere kompakte med lavere modstand, hvilket fører til lavere koptab.

4. Luftmodstandstab

• Synkron Generator: Synkrona generatorer, især de anvendte til storskala elproduktion, har større rotorer. Luftmodstandstab (også kendt som mekaniske tab) genererede under rotation er højere.

• Induktionsmotor: Induktionsmotorer har mindre rotorer, hvilket resulterer i lavere luftmodstandstab.

5. Lejringstab

• Synkron Generator: Belastningen på lejringer i synkrona generatorer er højere, især i store generatorer, hvilket fører til højere friktions-tab.

• Induktionsmotor: Belastningen på lejringer i induktionsmotorer er relativt mindre, hvilket resulterer i lavere friktions-tab.

6. Kølesystemtab

• Synkron Generator: Storskala synkrona generatorer kræver effektive kølesystemer for at opretholde sikre driftstemperaturer. Disse kølesystemer forbruger selv energi, hvilket øger de samlede tab.

• Induktionsmotor: Induktionsmotorer har simpelere kølesystemer, hvilket resulterer i lavere tab.

7. Hastigheds- og styresystemtab

• Synkron Generator: Synkrona generatorer anvendes typisk i elproduktionssystemer og kræver komplekse hastigheds- og styresystemer for at opretholde stabil outputfrekvens og spænding. Disse styresystemer forbruger energi.

• Induktionsmotor: Induktionsmotorer anvendes typisk til at drev mekaniske laster og har simpelere hastigheds- og styresystemer, hvilket resulterer i lavere tab.

Sammenfatning

Tabene i synkrona generatorer er generelt større end dem i induktionsmotorer af følgende grunde:

• Opmagnetiseringsanlægs-tab: Synkrona generatorer kræver selvstændige opmagnetiseringsanlæg, hvilket øger energiforbruget.

• Jernkerne-tab: Synkrona generatorer har højere magnetfeltstyrker og magnetiske fluktdensiteter, hvilket fører til højere jernkerne-tab.

• Koptab: Vindingerne i synkrona generatorer har højere modstand, hvilket resulterer i højere koptab.

• Luftmodstandstab: Synkrona generatorer har større rotorer, hvilket fører til højere luftmodstandstab.

• Lejringstab: Synkrona generatorer har højere lejringbelastninger, hvilket resulterer i højere friktions-tab.

• Kølesystemtab: Synkrona generatorer kræver effektive kølesystemer, som forbruger yderligere energi.

• Hastigheds- og styresystemtab: Synkrona generatorer har brug for komplekse hastigheds- og styresystemer, som forbruger energi.